冷凝技术在油气回收中的应用及常见问题分析

冷凝技术在油气回收中的应用及常见问题分析

陈焕新，赵国民，朱志刚

新疆华油油气工程有限公司

摘要：石油及其产品是碳氢化合物混合物，其轻氢成分波动很大，在石油开采、提炼、储存、分配和应用的整个过程中，由于技术和物质限制，不可避免地会挥发到大气中，造成严重后果资源浪费、环境污染和直接石油排放造成的安全风险问题日益受到关注。本文对冷凝技术在油气回收中的应用及常见问题进行分析，仅供参考。

关键词：冷凝技术；油气回收；应用分析

引言

随着环保要求日益严格，环境状况日益恶化，国家环境保护局近年来颁布并实施了工业精炼污染物排放标准(GB3157-2015)和工业石油化工污染物排放标准(GB31571-2015)，这些条例规定了有机废气排放港口非甲烷碳氢化合物的有效捕获，以及有机废气收集和处理设施排放港口各种污染物的浓度。为了满足严格的排放要求，迫切需要研究和实施最适合该单位的油气回收技术。

1概述

在现有的油气回收工艺中，通常只考虑回收的排气中的冷量，不知道冷却过程中收集的液体油中冷量，因为液体油的热容量和质量流量大于排气，液体油中的冷量具有较高的回收率。基于油气回收直接三级冷凝的原理和特点，提出了油气回收三级加压冷凝系统及回收特性对恒压凝汽器油气回收方案进行了模拟，提出了一个压力油气回收方案，并对压力后运行压力进行了分析，结果表明，随着石油压力的增加，制冷机中水蒸气的去除率显着提高在冷凝式油气回收技术中，为了达到油气回收所需的冷却温度，通常需要采用多层级联制冷工艺和简单压缩制冷系统，3级冷凝和3级自动覆盖设计为在-120 ℃的制冷状态下稳定运行。研究了几种制冷剂组合对2级制冷系统性能的影响，并得出了相应的最佳平均温度。r5508b被认为是氢氟碳化合物的一种极好的替代制冷剂，在审查了R23和r5508b以取代堆叠低温制冷系统中的氟氯化碳制冷剂之后。

2油气回收技术

2.1吸收技术

吸收技术是指吸收器中溶解的加工气体的某些成分的物理作用，或与吸收器接触的化学反应，分别称为物理吸收和化学吸收。大多数炼油企业使用柴油、汽油等，对于吸收还有一种特殊的吸收有机溶剂，可再生吸收。吸收技术的一般工艺是将吸收剂从吸收塔的顶部喷洒到底部，而加工气体则从吸收塔的底部向上移动，使加工气体和d剂 由于吸收剂有选择地吸收加工气体中的碳氢化合物成分，未吸收的气体直接排放或进入下一个处理阶段，而复吸收剂进入溶解、循环或直接返回储存库或装置阶段。从投资角度看，这种技术简单且成本低廉，但效率低下，不能再孤立地使用。

2.2膜分离技术

薄膜分离技术是新一代的气体分离技术，其基础是每组气体在高分子薄膜表面的吸附能力以及薄膜的溶解和扩散差异，即压力渗透率的差异。石油和天然气分子通常首先经过高度分子膜，而空气成分被拦截，石油和天然气的浓度被输送到储层或通过其他液化方法收集。膜分离技术简单、技术先进、节能环保，但投资巨大，需要定期更换高分子膜，费用昂贵。

3油气冷凝的流程模型

当研究不同冷凝压力下油气的冷凝特性时，采用分级冷却的思想。气流量压缩机通过压缩机增加目标压力，然后冷却至制冷机中的第一梯度温度，然后在气液分离器中进行气液分离，气体冷却至下一级，冷凝至第二梯度温度，气液分离器后的液流，然后气体继续流动样品a和b使用相同的模拟条件:入口温度30° c，入口流量5.688 m3/h，入口压力101.3 kpa。对于冷凝式油气回收，将油气回收所需的低温区域温度最大化，通过冷凝将大部分油气部件恢复到高温区域，从而降低低温区域的冷凝负荷，从而降低系统能耗；以及随着冷凝压力的增大，a、b样品的回收率与101.3 kpa大气压力相比显着提高，尾气体浓度也有所下降。例如，对于样品a，尾气体的冷凝温度为- 100°c，冷凝压力增加为0.5 MPa，机油和气体符合回收标准≥95% a - 60°c，气体冷凝温度为- 80°c / m 3，符合油气排放浓度≥25g/m3。结合两项指标，即可达到-80℃的两项国家油气回收和排放标准。随着压力不断增加，符合国家标准的冷凝温度上升到- 70°c左右。由此可见，增压有效地提高了油气冷凝回收所需的冷凝温度，提高了冷却系统的加热范围，降低了冷却系统的复杂性和成本。随着冷凝压力的增大，样品a和b的回收率迅速提高，尾部气体温度在20 ～ 40℃的热点明显下降。在0.1 ～ 0.5 MPa压力下，油气回收率和尾气排出温度变化迅速，而0.6 ～1.0 MPa的值，尾气回收率和温度开始放缓。a型和b型尾气体回收率和温度变化在-40 ～-80℃温度下减缓，而过热对a型尾气体回收率和浓度几乎没有影响，对b型影响不大。可以看出超压对高温断面影响最大，对低温断面影响最小。

4冷凝技术在油气回收的应用

国外对油气挥发损耗问题关注较早，从上世纪40年代开始，美国的石油公司、研究机构和环保部门就开始研究油品的蒸发损耗问题，并采取了许多实际措施。1970年，美国联邦政府颁布了《清洁空气法案》，要求大型油库必须建立油气一次回收设备，将可挥发性碳氢化合物在进入大气之前收集起来，20世纪80年代后期，在修订该法案时又明确规定特定地区必须采用二次油气回收系统，且各州政府必须按计划逐步解决本州的空气污染物排放问题。1970—1976年间，冷凝技术回收油气在美国得到了较好的发展，安装了超过150套的冷凝回收系统，回收效率达到了90%。国内在冷凝法油气回收方面的研究起步较晚，中石化销售公司在20世纪80年代引进了国外EdwardsEngineering公司生产的一台DEC-900型直接冷凝法油气回收装置，装置处理能力为100m

3/h，回收率达88%以上。2003年，中石化抚顺化工石油研究院研制国内首套三级冷凝实验装置，冷凝温度设置为3℃、–35℃、–73℃，2006年将第三级改造为–120℃，系统地开启了国内冷凝法油气回收技术的研究。近些年来，得益于制冷技术获得的突飞猛进的进步，冷凝法油气回收技术取得了一系列的研究成果，许多专业公司纷纷推出自己的专利冷凝式油气回收装置，占领了大部分的油气回收市场。其中复叠式制冷循环系统因为具有系统紧凑、可实现模块化制造等优点，在冷凝法油气回收制冷系统中被广泛应用。

5在役冷凝油气回收系统常见问题分析

气相管路动态阻力过大导致油气无法输送到油气回收处理装置问题，油气回收收集系统通常设计为多路气相支管道，与主管道相连接，再通过长距离的气相主管道将收集的油气输送到油气回收系统。一些工程在设计中，事先对系统风量、压降等工况参数考虑不周，只根据系统总流量数据进行设计选型，投用后出现管道动态阻力过大，压降分布不合理，导致部分远端支管路流速过小，达不到收集效果，从而影响系统的正常运转，伴随着增加泄漏、转移排放等问题。

结束语

总之，石油和天然气排放的浓度要求冷却温度高于回收率；为了满足国家排放浓度的要求，正常压力下油气冷凝循环系统的冷却温度必须低于100℃，压力冷凝工艺可以大大降低系统对冷却温度、冷却温度的严格要求。

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