膜法油气回收的工艺描述.docx

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膜法油气回收的工艺描述

1.膜法油气回收的工艺描述

1.1.膜技术分离原理

膜是指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质的阻挡层。

它可以是均相的或非均相的，对称的或非对称的，固体的或液体的，中性的或电荷的。

其厚度可从几微米到几毫米。

膜分离技术是基于化学物质通过膜的传递速度的不同，以膜两侧的化学势梯度为推动力，从而使不同化学物质通过膜而达到分离效果。

德国GKSS于80年成功开发膜技术，并由BORSIG公司于1989年成功应用于油气回收工艺装置。

1.2.膜法化学品油气回收工艺技术

化学品的回收是通过处理化学品蒸气和空气的混合气体，将其中的空气（主要是氧气和氮气）排放掉而使化学品蒸气返回贮罐中实现的。

膜法化学品回收技术的基本原理是利用了特殊的高分子膜对有机化学品的优先透过性的特点，让有机化学品/空气的混合气在一定的压差推动下，经选择性透过膜，使混合气中的化学品优先透过膜得以富集回收，而空气则被选择性的截留。

为了提高膜分离的效率和经济性，将压缩、吸收与膜分离、PSA结合在一起，形成独特的膜法油气回收工艺路线，以实现当时欧洲严格的VOC排放标准（欧洲150毫克，德国50毫克）。

1.3.膜回收工艺特点

1）有效控制排放气浓度，可达到目前世界上最严格的环保标准。

2）适合范围广，可应用于汽车、火车、加油站、罐区、码头船运等化学品装卸过程中气体的排放控制与回收。

3）操作安全、可靠、简便。

进口设备均经过欧洲防爆认证（ATEX），膜组件经过德国联邦物理技术研究院认证（PTB）。

4）设备简单，运行费用低。

5）占地面积小，模块化安装。

6）无二次污染，环保节能。

7）可保持收集系统微负压，避免各种化学品的混合污染。

附图1（膜分离原理示意图1）

溶解-扩散模型

附图2（膜分离原理示意图2）

附图3膜的性能参数

附图1（膜原理示意图）

1.4.技术来源

有机蒸汽膜法回收技术是八、九十年代兴起的新型膜分离技术，正在逐渐应用于石化行业中芳烃、氯代烃、乙烯、丙烯及其它烷烯烃、汽油蒸气、石脑油蒸气的回收和天然气行业的凝析油（NGL）的回收等。

北京华益高科膜工程技术有限公司是以膜分离的研制与膜工艺过程的开发为核心技术的专业工程公司，一直致力于膜技术的工业化推广应用，在有机蒸汽回收中与德国BORSIGMGP公司合作，采用其膜回收工艺专利技术。

德国BORSIGMGP公司是一家专业从事危险爆炸气体膜回收的公司，也是德国GKSS膜法有机蒸汽（VOC）回收技术的专利经营许可商，其业务范围集中在膜法油汽回收和处于爆炸范围内的VOC气体的回收，已有250多套装置在全球运行。

北京华益高科膜工程技术有限公司可提供全套技术先进、工艺成熟的膜法VOC排放控制与回收系统。

其中，工艺包和核心部件主要包括：

膜组件为德国进口，管道、机架与设计在国内配套。

2.自控系统

本单元采用DCS或PLC集中控制。

卖方只提供现场仪表，现场接线箱，并负责现场仪表到现场接线箱之间的接线。

买方负责控制柜和动力柜的供货及施工，并负责完成现场接线箱到控制柜和动力柜之间的接线。

3.装置安全设计

德国GKSS与BORSIG公司从1989年起就已进行了膜组件与系统防爆认证，并于1989年率先应用于处于爆炸范围内油气回收。

已有250多套油气回收装置在世界各地运行。

出于对安全生产的考虑，系统的设计与选型，不仅符合国内相关安全防爆标准，而且达到世界上最严格的欧洲ATEX安全防爆标准。

防爆等级：

现场仪表的防爆等级不低于dIIBT4；防爆接线箱不低于dIIBT4。

现场仪表的防护等级：

不低于IP65。

现场电机的防护等级：

不低于IP55。

4.工艺方案说明

4.1.1排放气的收集和平衡系统

罐区收油时，排放出的芳烃蒸汽进入排放气的收集和平衡总管内。

在从装车系统到膜回收装置之间的收集平衡总管上设置高点泄放管线，在总管线上配置安全装置（采用液封实现）和压力变送器。

当收集平衡系统内压力达到设定高位（HSetpoint）时，膜回收装置启动；当收集平衡系统内压力低于设定低位（LSetpoint）时，膜回收装置停机。

4.1.2工艺描述

在装车过程中所挥发出的油气/空气的混合物，以微负压力经过密封管线集中并送入膜法化学品回收装置（VRU）中。

进入膜法化学品回收系统中的油气/空气的混合物，经液环压缩机加压至操作压力（通常约为0.23MPag左右）。

液环式压缩机使用吸收液密封，形成非接触的密封环，可消除气体压缩产生的热量。

压缩后的气体与吸收液一起进入喷淋塔中部。

在塔内通过切向旋流可将吸收液与压缩气体分离。

气态的混合气在塔内由下向上流经填料层与自上而下喷淋的液态吸收液对流接触，液态吸收液会将大部分油气吸收，形成富集的吸收液。

富集的吸收液包括喷淋液体吸收液和回收的油气，在吸收塔压力的作用下返回吸收液储罐或者用户需要的流程中。

剩下的油气（吸收液轻组分和少量芳烃）/空气混合物以较低的浓度经塔顶流出后进入膜分离器。

膜分离器由一系列并联的安装于管路上的膜组件构成（数量取决于装置的设计产量）。

为提高膜分离的效率，在渗透侧使用真空泵产生真空。

膜分离器将混合气体分成两股：

一股是富集油气的渗透物流，渗透物流循环至膜法油气回收系统（VRU）入口，与收集的油气相混合，进行上述循环；另—股是含有少量油气的截留物流（正常设计条件下，该气体中非甲烷总烃≤10g∕m3）在系统压力的作用下进入第二段油气回收单元PSA，通过吸附剂床层（吸附剂为德国进口专用吸附剂，根据回收气体组分及排放标准有不同配比），将其中的有机蒸汽成分吸附在吸附载体上，经吸附净化后的气体，其中非甲烷总烃≤70mg∕m3，可直接排放。

吸附在吸附载体上的有机蒸汽成分经真空解吸后，与膜的渗透物流汇集，并循环至膜法油气回收系统（VRU）入口，与收集的油气/空气混合物相混合，进行上述循环（参见工艺流程图）。

膜法油气回收工艺流程图

5、膜法油气回收技术应用情况

5.1膜法油气回收工艺（吸收+膜分离+PSA）自1989年实现工业应用，截止目前在全球已有250余套业绩，大部分应用于欧洲和亚洲的泰国、印度、中国等地区的石化领域的铁路装车、汽车装车、码头装船和罐区；其中在欧洲的装置80%是执行50-150毫克/立方米的排放标准；

5.2自2005年起，膜法油气回收工艺技术自德国引入国内。

截至目前，在石油、石化领域共有23套使用业绩，其中8套是根据国内最新标准设计。

最长使用年份已达11年，运行稳定，且排放指标均在:

非甲烷总烃30-70mg/m3，苯少于3mg/m3.

5.3业绩表（红色部分代表新标准设计）

HYTEC膜法油气回收技术应用业绩

序号

用户名称

地点

规模

m3/h

排放尾气含量

g/m3

安装位置

时间

1

中海壳牌石油化工有限公司原料罐区

惠州

1500

总烃<0.15

苯<0.003

原料罐区

2005.06

2

中海壳牌石油化工有限公司产品罐区

惠州

1500

总烃<0.15

苯<0.003

产品罐区

2006.01

3

中国石化燕山分公司

储运二厂

北京

300

总烃含量<25

火车/汽车站台

2006.12

4

中国石化长岭分公司

装油车间

岳阳

450

总烃含量<25

其中苯<0.012

火车站台

2007.12

5

中国石油大港石化公司

综合装车场

天津

300

总烃含量<25

其中苯<0.012

汽车站台

2008.05

6

中国石油华北石化公司

北装车场

任丘

400

总烃含量<25

其中苯<0.012

汽车站台

2008.10

7

中国石化石家庄炼化分公司装卸油车间

石家庄

700

总烃含量<25

火车站台

2009.2

8

中国石化天津分公司

炼油部

天津

700

总烃含量<25

火车站台

2009.10

9

中国石化天津分公司

化工部

天津

600

总烃含量<25

其中苯<0.012

火车/汽车站台

2009.10

10

中国石油大连石化公司装船码头

大连

3000

总烃含量<25

其中苯<0.012

装船码头

2009.11

11

中国石化沧州分公司

油品二车间

沧州

300

总烃含量<25

其中苯<0.012

火车/汽车站台

2010.3

12

中国石化洛阳分公司

装油车间

洛阳

250

总烃含量<25

其中苯<0.012

火车站台

2010.8

13

中国石化洛阳分公司

装油车间

洛阳

880

总烃含量<25

火车站台

2010.8

14

中国石油呼和浩特石化公司

呼和浩特

1000

总烃含量<0.12

其中苯<0.012

火车站台

2011.7

15

中国石化燕山分公司

北京

550

总烃含量<0.10

火车站台

2011.11

16

中国石化镇海炼分公司

宁波

670

总烃含量<25

其中苯<0.012

火车站台

2012.1

17

中国石化高桥分公司

上海

200

总烃含量<25

汽车装车

2012.4

18

中国石化沧州分公司

油品一车间

沧州

660

总烃含量<25

其中苯<0.012

火车装车

2013.10

19

中石油云南石化公司

云南

4000

总烃含量<0.12

其中苯<0.004

综合装车站台

2014.3

20

中国石化长岭分公司

岳阳

450

总烃含量<25

其中苯<0.012

火车装车

2015.4

21

中国石化九江石化公司

九江

350

总烃含量<0.12

其中苯<0.004

罐区

2016.4

22

中国石化九江石化公司

九江

600

总烃含量<0.12

其中苯<0.004

火车装车

2016.6

23

中国石化天津分公司

天津

600

总烃含量<0.12

其中苯<0.004

汽油装车升级

改造

2016.4

5.4国内部分案例

1、中海壳牌原料罐区、产品罐区

●VOC品种：

石脑油、碳5、碳6等

●设计系统处理能力：

0-1500m3/h（两套）

●设计排放标准：

非甲烷总烃150mg/m3,苯3mg/m3

●投产时间：

2005年6月及2006年1月

●运行状况：

自投产至今十年期间运行稳定，排放检测指标一直远远低于国内标准。

非甲烷总烃10-50mg/m3.

苯含量0-2mg/m3.

2015年末检测结果为:

非甲烷总烃13mg/m3.

苯含量0.3mg/m3.

2、中石化燕山分公司石脑油火车站台

●VOC品种：

石脑油、汽油等

●设计系统处理能力：

0-600m3/h

●设计排放标准：

非甲烷总烃100mg/m3,苯4mg/m3

●投产时间：

2011年11月

●运行状况：

自投产至今运行稳定，排放检测指标一直远远低于国内标准。

非甲烷总烃10-70mg/m3.

苯含量0-2mg/m3.

甲苯与二甲苯未检出

3、中石油呼炼公司火车站台

●VOC品种：

汽油、苯等

●设计系统处理能力：

0-1000m3/h

●设计排放标准：

非甲烷总烃120mg/m3,苯4mg/m3

●投产时间：

2011年7月

●运行状况：

自投产至今运行稳定，排放检测指标一直远远低于国内标准。

非甲烷总烃10-70mg/m3.

苯含量0-2mg/m3.

甲苯与二甲苯未检出。

4、中石化天津公司汽油火车站台

●VOC品种：

汽油

●设计系统处理能力：

0-700m3/h

●设计排放标准：

非甲烷总烃80mg/m3,苯4mg/m3

●投产时间：

2016年5月

●运行状况：

自投产至今运行稳定，排放检测指标一直远远低于国内标准。

非甲烷总烃22-70mg/m3.

苯含量0-2mg/m3.

甲苯与二甲苯未检出。

5.5国内部分案例图片

大连石化码头装船（处理量3000M3）

中石油云南（处理量4000）

中石化天津分公司芳烃火车站台（处理量700）

中石化长岭分公司（处理量450）

5.6国外部分案例图片

6.典型案例监测数据

见附件