Los compuestos orgánicos volátiles (VOC) no solo causan smog fotoquímico y contaminación PM2.5, sino que también reaccionan con óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, etc. para formar contaminación secundaria. Las tecnologías de tratamiento de VOCS se dividen en el control de la fuente, el control de procesos y el tratamiento del final de la tubería. El control de la fuente es tomar medidas para inhibir la volatilización del medio y reducir la cantidad de VOC generados; El control del proceso es reducir los puntos de fuga de VOC a través de la detección de fugas y la tecnología de reparación;
El tratamiento final es lograr la emisión estándar a través del tratamiento cerrado de las instalaciones de recuperación y tratamiento de VOC.
En los últimos años, con el endurecimiento gradual de las políticas nacionales de protección ambiental, se han presentado requisitos más altos para el tratamiento con VOCS en depósitos de almacenamiento de petróleo.
Los VOC en los depósitos de almacenamiento de aceite provienen principalmente de una respiración grande y pequeña de tanques de almacenamiento y operaciones de carga y descarga de aceite. Bajo la premisa de cumplir con los requisitos de las especificaciones, se pueden usar medidas como placas flotantes líquidas completas, sellos de alta eficiencia y válvulas de respiración de baja mojada para una respiración grande y pequeña de tanques de almacenamiento para reducir la emisión de VOC en los tanques de almacenamiento. Sin embargo, los VOC generados durante el proceso de carga y descarga de aceite solo pueden recuperarse o tratarse mediante el tratamiento del final de la tubería para cumplir con los requisitos de los indicadores de emisión. A través de la investigación sobre tecnología de tratamiento terminal, hay muchas rutas de proceso para la tecnología de recuperación de petróleo y gas, tecnología de tratamiento de petróleo y gas, y combinadas con las características de las condiciones de emisión de VOC en depósitos de almacenamiento de aceite, tecnología criogénica de nitrógeno líquido y condensación mecánica + tecnología de adsorción de adsorción se seleccionan como procesos de tratamiento de VOCS para depósitos de almacenamiento de aceite. Los efectos del tratamiento con VOC se comparan en la práctica, y se verifica la viabilidad de la tecnología.
1 Tecnología de recuperación de petróleo y gas
Las tecnologías comunes de recuperación de petróleo y gas incluyen condensación, adsorción, absorción, separación de membrana, etc. Sus características comunes se basan en métodos físicos para separar los VOC del aire para lograr el propósito de reducir la concentración de VOC en el aire.
El principio básico del método de condensación es reducir la temperatura del petróleo y el gas a la temperatura de su punto de rocío, de modo que la presión de vapor de algunos hidrocarburos en el aceite y el gas a diferentes temperaturas alcanza un estado sobresaturado, condensando así los componentes de alto punto de ebullición en la tecnología de recuperación de aceite y gas de los líquidos. De acuerdo con los diferentes principios de condensación, se divide en condensación mecánica y enfriamiento profundo de nitrógeno líquido, que es adecuado para la recuperación de VOC de alta concentración y un solo componente con valor de recuperación. El principio básico del método de adsorción es separar el petróleo y el gas del aire en función de las diferentes fuerzas de adsorción de los adsorbentes en hidrocarburos y aire, que es adecuado para la recuperación de VOC medianos y de baja concentración. El principio básico del método de absorción es disolver los hidrocarburos en el líquido de absorción de acuerdo con la solubilidad diferente de los diferentes componentes en el aceite y el gas en el absorbente para lograr la separación del aire. Los hidrocarburos en el petróleo y el gas pueden ser absorbidos por la gasolina componente de luz, gasolina de baja temperatura, queroseno, diesel ligero, solución fría de etilenglicol y solventes orgánicos especiales. El principio básico del método de separación de membrana se basa en el principio de disolución y difusión. Dado que la membrana tiene permeabilidad selectiva al petróleo y el gas, la tasa de permeación de cada componente al pasar por la membrana es diferente. El componente de hidrocarburos impregna al lado del vacío, y el aire es retenido por la membrana en el lado de la presión. Las características de las tecnologías de recuperación de petróleo y gas anteriores son las siguientes:
1) En el método de condensación, la condensación mecánica utiliza un compresor para enfriar el refrigerante, que generalmente puede condensarse para -75 grado. El enfriamiento profundo de nitrógeno líquido utiliza la vaporización de nitrógeno líquido para enfriar directamente el aceite y el gas, lo que generalmente puede condensarse a -110 grado. Debido a la composición diferente de los componentes de hidrocarburos en el petróleo y el gas, generalmente se establecen tres etapas de condensación. La etapa previa a la enfriamiento (2-5 grado) es condensar el agua y los componentes pesados en el aceite y el gas, la etapa de enfriamiento poco profunda (-50} grado -30 grado) es condensar los componentes de la luz como C4 y C5 en el petróleo y el gas, y la etapa de enfriamiento profunda (debajo de -80 grado) es a la luz de la luz. y gas. Según las diferentes presiones de vapor saturadas, cuanto más baja sea la temperatura, mayor es la eficiencia de recuperación de aceite y gas, pero limitada por el efecto de refrigeración, la tecnología de enfriamiento profundo de nitrógeno líquido puede lograr un grado -110, que ya es una solución relativamente ideal en la tecnología convencional actual.
2) El método de adsorción es para adsorbe los VOC a través de los adsorbentes, pero el adsorbente alcanzará la saturación después de usarse en cierta medida, lo que resulta en una disminución significativa en el efecto de adsorción del adsorbente. Para regenerar el adsorbente, se requiere un tratamiento de desorción, pero los componentes de hidrocarburos desorbidos volverán a ingresar al sistema de adsorción y no se pueden eliminar por completo. En este momento, es necesario cooperar con el método de absorción para el tratamiento, de modo que el aceite y el gas de alta concentración analizado por vacío pasan a través de la torre de absorción. Después del contacto con contracorriente, el aceite de alta concentración y el gas son absorbidos por el líquido de absorción, y los componentes de gas que no son absorbidos vuelven a entrar en el sistema de gases de escape para la adsorción, evitando la penetración del adsorbente debido a la adsorción cíclica, lo que hace que el adsorbente sea ineficaz.
3) El método de absorción se divide en temperatura normal y absorción de presión normal y temperatura normal y absorción de baja presión de acuerdo con diferentes procesos. Según el principio de disoluciones similares, los hidrocarburos en el petróleo y el gas pueden ser absorbidos por gasolina componente de luz, gasolina a baja temperatura, queroseno, aceite diesel ligero, solución fría de etilenglicol y solventes orgánicos especiales. Las ventajas son el proceso simple, el bajo costo de inversión y el bajo riesgo de seguridad, pero también hay desventajas de baja eficiencia de recuperación, por lo que a menudo es necesario usar otros procesos para el tratamiento. Para los depósitos de almacenamiento de aceite, la fuente y el tratamiento de los absorbentes se convierten en un tema clave que restringe la aplicación a largo plazo de esta tecnología.
4) Las propiedades químicas y la estructura de la membrana en el método de separación de la membrana tienen una influencia decisiva en el rendimiento de la separación. El material de separación de membrana debe tener alta permeabilidad, alta resistencia mecánica, estabilidad química y un buen rendimiento de procesamiento de formación de películas. La clave para la aplicación de la separación de la membrana es la vida útil de la membrana. Las condiciones de uso de la membrana son relativamente duras. Las impurezas en el gas bloquearán la membrana, lo que dará como resultado una vida útil de servicio de membrana acortada.
2 Tecnología de tratamiento de petróleo y gas
La tecnología de tratamiento de petróleo y gas utiliza comúnmente el método de combustión (también conocido como método de oxidación térmica), que es un método de tratamiento de petróleo y gas utilizando la naturaleza inflamable de los VOC. Los VOC se descomponen para generar CO2 y H2O después de la combustión. Según diferentes procesos de combustión, se dividen en combustión directa (TO), combustión regenerativa (RTO) y combustión catalítica (CO). Su característica común es que se basan en métodos químicos. Los VOC reaccionan en condiciones de alta temperatura para generar CO2 y H2O, logrando el propósito de reducir la concentración de VOC en el aire.
La combustión directa es rociar directamente el gas, aire, aire y combustible auxiliar en el horno sin dispositivo de recuperación de calor. La temperatura de combustión es de aproximadamente 1100 grados, lo que es adecuado para tratar la alta concentración y VOC de alto valor calorífico de gases residuales. La combustión de almacenamiento térmico absorbe y almacena calor del gas tratado a través de un lecho de material de cerámica de almacenamiento térmico o material inerte de alta densidad, y libera el calor al gas de escape de baja temperatura en la entrada. El gas de escape VOCS se calienta a 760 ~ 870 grados, y los VOC se queman y se descomponen; El gas de alta temperatura generado pasa a través del cuerpo de almacenamiento térmico cerámico para aumentar su temperatura y acumular energía, que se utiliza para precalentar los gases de escape de VOC posteriores, reduciendo así el consumo de energía del calentamiento de gases de escape. La temperatura de combustión es de 760 ~ 870 grados, que es adecuada para tratar el gas de escape VOC de mediano y baja concentración. La combustión catalítica es una reacción catalítica de fase de gas sólido. El catalizador se usa para reducir la energía de activación de la reacción y reducir significativamente la temperatura de reacción. En la etapa de adsorción, las moléculas VOCS se adsorben en la superficie del catalizador para el enriquecimiento, aumentando así la concentración de reactivos; En la etapa de oxidación, el catalizador reduce la energía de activación de la reacción y aumenta la velocidad de reacción. La temperatura de combustión es de alrededor de 300-500 grado, que es adecuado para tratar el gas VOC de baja concentración.
