圖1 含有機(jī)廢氣凈化方法之廢氣流量與濃度范圍

2.2 治理方案確定

      針對(duì)油庫、罐區(qū)油氣揮發(fā)風(fēng)量小，濃度高等特點(diǎn)，冷凝回收是比較適合的工藝路線。考慮到環(huán)保達(dá)標(biāo)、經(jīng)濟(jì)等各方面要求，我們推薦用冷凝+變壓吸附的組合工藝。原因如下：

      首先是降低能耗，單純冷凝方法要達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放濃度，需要深低溫冷凝溫度才能液化達(dá)標(biāo)，同時(shí)也要對(duì)混合組分中的大量空氣降低溫度，這些需要降低的深低溫配置在整機(jī)的能耗卻接近30%。因此，這是單純冷凝法的一個(gè)缺點(diǎn)。吸附法的主要作用是將低濃度油氣或苯氣富集為高濃度，其優(yōu)點(diǎn)是能夠控制尾氣排放濃度。缺點(diǎn)是不能直接使油氣或苯產(chǎn)生相變，不能得到液化的回收物，需要二次工藝，以及吸附熱效應(yīng)有安全隱患、直接吸附高濃度油氣時(shí)活性炭用量大、吸附罐體積龐大、裝置占地面積大，等等。兩種工藝組合，整機(jī)能耗明顯降低。

      其次，是增強(qiáng)安全：油氣或苯氣冷凝至-70℃之后，余氣為低溫的空氣和低濃度油氣，采用吸附罐富集，能夠改善吸附工況?；钚蕴课嚼淠笫Ｓ嗟牡蜐舛扔蜌猓瑪r截余氣中的碳?xì)浠衔?，空氣排放。吸附罐的吸附?活性炭)吸附飽和之后，進(jìn)行抽真空脫附，將富集提濃的油氣輸送到前端再次冷凝液化處理，低溫下富集處理油氣或苯氣更安全。

      第三，減小吸附罐體積和活性碳用量。冷凝之后的低溫空氣和低濃度油氣或苯氣中烴類物質(zhì)含量減少，采用吸附方法富集時(shí)，所需吸附劑用量相應(yīng)減少。與直接吸附高溫高濃度油氣或苯氣的吸附裝置相比，吸附罐體積不但大大縮小，而且改善了吸附工況，有利于克服吸附熱溫升、延長(zhǎng)活性炭壽命。因此需要的活性炭量減少、吸附罐體積也大大縮小。

2.3 主要設(shè)計(jì)依據(jù) 

      根據(jù)國家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為客戶提供定制化的治理技術(shù)方案，主要涉及依據(jù)如下：

《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》;

《中華人民共和國大氣污染防治法》;

《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB16297-1996;

《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB 14554-1993;

《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》 HJ2026-2013;

《工業(yè)企業(yè)噪聲測(cè)量規(guī)范》GBJ122-88;

《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009;

《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50243-2002;

《儲(chǔ)油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB20950-2007;

《汽油運(yùn)輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB20951-2007;

《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB20952-2007;

北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/206-2010《儲(chǔ)油庫油氣排放控制和限值》;

北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/207-2010《油罐車油氣排放控制和限值》;

北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/208-2010《加油站油氣排放控制和限值》;

3 油氣回收技術(shù)方案(冷凝+變壓吸附技術(shù))

3.1方案概述

      油氣回收裝置采用冷凝+吸附組合工藝，有效凈化含油氣、甲苯等有機(jī)成分的廢氣，回收其中的有價(jià)值成分，同時(shí)達(dá)到環(huán)保達(dá)標(biāo)的目的。

3.2工藝流程

      油氣回收處理工藝是采用冷凝+變壓吸附的工藝原理：

      冷凝是利用制冷技術(shù)將油氣的熱量置換出來，實(shí)現(xiàn)油氣組分從氣相到液相的直接轉(zhuǎn)換。利用烴類物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過降溫使油氣中一些烴類蒸汽壓達(dá)到過飽和狀態(tài)，過飽和蒸汽冷凝成液態(tài)，回收油氣的方法。一般采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法降低油氣的溫度，使之凝聚為液體回收，根據(jù)揮發(fā)氣的成分、要求的回收率及最后排放到大氣中的尾氣中有機(jī)化合物濃度限值，來確定冷凝裝置的最低溫度。一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷等步驟來實(shí)現(xiàn)冷凝的目的。預(yù)冷階段是為減少回收裝置的運(yùn)行能耗，將進(jìn)入回收裝置的氣體溫度從環(huán)境溫度下降至5℃左右，使氣體中大部分水汽凝結(jié)為水而去除水分。預(yù)冷后油氣進(jìn)入淺冷階段，淺冷階段可將氣體溫度冷卻至-35℃左右，油氣中70-80%的烴類組分能夠液化。離開淺冷階段后的油氣進(jìn)入深冷階段，深冷階段可把油氣冷卻至-70℃左右，可回收95%以上的油氣。

      -70℃冷凝后的余氣，仍然含有少量烴類組分，不能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值。單純采用冷凝方法處理油氣要實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，需要降低到-110℃左右，且只增加回收3-4%的油氣，卻需要增加約30%的能耗，性價(jià)比極低。因此在-70℃之后的余氣，采用變壓吸附的工藝，引入至活性炭吸附裝置進(jìn)行吸附，進(jìn)行富集提濃后再進(jìn)行冷凝處理，實(shí)現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)吸附器吸附飽和時(shí)使用真空泵對(duì)吸附器進(jìn)行抽真空，降低吸附器內(nèi)的壓力，破壞吸附平衡，使吸附在吸附器中的油氣被釋放出，通過真空泵，送至冷凝工藝的最前端，進(jìn)行再次冷凝液化回收。

      現(xiàn)實(shí)中VOCs有機(jī)物氣體排放有兩種狀態(tài)，一種是小流量高濃度(流量在2000m3/h以下，濃度在500g/m3以上)，一種是大流量低濃度(流量在2000--數(shù)萬m3/h，濃度進(jìn)油數(shù)g/m3或更低)。對(duì)前一種排放狀態(tài)，采用“冷凝+吸附組合工藝”，先冷凝液化回收;對(duì)后一種排放狀態(tài)，采用“吸附+冷凝組合工藝”，先用吸附劑將烴類組分富集，讓大量空氣排放，然后再將富集的烴類組分脫附，得到提濃的有機(jī)物氣體，再進(jìn)行冷凝液化回收。由于石油儲(chǔ)運(yùn)過程基本屬于前一種排放狀態(tài)和處理方法，即通常所說的油氣回收，我們這里主要介紹“冷凝+吸附組合工藝”，這里的吸附工藝采用變壓吸附脫附，因此，也稱為“冷凝+變壓吸附工藝”。

工藝流程圖如圖3所示：

圖3 冷凝+變壓吸附工藝流程圖

      油氣回收系統(tǒng)包括油氣密閉收集設(shè)施、氣相傳輸管路、油氣回收處理裝置、回收物暫存罐、尾氣排放管。

      裝車時(shí)，密閉鶴管的密閉罩將罐內(nèi)蒸發(fā)的油氣收集，經(jīng)過氣相支管路、氣相主管路，油氣傳輸?shù)接蜌饣厥仗幚硌b置前端。油氣回收處理裝置進(jìn)口管路上的壓力變送器感應(yīng)到主管路中開始傳輸來的油氣壓力(微正壓)。

      在壓力變送器感應(yīng)到50-100pa微正壓壓力時(shí)，給出信號(hào)到PLC控制柜。啟動(dòng)引氣泵，將油氣送入油氣回收處理裝置冷凝單元的冷凝箱體中。油氣先后經(jīng)過前置、一級(jí)、二級(jí)換熱器，溫度降低并逐步液化，各級(jí)液化的回收物流入暫存罐，沒有液化的余氣和空氣進(jìn)入富集單元。

      余氣經(jīng)過富集單元吸附罐中的活性炭炭床時(shí)，吸附罐進(jìn)行吸附，烴類組分被活性炭攔截吸附，空氣穿過碳床后排放。碳床吸附接近飽和時(shí)進(jìn)行減壓脫附再生。在整個(gè)過程中，兩個(gè)活性炭炭罐交替進(jìn)行吸附、脫附工作，當(dāng)一個(gè)炭罐進(jìn)行吸附時(shí)，另一個(gè)炭罐則進(jìn)行脫附再生;工作一個(gè)吸附周期后，兩個(gè)吸附罐切換工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)裝置連續(xù)工作。真空泵脫附后高濃度氣態(tài)物質(zhì)則返回到系統(tǒng)的引氣泵的入口，與進(jìn)入裝置的油氣混合，可以提高混合氣中輕烴組分分壓，有助于提高輕烴組分飽和溫度，提高冷凝液化效果。

      凈化處理后的尾氣，低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值排放。

      暫存罐內(nèi)的回收物達(dá)到設(shè)定液位時(shí)，抽出派用。