油气的膜处理技术研究

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摘 要：随着我国石油工业的不断发展，我国的石油以及石油产品的储存量正在不断地增加，膜技术在化工原油方面的应用也越来越广。文章通过介绍膜处理技术在国内外油气处理和油气加工领域的应用状况和实例，从而对油气的膜处理技术进行分析和研究，并未以后的研究提供一些建议。

关键词：油气分离 膜技术 应用研究

油气是指在储油库储存或装卸汽油过程中所产生的一种有挥发性的气体。由于油气中含有大量的丁烷、戊烷、苯、二甲苯、乙基苯等对人身体有害的有机气体，在码头、炼油厂、油库等地方进行卸油或是加油的过程中，都会产生大量的油气，这些泄露的油气挥发到空中不仅可能对大自然以及人的身体造成损害，还可能会降低油的品质，造成难以挽回的经济损失。随着我国的环保、节能意识的增强，油品在运输、中转过程中油气挥发的问题已经得到了广泛的重视，尤其是在化工行业中已经广泛地采用到了膜处理技术来对油气进行回收和分离。这样做不仅可以实现膏回收率，还能降低企业运营的成本和投资。文章将通过对油气的膜处理技术进行简要的阐述和分析，并提出相关的研究建议。

一、目前的油气处理发展状况

1.国外油气处理的发展

早在1970年美国就已经推行了美联邦清洁空气法案并实施了油气回收，随着社会的不断进步以及人们的环保意识逐年增强，更多的国家也纷纷制定了一定的环保标准。

从上世纪90年代开始，国外很多国家就已经将油气回收的计划方案进行了大规模的推行，并研发了例如活性炭吸附法、吸收法、冷凝法等油气的回收处理装置。油气的膜处理技术是在上世纪80年代末被发明出来并进入了市场，膜处理技术主要集中在欧美等发达国家之中。全球第一套用于油库的油气回收的膜装置是由日本NNK公司于1988年制造的，到目前已经有180多套膜处理油气装置在世界各地运行，油气是在加油站的油气处理之中，展现了强大的技术优势[1]。

2.国内油气处理的发展

从20世纪80年代开始，我国对油气回收也开始进行了重视，并且相继从国外引进了不同类型的油气处理装置。随着我国的石油化工行业不断地受到国外企业的冲击，在强大的竞争压力之下，为了能够有效地控制挥发性气体对于空气环境质量的影响，我国的环保部门也制定了相应的法律法规，强制性地要求油库、加油站、石油化工企业进行油气的回收处理工作。

由于我国的油气膜处理技术发展相对较晚，直到2003年和2006年，上海灵广加油站以及中石油哈尔滨炼油厂才分别引进制造了膜处理油气的装置，在实际运行投产之后，两者均取得了良好的经济效益和社会效益，这对膜技术在我国的应用和推广是十分关键的。

二、油气的膜处理技术

1.膜处理技术的技术机理

膜处理技术可以将由油品蒸发和排放的的混合气体中的油气进行有效的回收，其运作的关键就在于该如何将油气与空气进行分离。再进一步将收集到的油气处理为液化石油气。膜法气体分离技术的原理主要是，根据油气中各成分在压力的推动下穿过膜的速率不同，从而将不同的成分进行分离。若在分离的过程中采用的膜不同，则气体的传递防暑以及速率都会不同。目前气体通过膜的分离机理主要有以下几种。

1.1气体通过致密膜的溶解—扩散机理

在这种情况下，气体透过膜的过程可以分解为三个步骤。

1.1.1吸着过程

在此过程中，气体将被吸附至膜的上游侧表面，再而被吸附、凝聚、溶解。

1.1.2扩散过程

在该过程中，由于气体所在的一侧压力以及浓度不够，因而会按照一定的扩散系数透过膜的另一边。

1.1.3解吸过程

在该过程中，扩散并透过膜的气体会在膜的下游侧表面被逐渐地解吸、剥离。

气体在膜表面的吸着和解吸过程在一般的情况下都能达到一个相对的平衡，但是由于气体在致密膜内渗透扩散的速度较慢，因而对气体透过膜的速率进行控制，是分离不同气体的关键环节之一。

1.2 气体透过多孔膜的机理

此种分离机理主要有四种步骤。

1.2.1是孔径大于气体分子的自由行程时的扩散，这种扩散十分常规，渗透率很高。

1.2.2当孔径小于气体分子的自由行程时，难凝性气体的气体分子会进行Knudsen扩散。

1.2.3当气体分子被吸附至多空介质表面时，气体分子则会进行表面扩散。

1.2.4毛细管冷凝，即可凝性气体在膜微孔中发生毛细管冷凝及可能有的多层吸附时，减少甚至消除气相流动，在膜孔压力差推动力的作用下，发生较好的渗透率和分离度[2]。

三、油气回收装置的工艺流程

在膜技术油气回收系统中的油气，在经过液环压缩机加压至操作压力后，用液体贫油对液环式压缩机进行密封，从而形成一个非接触的密封环用以抵消由压缩气体所产生的热量。经过压缩后的气体会与环液一起进入喷淋塔的中部。喷淋塔可将压缩气体与环液进行分离。

贫油泵在将贫油输送到稳定塔的顶部和液环压缩机中后，油气在塔内可由下而上进入填料层与喷淋的液态汽油进行对流接触，从而将油气吸收。吸收了油气的液态汽油由富油泵再次输送至油品储罐，剩下的较低浓度的油气则进入膜分离器。

膜分离器是由一套并联安装在管路上的膜组件所组成。真空泵刻在膜的一侧产生真空，这样可以更加有效地提高膜分离的效率。膜分离器将混合气体分成两中气体，一种是含有少量烃类的截留物流，另一种是富集烃类的渗透流，对于净化的截留物流浓度低于排放标准的可直接排入大气[3]。当渗透流循环至膜技术的油气回收系统的压缩机入口时，可以将其与排放油气进行混合，再次进行循环处理。

通过上述的描述，可以发现油气回收的全过程都是在稳定塔之中完成的，其主要原因有：蒸汽带压以及渗透物流在再循环过程中可造成物流富集，并且在稳定塔中的物流主要成分是烃蒸汽以及液态烃。该系统通过将灌区内的贫油加以利用，并作为密封液和吸收剂，不会对环境造成污染。

四、稳定法对于原油的中轻质烃类的提取

原油具有较高的经济效益，可以通过回收原油中的大量轻烃物质作为化工原料，同时，还可使原油安全储运。原油稳定的方法很多，一般有以下四种：

1.负压分离稳定法

通过将原油经油气分离和脱水之后，进入原油稳定塔，在负压条件下进行闪蒸，从而脱除挥发性轻烃，使原油达到稳定。负压分离稳定法主要用于含轻烃较少的原油。

2.加热闪蒸稳定法

这种稳定方法是先把油气分离和脱水后的原油进行加热，然后在微正压下闪蒸分离。

3.分馏稳定法

经过油气分离、脱水后的原油通过分馏塔，以不同的温度，多次气化、冷凝，使轻重组分分离。这个轻重组分分离的过程称为分馏稳定法。这种方法稳定的原油质量较好。此种稳定方法主要适用于含轻烃较多的原油。

4.多级分离稳定法

此稳定法运用高压下开采的油田。一般采用3～4级分离，最多分离级达6～7级。分离的级数多，投资就大。

五、烃类物质回收中的膜处理技术

1.膜处理技术在轻烃回收中的原理

膜处理技术在轻烃类物质回收主要要通过采用具有“反向”选择性的高分子复合膜来实现的。根据不同气体分子在魔种的溶解扩散性能的差异，在一定的压差推动下，可凝性有机蒸汽（丙烷、丁烷、重烃等）与惰性气体（氮气、甲烷、氢气等）相比，被优先溶解渗透，从而实现分离[4]。

2.膜处理技术的工艺特点

2.1C3以上的组份的回收率在60%以上。

2.2回收期很短。

2.3可以采用原系统中的压力作为膜回收的动力，因而不需要传动和转动部件。

2.4该回收方式可以将原装置中富含甲烷的原料气体，通过渗透将轻烃类气体返回至装置的增压压缩机内。

2.5该系统操作简单，易于保养。

五、结论

随着我国的工业以及人民生活水平的不断提高，每个人都具有了一定的环保意识。为了在原油价格不断上涨的情况下，继续坚持可持续发展，所以对油气进行膜技术处理进行推广和发展是十分必要的。

参考文献

[1]王长江.美国油气回收和环保[J].商业时代.2012（10）.

[2]万永福.SOVUR（吸收液吸收法）油气回收装置的应用[J].安全技术.2009（1）.

[3]王连军，李树光.膜技术在油气回收过程中的应用[J].现代化工.2008（12）.

[4]林壬子.轻烃技术在油气勘探中的应用[M].中国地质大学出版社.2008.