文章導讀
又到周末，知識貼大放送。「冷凝+吸附」與「吸附+吸收」兩條工藝是我們經常碰到的工藝路線，大家對它們真的了解嗎？真的了解嗎？了解嗎？嗎？……心虛了吧？請看下文補補課吧~
▲ 來源：VOCs減排工作站
「冷凝+吸附」與「吸附+吸收」兩條工藝是我們經常碰到的工藝路線，特別是針對高濃度有機廢氣，比如儲罐中的大小呼吸廢氣或裝車臺中的廢氣，此類有機廢氣特點是濃度高氣量小。方法對比限如下描述工況。
現在就此兩種工藝，在同一廢氣源情況下進行對比：
一【基本參數】
1、廢氣源參數，流量600m³/h，濃度800g/m³，排放氣體總量中含烴類480kg/h;
2、吸附劑活性炭的吸附容量和使用壽命，吸附容量國產的按5%、進口的按10%(美德維實偉克)，吸附壽命國產的按2 年、進口的按10 年(美德維實偉克承諾)，價格國產的按1.5 萬元/t、進口的按6 萬元/t;
3、電費按照0.8 元/kwh;
4、冷凝工況及冷凝前後的油氣濃度：三級冷凝工況，最低溫度-70℃，冷凝後殘餘濃度80g/m³，(600m³冷凝後在第三級-70℃下的餘氣體積有321.1308m³，濃度79.3812g/m³。若讓餘氣溫度回升至35℃，體積增至488.4824m³，濃度只有52.1856g/m³)，殘餘烴類25.5kg。
二【不同工藝的流程和特點】
1、冷凝+吸附
工藝流程：先對油氣降溫，使之90%冷凝液化。回收物為液化汽油，未回收的是低濃度餘氣，然後用吸附罐將餘氣中烴類物質吸附富集，讓餘氣中空氣排放。吸附富集的烴類組分脫附後返回冷凝級繼續冷凝液化。
冷凝+吸附工藝的配置，有冷凝和吸附兩大單元。
①冷凝單元工況：設置三級冷凝，第一級從常溫冷凝到3℃、第二級從3℃冷凝到-35℃、第三級從-35℃冷凝到-70℃。第三級的冷凝餘氣返回第一級前面的前置換熱器，冷量回用，將進入油氣回收處理裝置的油氣預冷，有節能效果。冷凝單元能夠見到回收的液態汽油，在前端密閉保證、傳輸順暢的情況下，回收率大於90%，對於600m³/h 的濃度為800g/m³的油氣，液化回收的液態油為430kg/h 左右。冷凝單元單位耗電約0.2kwh/m³，處理600m³/h 油氣電耗120kwh.，電費96元/h。
②吸附單元的配置：吸附單元配置吸附罐兩隻和脫附真空泵一臺，以及用於切換吸附脫附的電動或氣動閥門若干。真空泵還需要配備冷卻系統。
2、吸附+吸收
①吸附工藝的作用：是將廢氣中烴類物質吸附截留，讓空氣排放。對於低濃度有機氣體，吸附的作用更表現為將有機氣體和空氣混合體中低濃度的有機物吸附截留，脫附得到高濃度的有機氣體，稱為富集提濃。吸附工藝將烴類組分富集提濃，但烴類組分的狀態仍然是氣態，只是從濃度低一些的氣體富集為濃度高一些的氣體。但是，人們進行有機氣體治理的更多目的，是要將有機物回收利用。而從氣態到氣態，就達不到目的。所以，吸附工藝不能單獨使用，要與其他能夠將氣體相變為液體的工藝方法組合運用。
②吸收法的作用：吸收法，就是用液體噴淋吸收氣體的方法。吸收法對吸收劑的要求，是必須能夠溶解吸收需要吸收的組分，如果吸收劑與被吸收的組分在壓力、溫度、濃度方面，不能滿足將要吸收的組分溶解的目的，就會失去或降低吸收效果。
吸附+吸收的流程：油氣先進入吸附罐中炭床，烴類組分被攔截吸附，空氣排放。炭床吸附到接近飽和量(不能到飽和狀態，處於飽和邊緣就會造成排放超標)，脫附進入吸收塔，從汽油儲罐抽汽油對脫附氣體進行噴淋吸收，回收物進入吸收劑(汽油)。
三【差異及利弊】
兩種工藝均為組合工藝，但有不少差異。
①，關於活性炭用量：考量活性炭用量，首先要比較活性炭吸附容量指標。目前，國產活性炭吸附容量不大於5%指標，確定為國產的5%、進口的10%。
【吸附+吸收工藝】：以600m³/h、含量480kg/h 為例，採用吸附+吸收工藝，直接吸附高濃度油氣，採用國產活性炭，需要9600kg，另為控制尾氣達標要求炭床需要加30%活性炭，則需要12.5 噸活性炭，約30m³。兩個罐，各不小於15m³。切換時間不大於30min，體積龐大。有的廠家為了減小吸附劑量，在吸脫附周期上想辦法，如，將切換時間改為15min，吸附罐改為7.5m³。若採用進口活性炭，以上數據相應減少一半，活性炭6 噸、吸附罐8m³(進口活性炭比重小於國產活性炭)，體積仍然不小。
【冷凝+吸附工藝】：三級冷凝工況，最低溫度-70℃，冷凝後殘餘濃度80g/m³，(600m³冷凝後在第三級-70℃下的餘氣體積有321.1308m³，濃度79.3812g/m³。若讓餘氣溫度回升至35℃，體積增至488.4824m³，濃度只有52.1856g/m³)，殘餘烴類25.5kg。由於冷凝餘氣濃度低，殘餘烴類25.5kg。採用國產活性炭，需要活性炭0.66 噸，吸附罐體積各1m³。採用進口活性炭吸附，需要活性炭280kg，吸附罐2 只，每隻0.5m³，其體積、所需鋼材、成本均相對小了很多。
②，關於真空泵配置功率：從吸附罐體積大小、活性炭用量多少的比較，採用真空泵大小的問題，也很明顯。需要配置真空泵的情況見下表：
③，關於用大儲罐做吸收劑帶來的其他問題
【吸收塔尾氣濃度較高】中石化環境監測總站、中石化撫順石油研究院對華北地區採用貧油作為吸收劑噴淋的一套吸附法油氣回收裝置，進行了吸收塔進出口油氣濃度採樣檢測分析，得到如下數據：
從上面表格數據可見，噴淋塔出口濃度都在410g/m³以上，其意味著吸附油氣的炭床，不但要吸附從髮油鶴管處密閉收集來的油氣，同時還要吸附噴淋塔尾氣中濃度在410g/m³以上的油氣，後果則是活性碳吸附量增加、吸脫附啟動頻繁、周期縮短;另一方面，活性碳在超負荷狀態下運行，吸附率、使用壽命都會加速衰減。如果真空泵開始脫附的流量、壓力影響，噴淋塔發生「液泛」時，問題只會更加嚴重。
四【用大罐中汽油做吸收劑造成大罐儲存損耗增加】
噴淋吸收液是從汽油大罐抽取，噴淋之後送回汽油大罐。由於吸脫附切換頻繁、周期短、流量大，增加了液態油品進出儲罐的頻率，相對於靜止存放的情況，液體內部的被擾動相似沸騰運動，會破壞液面靜止的封閉面，直接波及液面以上的大濃度層，削弱大濃度層對液面蒸發的抑制作用，加速液面的蒸發。汽油大罐會從靜止儲存狀態轉變為非穩態儲存狀態，加劇汽油的蒸發損耗。
儲存容器的油品蒸發及油氣排放為非穩態多變量系統，非穩態儲存狀態會增加儲存損耗。(請見《油氣回收基礎理論及其應用》黃維秋主編，P107)。如，廣州石化油庫管理人員說，大儲罐的儲存損耗「比起安裝油氣回收之前，每天增加30—50kg」。
綜合以上分析，我們不難得到冷凝+變壓吸附/吸附+吸收技術的數據比較：