Là nguồn năng lượng rất quan trọng trong sản xuất công nghiệp hiện đại và đời sống sinh hoạt, vấn đề an toàn và bảo vệ môi trường của hơi trong quá trình lưu trữ và vận chuyển đã thu hút nhiều sự quan tâm. Trong quá trình lưu trữ và vận chuyển hơi, do tính biến động mạnh nên thường gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thu hồi hơi là đặc biệt quan trọng. Với sự nâng cao nhận thức về môi trường và sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, công nghệ thu hồi hơi đã trở thành một phần không thể thiếu trong lĩnh vực lưu trữ và vận chuyển hơi. Thông qua nhiều phương tiện kỹ thuật như hấp phụ, ngưng tụ, hấp thụ và tách màng, công nghệ thu hồi hơi có thể chuyển đổi hiệu quả hơi dễ bay hơi thành tài nguyên có thể sử dụng đồng thời giảm ô nhiễm môi trường. Bài viết này sẽ phân tích sâu sắc ứng dụng và tác dụng cụ thể của các công nghệ này nhằm cung cấp tài liệu tham khảo cho sự phát triển bền vững của ngành vận chuyển và lưu trữ hơi nước.
1 Nguyên nhân và mối nguy hiểm của việc thất thoát hơi nước
1.1 Nguyên nhân
Trong quá trình lưu trữ và vận chuyển hơi, thất thoát hơi là vấn đề không thể bỏ qua, nguyên nhân của nó rất đa dạng và phức tạp.
(1) Khó thở nhẹ là hiện tượng phổ biến trong quá trình lưu trữ và vận chuyển hơi. Nguyên nhân chủ yếu là do sự thay đổi hàng ngày về nhiệt độ của không gian khí và nồng độ hơi trong bể chứa dầu. Vào ban ngày, khi nhiệt độ khí quyển tăng lên và cường độ bức xạ mặt trời tăng lên, nhiệt độ của không gian khí và bề mặt dầu trong bể tăng lên, đồng thời áp suất trong không gian khí tăng lên. Khi áp suất đạt giá trị điều khiển của van thở, hơi dầu sẽ thoát ra khỏi bể qua van thở, gây thất thoát. Vào ban đêm, khi nhiệt độ giảm, áp suất của không gian khí giảm, van thở sẽ hít không khí vào, làm giảm nồng độ hơi trong không gian khí, từ đó đẩy nhanh quá trình bay hơi của sản phẩm dầu và hình thành những tổn thất mới. (2) Tình trạng hụt hơi nhiều thường xảy ra trong quá trình vận hành nhận và gửi dầu của bể chứa dầu. Khi thùng dầu tiếp nhận dầu, mức dầu tăng lên, hơi nước giữa bề mặt dầu và đỉnh thùng bị nén lại, áp suất tiếp tục tăng. Khi đạt đến áp suất điều khiển của van thở, hơi sẽ được thải ra khỏi bể. Khi phân phối dầu, khi mức dầu giảm xuống, áp suất không gian khí giảm và van thở sẽ hít không khí vào, điều này cũng sẽ làm cho nồng độ hơi trong bể giảm và đẩy nhanh quá trình bay hơi của dầu. Sự mất mát này do sự tăng giảm của mức dầu trong thùng dầu được gọi là tổn thất thở lớn.
(3) Độ nhớt của hơi và nhiệt độ của bể chứa cũng là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự thất thoát hơi. Trong quá trình bảo quản và vận chuyển hơi, nếu nhiệt độ của bể chứa không được kiểm soát hợp lý sẽ làm cho độ nhớt của dầu thay đổi, từ đó ảnh hưởng đến tính lưu động, dễ bay hơi của dầu và làm tăng thất thoát hơi. Đồng thời, nếu hơi trong bể chứa có độ nhớt lớn sẽ tăng cường ma sát phân tử và tăng độ bám dính của hơi, gây bám dính trong bể chứa và gây thất thoát lượng lớn.
1.2 Mối nguy hiểm
Một mặt, sự bay hơi và thoát hơi trong quá trình bảo quản và vận chuyển sẽ ảnh hưởng đến chất lượng môi trường xung quanh ở một mức độ nhất định. Hơi chứa nhiều thành phần có hại, chẳng hạn như các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như benzen, toluene và xylene. Những chất này tích tụ trong không khí không chỉ làm giảm chất lượng không khí mà còn hình thành sương mù quang hóa, làm trầm trọng thêm hiện tượng sương mù và đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Việc tiếp xúc-lâu dài với môi trường này có thể khiến con người gặp các vấn đề về sức khỏe như bệnh về đường hô hấp và tổn thương hệ thần kinh, thậm chí làm tăng nguy cơ ung thư. Mặt khác, sự mất hơi cũng mang lại những mối nguy hiểm nghiêm trọng về an toàn. Sau khi thoát hơi sẽ hình thành một hỗn hợp khí dễ cháy trong không khí. Một khi gặp ngọn lửa trần hoặc nhiệt độ cao sẽ rất dễ gây cháy nổ, không chỉ làm hư hại các cơ sở lưu trữ, vận chuyển hơi, gây thiệt hại lớn về kinh tế mà còn đe dọa đến tính mạng của người vận hành. Đặc biệt ở những khu vực lưu trữ và vận chuyển hơi đông dân cư, một khi xảy ra cháy, nổ thì hậu quả sẽ vô cùng thảm khốc, có thể gây ra phản ứng dây chuyền và đe dọa lớn đến sự an toàn của toàn bộ khu vực.
2 Ứng dụng công nghệ thu hồi hơi trong lưu trữ và vận chuyển hơi
2.1 Phương pháp hấp thụ
Phương pháp hấp thụ sử dụng chất hấp thụ chất lỏng đặc biệt để hấp thụ các thành phần hydrocarbon ở dạng hơi vào chất hấp thụ thông qua tiếp xúc ngược dòng với hơi để tạo thành chất lỏng đậm đặc. Sau đó, hơi trong chất lỏng giàu được tách ra thông qua quá trình giải hấp, từ đó thực hiện việc thu hồi hơi. Phương pháp hấp thụ vận hành tương đối đơn giản và có thể thu hồi tài nguyên hơi một cách hiệu quả và giảm ô nhiễm môi trường.
Hiện nay, các phương pháp hấp thụ phổ biến hơn chủ yếu là phương pháp hấp thụ nhiệt độ và áp suất bình thường và phương pháp hấp thụ làm mát áp suất thông thường: (1) Phương pháp hấp thụ nhiệt độ và áp suất bình thường là phương pháp loại bỏ hơi bằng cách cho khí thải tiếp xúc với chất hấp thụ ở nhiệt độ và áp suất bình thường. Phương pháp này tận dụng tối đa các điều kiện tự nhiên của môi trường và giảm chi phí vận hành. Đồng thời, do vận hành đơn giản, yêu cầu thiết bị thấp nên thích hợp để xử lý lượng hơi lớn trong khí thải. Hiện nay, phương pháp hấp thụ nhiệt độ và áp suất thông thường đã được sử dụng rộng rãi, tỷ lệ thu hồi của một số thiết bị thu hồi thậm chí có thể đạt tới 95% và hiệu quả ứng dụng là rất lý tưởng. (2) Làm mát áp suất bình thường
Phương pháp hấp thụ là sử dụng thiết bị làm lạnh để làm nguội chất hấp thụ đến nhiệt độ thấp trên cơ sở nhiệt độ và áp suất bình thường, sau đó đưa đến tháp hấp thụ để phun hơi hỗn hợp.
Do nhiệt độ hấp thụ thấp nên có thể bỏ qua hoạt động tước khí hấp thụ thành phần nhẹ và hiệu quả thu hồi sẽ tốt hơn. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bị hệ thống lạnh phức tạp, đồng thời cũng có những yêu cầu đặc biệt đối với thiết bị của thiết bị hấp thụ nên giá thành và chi phí vận hành tương đối cao.
2.2 Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ chủ yếu dựa vào khả năng hấp phụ mạnh của chất hấp phụ rắn đối với các thành phần hydrocarbon ở dạng hơi. Nó thường sử dụng than hoạt tính làm vật liệu cơ bản để xử lý và phân tách. Hơi được tách ra khỏi pha khí thông qua tác động vật lý hoặc hóa học để đạt được sự tái chế tài nguyên. Hệ thống thu hồi hơi bằng phương pháp hấp phụ thường bao gồm các thành phần chính như tháp hấp phụ, tháp tái sinh, bộ làm mát, lò sưởi và hệ thống điều khiển. Trong giai đoạn hấp phụ, hơi đi vào tháp hấp phụ thông qua một đường ống kín và tiếp xúc hoàn toàn với chất hấp phụ. Các thành phần hydrocarbon được hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ và khí tinh khiết được thải ra khỏi hệ thống. Khi chất hấp phụ dần dần bão hòa, hệ thống bước vào giai đoạn tái sinh. Các thành phần hydrocacbon bị hấp phụ được giải hấp khỏi chất hấp phụ bằng cách đun nóng, giảm áp suất hoặc xả, sau đó được thu hồi và thu hồi. Chất hấp phụ được tái sinh phục hồi khả năng hấp phụ và có thể được đưa trở lại vào vòng quá trình hấp phụ tiếp theo.
Ưu điểm của phương pháp hấp phụ là hiệu suất xử lý cao và tốc độ thu hồi cao, có thể thích ứng với nhu cầu xử lý hơi với nồng độ và tốc độ dòng chảy khác nhau. Đặc biệt đối với lượng phát thải hơi có nồng độ-thấp, phương pháp hấp phụ đã chứng tỏ khả năng xử lý tuyệt vời. Ngoài ra, hệ thống thu hồi hơi hấp phụ cũng dễ vận hành và bảo trì, đồng thời việc ứng dụng công nghệ điều khiển tự động giúp nâng cao hơn nữa độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống. Tuy nhiên, phương pháp hấp phụ cũng phải đối mặt với một số thách thức như hiệu suất lựa chọn và tái tạo chất hấp phụ, mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống và chi phí đầu tư thiết bị. Các chất hấp phụ khác nhau có đặc tính hấp phụ khác nhau đối với các thành phần hydrocarbon và cần phải lựa chọn chất hấp phụ phù hợp theo thành phần hơi và mục tiêu thu hồi. Đồng thời, năng lượng tiêu thụ trong quá trình tái sinh cũng là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến tính kinh tế của hệ thống. Mặc dù khoản đầu tư ban đầu vào hệ thống thu hồi hơi hấp phụ cao nhưng về lâu dài, lợi ích thu hồi tài nguyên và bảo vệ môi trường của nó là rất đáng kể, giúp giảm chi phí vận hành của công ty và cải thiện hình ảnh môi trường.
