将油气VOCs“一网打尽”——记基于油气排放溯源的模块组合式高效回收油气成套技术

石油产品在生产储运等过程中易挥发而产生油气泄漏，不但造成资源和经济损失，而且严重污染大气环境。以常州大学油气回收工程技术研究中心主任黄维秋教授为第一完成人的“基于油气排放溯源的模块组合式高效回收油气成套技术”成功解决了上述问题，也因此于近日获得中国化工学会科技进步一等奖。

油气内含有多种挥发性有机物(VOCs)，是造成光化学烟雾、臭氧浓度升高、有机气溶胶的重要因素，对形成雾霾天气起到推波助澜的作用。近年来，我国将包括油气排放在内的VOCs减排作为臭氧污染防治攻坚行动和打赢蓝天保卫战的重点工作。

黄维秋表示，油气回收系统包括油气收集及回收过程。我国对油气回收技术及装备的研发起步较早，但对油气排放规律的研究、油气收集的有效性及自动控制连锁水平重视不够，影响到油气回收的整体效益。近年来，我国在炼油厂、储罐区、加油站、码头等相继设置了油气回收装置，但在技术先进性、政策适应性、效益彰显度、设备持久性等方面，都存在优化和提升的空间。

基于此，黄维秋带领项目组借助模拟软件和可视化编程工具，从排放源追踪、关键功能材料分离机理研究及制备、回收工艺集成及优化、专家管理系统建立等方面，协同开展油气污染全过程控制、分离净化及资源化利用的基础理论、关键技术和成套装备的研发。

在油气回收技术理论支撑和设计基础方面，项目组建立了先进风洞平台、气体扩散系数，发明了蒸气压装置及方法，提出油气分子扩散和对流扩散的传质因子，确立了油气分子扩散系数和集中归一化对流扩散系数、蒸气压、摩尔质量等关键参数的计算方法，破解了难以定量测算对流扩散及其对油气传质贡献率的技术瓶颈。项目组还提出多种油气传质数值模拟方法，揭示油品复杂操作条件下油气蒸发排放规律及内在机理；开发多个评价软件，出版学术著作，构建完整的油品蒸发损耗基础理论体系。

面向不同油气排放源，项目组开发了多种复合功能材料制备方法，解决了常规活性炭、硅胶吸附量少、疏水和再生难、热效应高等难题。他们攻克了沥青和氧化石墨烯原位负载难、稳定性差等难题，制备的吸附材料导热系数、正己烷蒸气及油气吸附量比活性炭分别提高134%、114%、100%。项目组还发明了多功能吸附器、吸附塔填料取样装置、可控式吸附塔卸料口等，解决了回收装置吸附效果差、吸附解吸慢、吸附塔难以卸料等问题，提高了回收系统运行和回收效率。

项目组还发明了系列化油气模块组合式集成回收工艺，实现回收率、排放浓度、设备投资、运行能耗等技术经济高度统一和调优;开发了有机废气资源化评估、设计和管理智能化平台，缩短了油气回收装置设计周期，降低了研发成本。他们系统研发的核心材料、关键结构、集成工艺和智能化平台，形成了油气模块组合式定制回收的成套技术，回收率高于99%。

2022年4月，该项目成果通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定意见显示，该项目优化了吸收、吸附、冷凝的油气回收工艺，构建了模块组合式高效集成油气回收系统，油气回收率达99%以上，项目成果社会、环境和经济效益显著，技术达到国际先进水平。

下一步，项目组将拓宽不同应用场景，定制研发核心功能材料及关键结构，实现油气VOCs精细化高效回收，并进一步提高产业规模化，实现规模竞争力和效益；从顶层设计抓起，从全过程、全要素考虑油气回收碳减排的设计阈值及综合效益；积极参与政府及行业油气VOCs排放标准、技术规范体系、检测方法体系的完善及优化，协助政府及行业有效监管VOCs治理工程，助力实现“双碳”目标。