活性炭吸附-冷凝综合技术在油气回收应用评价

张彦新 李健

摘      要：针对目前油气回收领域中存在的回收成本高、能耗高、三废等问题，利用活性炭吸附-冷凝综合技术实现了油气的高效、低成本回收，油气经过预冷器、一级冷凝器、二级冷凝器将大部分轻组分烷烃冷凝，再经过活性炭吸附，整套技术的油气回收率达到99%;对油气回收工艺参数中的预冷器温度、一级冷凝器温度、二级冷凝器温度进行了优化，优化后条件为：预冷器温度0 ℃，一级冷凝器温度-20 ℃，二级冷凝器温度-45 ℃。

关  键  词：油气回收;活性炭吸附;冷凝法

中图分类号：TE85        文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）04-0747-04

Abstract： Aiming at the problems in oil and gas recovery including high cost， high energy consumption and three wastes， integrated technology of active carbon adsorption and condensation was developed to realize high efficiency and low cost recovery of oil and gas. In the process， most light component alkanes in oil and gas can be condensed by precooler， primary condenser and secondary condenser， and then residue oil and gas is adsorbed by activated carbon， the oil and gas recovery rate can reach 99%.The precooler temperature， primary condenser temperature and secondary condenser temperature in oil and gas recovery process were optimized as follows： the precooler temperature 0 ℃， the primary condenser temperature -20 ℃ and the secondary condenser temperature -45 ℃.

Key words： Oil and gas recovery; Activated carbon adsorption; Condensation method

在石油及其下游汽油產品运输、加工过程中，油品中蒸气压较大、分子量较小的轻组分物料挥发，导致油品损耗，在油品运输、加工过程中，油品中轻组分含量越大，油品中油气的蒸发损失量越大。例如，在运输过程中空罐车内装满空气与油气混合气，当油品向罐车内填充时，原油油气排出，反过来，罐车内油品向储罐内输送时，储罐内上部分空间需要排空，这样上端的油气会排放至大气中[1-4];据统计在2007年国内原油和成品油的油气挥发损耗占总量的0.3%～0.45%，总挥发量高达56万t[5]。油品中油气挥发不仅造成了资源的浪费，同时，挥发出的有机物对人与环境造成了较大的危害，有机物进入大气后与空气在紫外线的作用下反应，生成氮氧化物、一氧化碳污染物，另外，油气挥发进入环境中，如遇到明火即发生爆炸及火灾，后果不堪设想。

目前对于油气的排放国家相关部门出台了油气的排放国家标准，同时也要求生产、运输单位需对油品中的油气进行回收，现有油气生产、运输单位中应用的油气回收法主要包括四种：冷凝法、吸附法、吸收法、膜法[6-11]，其中冷凝法与吸附法是目前广泛应用的两种方法，冷凝法是在装置油气排放孔设置多级低温冷凝装置，使油气中的轻组分油品低温冷凝并回收;吸收法是利用活性炭、分子筛、硅胶等高活性、高比表面积物质通过范德华力将油气中的地组分物质吸附在吸附剂表面，当吸附剂吸附饱和后再进行高温或减压脱附，并对高浓度脱附油气进行再回收。冷凝法技术成熟应用广泛，但在使用过程中通常三级或四级冷凝装置中冷凝温度在-100 ℃左右，冷凝过程能耗较大，使得回收成本高，得不偿失，且在二级和三级冷凝器中大量空气中的水分凝结为冰，累积在冷凝器上易造成冷凝器的堵塞;吸附法技术同样应用广泛，现有吸附法通常采用活性炭作为吸附剂，采用双塔一开一再生模式进行，由于油品加工、运输过程中，挥发量大，活性炭使用周期通常较短，因此需要经常进行脱附再生，使得操作过程繁琐，成本相对较高[12-16]。

针对现有冷凝法、活性炭吸附法在油气回收领域应用中存在的问题，利用活性炭吸附、冷凝综合技术对油气进行了回收研究，在油气排放出口设置两级温度相对较高的低温冷凝装置，通过对油气中组分常压条件下的沸点和分压的综合考虑设置冷凝温度，使大部分油气回收，在冷凝管出口设置活性炭吸附装置，对活性炭进一步进行回收。该技术综合了冷凝法与吸附法的优势，同时能够降低回收成本，提高运行周期，该技术未见报道。

1  活性炭吸附-冷凝综合技术与装置

1.1  活性炭吸附-冷凝综合技术装置

活性炭吸附-冷凝综合技术装置由冷凝部分与吸附部分组成，油气处理装置的第一个装置为缓冲罐，经过缓冲罐后设置一个预冷器和两个冷凝器，逐级对油气进行降温，缓冲罐、冷凝器下部设置有收集罐，用于收集冷凝和缓冲得到的有机相;在二级冷凝器管线出口设置有两个并联的吸附罐，两个吸附罐采用一吸附一脱附模式运行。吸附罐上部设置有排气管，下端设置有真空泵连接管线至吸收塔，设备装置如图1。