Абсорбционные Системы Улавливания и Рекуперации Паров Углеводородов

8(495)786-85-38
8(495)786-85-39
mail: info@inoteh.pro 
Get Adobe Flash player

Решение проблем сокращения потерь

   Обзор  ООО  «ИНОТЕХ» существующих  технологий  улавливания  и  рекуперации паров  нефти  и  нефтепродуктов.

Анализ существующих методов очистки газовых смесей от различных включений показал, что улавливание и рекуперация паров нефти и нефтепродуктов из паро-воздушной смеси (ПВС) могут быть реализованы следующими способами:

    Технология Конденсации.
    Глубокое проточное охлаждение паровоздушной смеси в холодильниках-теплообменниках (без изменения давления) до конденсации углеводородов в жидкую фазу.
Установка сконструирована на базе процесса ступенчатого охлаждения. Охлаждение происходит последовательно. На каждом этапе происходит конденсирование уловленной части паров с последующим разделением в сепараторе уловленных углеводородов в жидком состоянии от воды, содержащейся в парах и возвращением их в линию загрузки.
Системы улавливания и рекуперации паров, базирующиеся на процессе охлаждения, в сравнении с другими технологиями, имеют следующие потребительские преимущества:
-  жидкость улавливается непосредственно, и ее можно точно замерить системой мониторинга.
-  не требует регулярной замены составляющих системы: угольных адсорбентов или мембран, которые являются токсичными, огнеопасными и вредными отходами, по истечении срока службы которых приходится специальным образом утилизировать.
-  не используется поглощающая жидкость, как в абсорбционной технологии
            Не обеспечивается высокая степень улавливания ввиду невозможности достичь предельно низких температур для конденсации всех лёгких углеводородов. Не является компактной технологией. Убыточна из-за больших расходов электроэнергии на конденсацию.
    
    Технология Сжатия и Конденсации.
    Сжатие смеси с одновременным ее охлаждением до конденсации паров легкокипящих углеводородов (ЛУ).
            Учитывая, что на максимальный режим работы компрессора приходится всего до 25% суточного объема выброса ПВС с производительностью в 10 раз большей чем на малом режиме, то очевидно, что производительность компрессора была принята близкой к темпу малого дыхания. Чтобы компенсировать этот недостаток, было введено компенсирующее звено – мягкие резервуары-газгольдеры, которые принимают в себя «большие и малые дыхания» ПВС, откуда компрессор и забирает  ПВС с постоянным расходом до полного отбора ПВС.
            На АЗС недопустимо в силу возможного воспламенения ПВС при увеличении давления на стадии сжатия и изначальной затратности данного способа, низкой полноты улавливания и крайней сложности согласования режимов работы установки с темпом поступления ПВС  во всем диапазоне «больших и малых» дыханий; газгольдеры требуют немалые площадки и систему фиксации. Система строилась не от поиска оптимального варианта решения проблемы, а от наличия компрессора и мягких резервуаров-газгольдеров.
    
    Технология Сжигания.
    Прямое сжигание углеводородов при их стабильно высокой концентрации в ПВС.
             Сжигание углеводородов относительно безопасно только при постоянно высокой концентрации углеводородов в ПВС.
            Приводит к вторичному загрязнению окружающей среды, недопустим на НБ по условиям безопасности. Запрещено на АЗС.
    
    Адсорбционная Технология.
    Адсорбция углеводородов из ПВС адсорбентом с последующей десорбцией.
            Наиболее распространённая и применяемая технология. На первый взгляд, является достаточно простой операцией и обеспечивает приемлемую глубину очистки газовой фазы от углеводородов (85-99,5%). Но последующее извлечение углеводородов из адсорбента (восстановление адсорбента) и приведение углеводородов в состояние, допускающее дальнейшую работу с ними, связано с набором сложных и энергоемких технологических операций
            Требует больших площадок под оборудование, расходов электроэнергии, возникают проблемы обеспечения одинаковой эффективности в ходе «больших и малых» дыханий, удержания приемлемой полноты улавливания по времени; требуется утилизация применяемого дорогостоящего адсорбента – угля – как отхода.
    
    Мембранная Технология.
    Разделение ПВС на мембранах, обладающих определенной селективностью.
            Конденсировать ЛФУ необходимо для удобства хранения уловленных ЛФУ и обеспечения высокой растворимости ЛФУ в бензинах при их возвращении в резервуары. Поэтому после отделения ЛФУ на мембранах необходимо введение абсорбционных или компрессионных контуров для перевода газообразных углеводородов в конденсат, что связано с увеличением энергетических затрат на осуществление процесса (это характерно и для других методов рекуперации ЛФУ). Опыт создания подобных установок показал, что их стоимость, габариты и мощность, при данных параметрах, не вписываются в возможности АЗС, она никогда не окупится, будет создавать пиковые нагрузки по мощности (до 40-50кВт), занимать много места. Прогрессирующая концепция на основе селективно-диффузионных мембран (с отбором ЛФУ за счет разрежения на мембране) столкнулась со скрытыми проблемами от собственных достоинств.  Дело в том, что наиболее успешные на сегодня селективно-диффузионные  мембраны, разработанные на отдельные газы, например, пропан-бутановые смеси, показали начальную эффективность именно благодаря оптимальному соотношению селективности мембран и их диффузионных свойств. Но наличие в ПВС пентанов, гексанов и других углеводородов приводит к стремительному набуханию таких мембран и выходу их из строя. Переход к чисто селективным мембранам требует предварительной подготовки газов, например, абсорбционной очистки ЛФУ от пентана, гексана и выше с охлаждением ПВС и выводом их из процесса до попадания ПВС на мембраны, тогда каналы мембран забиваются меньше. Увеличение производительности мембранных установок сопряжено с резким увеличением  их габаритов и стоимости.
            Более перспективным направлением использования мембран, является переход к комбинации абсорбционного, мембранного и компрессионного методов газоразделения.
            При кажущейся простоте по факту оказывается крайне сложным и дорогим в исполнении при зависимости от возможности приобретения дорогих мембран требуемой селективности и проницаемости, крайней сложности согласования режимов работы во всем диапазоне расходных характеристик (от 0,1 до 50 м3/час по ПВС) при низкой полноте улавливания, определяемой характеристиками мембраны по времени  и составом ЛФУ в ПВС.
    
    Абсорбционная Технология.
    Абсорбция углеводородов из смеси абсорбентом с последующей десорбцией и разделением фракций или возвратом конденсата углеводородов потребителю.
            Процесс абсорбции является аналогией технологии адсорбции с отличием в применении жидкости как среды улавливания, т.е. безотходен.
            Самый  безопасный и экономичный из приведенных методов.
            Но система улавливания громоздка, имеет большое сопротивление по рабочему тракту при применении классических абсорбционных аппаратов; равномерного распределения жидкости по всей высоте насадки по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом, вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам, что сказывается на эффективности работы оборудования.
            При использовании же компактных горизонтальных абсорберов систем типа АСУР-ПБ требуются значительно меньшие площадки под установки, обеспечивается постоянно высокая полнота улавливания ЛФУ из ПВС  и возврат уловленных ЛФУ в виде конденсата в резервуары с исходным продуктом и восстановлением его исходного качества. Процесс проводится при атмосферном давлении, имеет наименьшее гидравлическое сопротивление по рабочему тракту при сопоставимой эффективности. Согласуется с  расходными характеристиками приёма ПВС во всем диапазоне «больших и малых» дыханий. Кроме того, сам блок абсорбции системы АСУР-ПБ является мощнейшим гидродинамическим огнепреградителем из известных. Относится к высоко рентабельным (самоокупаемым) системам экологической защиты.
    
        Под эффективностью процесса понимается не только низкая энергоемкость процесса, безопасность и компактность его аппаратурного оформления, но, прежде всего высокая полнота улавливания ЛФУ и высокие эксплуатационные характеристики.
        Высокие требования по полноте улавливания (выше 93-98%) вытекают из необходимости обеспечения остаточной концентрации ЛФУ в очищенной ПВС менее 0,9%, т.е. ниже нижней границы воспламенения ПВС (уход от взрывоопасных концентраций ЛФУ в ПВС).
        Целью сравнения и исследования различных технологических процессов улавливания и рекуперации паров нефти и нефтепродуктов являлось выявление оптимального способа при высокой степени улавливания и сравнительно небольшими затратами на эксплуатацию и размещение оборудования.