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能源與環(huán)境是當今世界發(fā)展的主題也是我國發(fā)展必須面對的問題。隨著環(huán)保意識的增強和可持續(xù)發(fā)展的要求,有機揮發(fā)氣體回收工作將會受到越來越多的重視。有機氣體揮發(fā)存在于石化行業(yè)的生產(chǎn)、裝卸、儲存、罐裝及工藝生產(chǎn)線等各個環(huán)節(jié)（例如：煉廠、油品碼頭、油庫，化工廠等場所）。
1、有機揮發(fā)氣體回收的必要性
自1993年我國成為石油凈進口國以來，我國石油對外依存度到2002年已經(jīng)達到33％，根據(jù)預(yù)測，到2020年，這個數(shù)字很有可能達到50％－60％，與美國目前的58％相當。據(jù)中國社會科學(xué)院2008 年4 月7 日發(fā)布的《中國能源發(fā)展報告(2008)》藍皮書預(yù)計，2010 年和2020 年中國石油消費量將分別達到4.07 億噸和5.63 億噸。雖然目前對于石油的蒸發(fā)損耗率還沒有一個統(tǒng)一的數(shù)字，但各國統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，單次裝卸蒸發(fā)損耗率基本介于1‰~3‰之間，從煉油廠到用戶按照4次裝卸來計算，消費量按照4億噸計算，我國每年石油蒸發(fā)損失約160～480 多萬噸，按每噸價格為5000 元計算，直接經(jīng)濟損失80～240億元。
我國對有機揮發(fā)氣體回收裝置的潛在需求量很大，這正是國外公司紛紛想搶灘中國市場的主要原因。目前，國外幾家有影響力的揮發(fā)氣體回收供應(yīng)商已進入我國，想捷足先登占領(lǐng)市場，美國HEALY公司、美國OPW公司、德國勞倫斯公司的油氣回收系統(tǒng)，在國內(nèi)已有幾十個加油站安裝使用。但是由于國外進口設(shè)備本身價格昂貴，后期維護成本高昂，再加上實際使用中很少有裝置真正實現(xiàn)揮發(fā)氣體液化回收的直接利用，在經(jīng)濟效益不能凸顯的情況下環(huán)保的進度亦不能同步跟上。
總之，大量有機揮發(fā)氣體的直接排放，對我們的環(huán)境、健康、安全、經(jīng)濟等都造成了極大的損害。有機揮發(fā)氣體真正實現(xiàn)有效的回收利用。
2、有機揮發(fā)氣體回收的方法
1）、吸附法：利用活性炭、硅膠或活性碳纖維等吸附劑對不同分子吸附力的差異，實現(xiàn)有機揮發(fā)氣體和空氣的分離?；旌蠚怏w通過吸附劑時，有機氣體組分被吸附在吸附劑表面，達標空氣透過吸附劑直接排放，富集揮發(fā)氣體的吸附劑經(jīng)過特殊工藝手段解析后進入再吸附工序循環(huán)使用。
優(yōu)點：排放濃度低。
缺點：工藝復(fù)雜，需要二次處理； 吸附床容易產(chǎn)生高溫熱點，存在安全隱患；三苯易使活性炭失活，活性炭失活后存在二次污染問題；滿負荷運行時活性炭壽命一般為2年左右，換一次活性炭成本很高。
2）、吸收法：根據(jù)混合揮發(fā)氣體中各組分在吸收劑中的溶解度的大小，來進行揮發(fā)氣體和空氣的分離。一般用柴油等重油做吸收劑，采用揮發(fā)氣體與從吸收塔頂淋噴的吸收劑進行逆流接觸，吸收劑對烴類組分進行選擇性吸收，未被吸收的氣體經(jīng)阻火器排放，吸收劑進入真空解吸罐解吸，富集揮發(fā)氣體再用油品吸收。
優(yōu)點：工藝簡單，投資成本低。
缺點：回收率太低，一般只能達到80%左右，無法達到現(xiàn)行國家標準；設(shè)備占地空間大；能耗高；吸收劑消耗較大，需不斷補充；吸收劑需要二次處理；壓力降太大，達5000帕左右。
3）、膜分離法：利用特殊高分子膜對有機分子有優(yōu)先透過性的特點，讓揮發(fā)氣體和空氣混合氣在一定壓力的推動下，使揮發(fā)氣體分子優(yōu)先透過高分子膜，而空氣組分則被截留排放，富集的揮發(fā)氣體傳輸回油罐或用其他方法液化。
優(yōu)點：技術(shù)先進，工藝相對簡單；排放濃度低。
缺點：投資大；膜尚未能實現(xiàn)國產(chǎn)化，價格昂貴，而且膜壽命短；膜分離裝置要求穩(wěn)流、穩(wěn)壓氣體，操作要求高；膜分離后級的吸收設(shè)備需要用重油吸收并統(tǒng)一進行后級再處理。
4）、冷凝法：利用制冷技術(shù)將揮發(fā)氣體的熱量置換出來，實現(xiàn)揮發(fā)氣體組分從氣相到液相的直接轉(zhuǎn)換。冷凝法是利用揮發(fā)氣體各組分在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過降溫使揮發(fā)氣體中一些烴類蒸汽壓達到過飽和狀態(tài)，過飽和蒸汽冷凝成液態(tài)直接回收利用的揮發(fā)氣體回收方法。一般采用多級連續(xù)冷卻方法降低揮發(fā)氣體的溫度，使之凝聚為液體回收，根據(jù)揮發(fā)氣的成分、要求的回收率及最后排放到大氣中的尾氣中有機化合物濃度限值，來確定冷凝裝置的最低溫度。 一般按預(yù)冷、機械制冷等步驟來實現(xiàn)。預(yù)冷器是一單級冷卻裝置，為減少回收裝置的運行能耗，現(xiàn)已開發(fā)出一種使用冷量回用的技術(shù)，使進入回收裝置的氣體溫度從環(huán)境溫度下降至4℃左右，使氣體中大部分水汽凝結(jié)為水而除去。氣體離開預(yù)冷器后進入淺冷級?？蓪怏w溫度冷卻至－30℃～－50℃，根據(jù)需要設(shè)定，可回收揮發(fā)氣體中近一半的烴類物質(zhì)。離開淺冷的揮發(fā)氣體進入深冷級，可冷卻至－73℃到－110℃，根據(jù)不同的要求設(shè)定溫度并進行相應(yīng)的系統(tǒng)配置。
優(yōu)點：工藝原理簡單；可直觀的看到液態(tài)的回收油品；安全性高；自動化水平高 。
缺點：對于不需要連續(xù)運行揮發(fā)氣體回收裝置的場所，某些烴類采用單一冷凝法實現(xiàn)達標排放需要降到很低的溫度 ，能效比相對較低。
5）、冷凝+吸附法：利用制冷技術(shù)將揮發(fā)氣體的熱量置換出來，實現(xiàn)絕大部分揮發(fā)氣體組分從氣相到液相的直接轉(zhuǎn)換。對揮發(fā)氣體中的未分凝的組分，靠活性碳等吸附材料進行進一步處理。
優(yōu)點：充分結(jié)合了單一工藝的優(yōu)點，有效避開了各自工藝的缺點，工藝原理簡單；可直觀的看到液態(tài)的回收油品；安全性高；自動化水平高，同時使揮發(fā)氣體滿足達標排放的要求。
缺點：無法擺脫吸附法的部分不足（如：占地面積偏大、增加系統(tǒng)壓降）。
一般油庫、煉廠、碼頭的揮發(fā)氣體排放裝置都采用“冷凝+吸附”的方法。先將揮發(fā)氣體冷凝到一定溫度，使大部分揮發(fā)氣體液化，剩余揮發(fā)氣體經(jīng)過吸附罐進行吸附，結(jié)合吸附可以達到很高的回收率，排放濃度也低，可以達到國家標準。另外，經(jīng)過冷凝的低溫揮發(fā)氣體也有效的防止了活性碳吸附床容易產(chǎn)生高溫熱點的問題。
綜合比較以上揮發(fā)氣體的回收方法可以看出：冷凝法是真正實現(xiàn)揮發(fā)氣體回收的有效可行方法，適合我國的國情，成本相對較低，工藝簡單，安全高效，能夠真正實現(xiàn)揮發(fā)氣體的液化回收。針對不需要連續(xù)運行揮發(fā)氣體回收裝置的場所，某些烴類采用單一冷凝法實現(xiàn)達標排放需要降到很低的溫度 ，此時推薦采用冷凝+吸附的組合法。
3、冷凝法回收有機揮發(fā)氣體回收的必要性
冷凝法回收有機揮發(fā)氣體的基本原理就是：采用壓縮機制造低溫冷源，在特殊設(shè)計的換熱器中氟利昂和揮發(fā)氣體實現(xiàn)充分的熱量交換，氟利昂吸收揮發(fā)氣體中的熱量，將揮發(fā)氣體溫度分級降至分壓力下各組分對應(yīng)的露點溫度，有機揮發(fā)氣體的不同組分分級冷凝為液態(tài)，由于換熱器采取了特殊的工藝設(shè)計，在其中液態(tài)的有機組分可與氣態(tài)的空氣實現(xiàn)液體與氣體的充分分離。整個工藝流程中揮發(fā)氣體各組分被連續(xù)分凝，直接回罐利用，沒有任何二次污染，充分分凝后的低溫清潔空氣經(jīng)特殊設(shè)計的換熱器進行回熱交換，直至末端常溫達標排放。
冷凝法在易揮發(fā)液體回收裝置中（以油氣回收裝置為例）的應(yīng)用主要有兩種：
一種是通過壓縮機制冷提供-25℃、-75℃和-110℃的低溫場，根據(jù)各組分不同溫度下飽和分壓力的差別，分階段實現(xiàn)有機氣體的液化回收，冷凝后的氣體經(jīng)回熱利用后可以直接實現(xiàn)常溫達標排放。
另一種是利用“冷凝+吸附”的工藝，前級通過壓縮機制冷提供-25℃和-75℃的低溫場，使油氣中約95％的非烷烴有機組分直接冷凝回收，后級極少量有機組分通過吸附的方式達到一定的富集濃度后解析進入前級再冷凝處理，最終仍然是通過冷凝的方法實現(xiàn)回收利用。這種方法對于一些達標排放為mg級的有機氣體排放尤為適用，大大提高了揮發(fā)氣體的處理效率。
綜合以上兩種方法中，真正實現(xiàn)揮發(fā)氣體直接回收的環(huán)節(jié)取決于冷凝部分的直接分凝，針對具體氣體成分尾氣處理的不同要求來確定是否需要后級再處理裝置。也就是說，揮發(fā)氣體的回收的本質(zhì)在于實現(xiàn)氣體到液體的相變，排除加壓液化（揮發(fā)氣體中一般都含有大量的空氣，增加壓力存在很多危險因素）來講，冷卻分凝即冷凝法是揮發(fā)氣體回收的唯一簡單而有效的方法。
本方法的特點：一是根據(jù)各有機組分不同溫度下飽和分壓力的差異采用梯度降溫的方式降低整機能耗，二是本工藝的特點在于混合氣在常壓低溫下工作，不產(chǎn)生高溫點，使用過程安全可靠。
我公司生產(chǎn)的冷凝法油氣回收裝置實現(xiàn)了對揮發(fā)氣體從收集、液化、分離到輸送全程處理：油蒸汽收集階段采用自主研制的裙式鶴管密封裝置收集，確保揮發(fā)氣體收集過程無泄漏；制冷系統(tǒng)采用壓縮機復(fù)疊制冷技術(shù)，前級制冷系統(tǒng)同時為后級制冷和揮發(fā)氣體提供冷量，分階段實現(xiàn)揮發(fā)氣體的冷凝回收，大大提高了制冷系統(tǒng)的能效比；在揮發(fā)氣體分凝階段利用不同沸點的制冷劑直接蒸發(fā)吸收揮發(fā)氣體熱量，使揮發(fā)氣體中多種組分溫度分梯度降至凝點以下，通過合理設(shè)計的揮發(fā)氣體換熱分離器實現(xiàn)揮發(fā)氣體的高效分離回收；對回收到集油罐的液態(tài)油采用自主知識產(chǎn)權(quán)的易揮發(fā)性物質(zhì)冷凝回收自動輸送裝置實現(xiàn)油品的可靠輸送。吸附撬塊采用目前國內(nèi)成熟的變壓吸附和變溫吸附技術(shù)，以滿足不同用戶的實際需求，實現(xiàn)尾氣可靠達標排放。
4、市場應(yīng)用情況
目前，各種回收工藝在市場上都有一定的應(yīng)用，我公司研發(fā)的揮發(fā)氣體回收裝置分純冷凝及冷凝與吸附技術(shù)相結(jié)合兩大類，去年至今年初已經(jīng)有三十余臺裝置在各地大型油庫使用，用戶反映良好，滿足揮發(fā)氣體達標的同時得到了可觀的經(jīng)濟收益。該系列裝置真正能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保等多重收益，有著廣泛的應(yīng)用前景和推廣價值。