文/馮若飛 焦光偉 劉獻(xiàn)強(qiáng)

加油站服務(wù)于客戶的同時(shí)也存在著許多不容忽視的問題，例如安全、污染和損耗等[1-4]，而導(dǎo)致這些問題的原因就是油品揮發(fā)所產(chǎn)生的油氣。因此，在加油站安裝油氣回收系統(tǒng)是非常必要的，它不僅能夠降低油品的蒸發(fā)損耗及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失，而且可以減小對(duì)附近環(huán)境和空氣的污染；另外，在加油站安裝油氣回收系統(tǒng)還能避免油氣直接向空氣中排放給加油站帶來安全隱患。無論從哪個(gè)方面看，在加油站安裝油氣回收系統(tǒng)都是一項(xiàng)利國利民的措施，值得采納和推廣。

1.油氣收集系統(tǒng)

目前，加油站一次、二次油氣回收系統(tǒng)，基本上屬于油氣收集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的是油氣的轉(zhuǎn)移儲(chǔ)存或排放，雖然沒有從根本上解決回收和利用油氣的問題，但可為下一步真正意義上的三次油氣回收做好準(zhǔn)備。

1.1 一次油氣回收系統(tǒng) 一次油氣回收也稱平衡式卸油油氣回收，是指油罐車通過密閉卸油，減少油氣溢散。當(dāng)油罐車來油時(shí)，用軟膠管連接油罐車的卸油口和油罐的進(jìn)油口，再用膠管連接油罐車罐頂油氣回收口與油罐油氣出口，以此形成一個(gè)密閉的系統(tǒng)。當(dāng)卸油完成后，一車油換成一車油氣。整個(gè)過程中，幾乎無外界新鮮空氣的進(jìn)入，也沒有油氣的溢散，得以實(shí)現(xiàn)油氣的收集。一次油氣回收系統(tǒng)方案如圖1.1所示。

圖1.1 一次油氣回收系統(tǒng)方案示意圖

1.2 二次油氣回收系統(tǒng) 二次油氣回收是指汽車加油時(shí)，利用特殊裝置，將原本由汽車油箱逸散于大氣中的油氣，經(jīng)加油槍、真空泵回收入油罐。加油站的二次油氣回收系統(tǒng)主要有兩種：分散式油氣回收系統(tǒng)和集中式油氣回收系統(tǒng)。目前廣泛使用的非燃燒系統(tǒng)運(yùn)作方法，是將回收的油氣儲(chǔ)存在油罐內(nèi)保壓，不作排放。要達(dá)到這個(gè)效果，其汽油與油氣的相互交換比例接近于1：1的比率。其理論上就是在加油時(shí)，每發(fā)一公升的汽油，油罐液位相應(yīng)下降，同時(shí)經(jīng)由油氣回收槍回收相當(dāng)于一公升體積的油氣，送回油罐內(nèi)填補(bǔ)該空間而達(dá)到壓力平衡[1]。二次油氣回收系統(tǒng)方案如圖1.2所示。

圖1.2 二次油氣回收系統(tǒng)的方案示意圖

2.常用的油氣回收技術(shù)

加油站一、二次油氣回收本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)的是油氣的轉(zhuǎn)移儲(chǔ)存，沒有將油氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)油，因而無法達(dá)到治理污染、保護(hù)環(huán)境、消除安全隱患的目的。要將一、二次油氣回收系統(tǒng)抽回的油氣進(jìn)行油氣分離、空氣排放、油品液化，就得在加油站布設(shè)真正意義的三次油氣回收系統(tǒng)。目前常用的油氣回收技術(shù)從原理上分為四種，即吸收法、冷凝法、吸附法及膜分離法[2]。

2.1 吸收法 易揮發(fā)油蒸氣從吸收塔的底部進(jìn)入，與從塔頂進(jìn)入的向下流或噴淋的吸收液形成對(duì)流接觸，大多數(shù)油氣被吸收液吸收，剩余的氣體排入大氣。這種方法回收效果直接受吸收劑影響。目前，國內(nèi)外應(yīng)用的吸收法有兩種，即常壓常溫吸收法和常壓冷卻吸收法。

2.2 冷凝法 冷凝法的基本原理是當(dāng)冷凝氣的溫度低于其露點(diǎn)溫度時(shí)將發(fā)生冷凝，由于易揮發(fā)性有機(jī)化合物的露點(diǎn)溫度高于空氣的露點(diǎn)溫度，故當(dāng)對(duì)油蒸氣和空氣的混合物進(jìn)行冷凝時(shí)，大部分油蒸氣會(huì)被冷凝成液態(tài)而空氣則可以通過通風(fēng)口被排出，從而達(dá)到分離的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作安全可靠，回收的烴類液體不含雜質(zhì)；缺點(diǎn)是投資高，操作費(fèi)用高。

2.3 吸附法 吸附法的原理是利用活性炭等吸附劑吸附油氣中的烴。吸附法油氣回收裝置一般包括三個(gè)單元：變壓吸附單元、分離罐和吸收塔。油氣收集設(shè)備收集到的油氣通過密閉管線首先進(jìn)入變壓吸附單元，在變壓吸附單元完成油氣的吸附和脫附，目前常用的吸附劑有活性炭和硅膠；脫附的油氣經(jīng)過分離塔進(jìn)入吸收塔，吸收液自塔的頂部噴淋下來，與自下而上純烴氣混合，由此實(shí)現(xiàn)烴在吸收液中的吸收。實(shí)際上，吸附法油氣回收裝置是吸附法與吸收法的組合。也有的廠家將吸附法與冷凝法組合。

2.4 膜分離法[3]膜分離技術(shù)的基本原理是利用了高分子膜對(duì)油氣的優(yōu)先透過性的特點(diǎn)，讓油氣和空氣的混合氣在一定的壓差推動(dòng)下經(jīng)膜的“過濾作用”使混合氣中的油氣優(yōu)先透過膜得以“脫除”回收，而空氣則被選擇性地截留。膜片為復(fù)合結(jié)構(gòu)，由三層不同的材料構(gòu)成。表層為致密的硅橡膠層，很薄，起分離作用。中間層的材料為聚丙烯腈，最下層為無紡布，這兩層結(jié)構(gòu)疏松，主要起支撐作用，以增強(qiáng)膜片的機(jī)械強(qiáng)度。膜的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。

圖2.1 油氣回收膜的結(jié)構(gòu)圖

3.油氣封存冷凝回收系統(tǒng)

三次油氣回收是指在加油站安裝油氣回收液化處理裝置，將抽回的油氣進(jìn)行油氣分離、空氣排放、油品液化。而油氣封存冷凝回收是利用冷凝法和膜分離法相結(jié)合的一種三次油氣回收技術(shù)。

3.1 工作原理 油氣封存冷凝回收系統(tǒng)是采用目前世界上最成熟的高科技技術(shù)，與快速冷凝系統(tǒng)綜合而成的先進(jìn)系統(tǒng)。主要包括主機(jī)和控制系統(tǒng)。其基本工作原理為：根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視到的油罐內(nèi)的壓力值，啟動(dòng)或維持檢測(cè)狀態(tài)；當(dāng)油罐內(nèi)的壓力值達(dá)到啟動(dòng)值時(shí)，系統(tǒng)開始工作，首先油氣經(jīng)過系統(tǒng)的冷凝裝置，部分油氣被冷凝為液態(tài)油，未被完全液化的油氣被送入薄膜處理裝置，將混合氣體中的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行分離，分離后的液態(tài)油和高濃度油氣被送回油罐加以利用，同時(shí)也控制了地下儲(chǔ)油罐壓力，保證了油罐的安全運(yùn)行。該系統(tǒng)的基本原理如圖3.1所示

圖3.1 油氣封存冷凝回收系統(tǒng)原理示意圖

3.2 油氣封存冷凝回收系統(tǒng)的運(yùn)行條件

(1)當(dāng)?shù)叵掠凸迚毫υ黾拥?0.15英寸水柱壓力時(shí)，主機(jī)會(huì)啟動(dòng)。

(2)于下列情況下，系統(tǒng)裝置會(huì)關(guān)閉

a.當(dāng)?shù)叵掠凸迚毫档椭?1.0英寸水柱時(shí)。

b.系統(tǒng)裝置連續(xù)運(yùn)行10分鐘后，系統(tǒng)裝置關(guān)閉2分鐘，并將氣液分離器內(nèi)的油液排放至地下油罐內(nèi)，假若地下油罐的壓力又達(dá)到啟動(dòng)壓力時(shí)，系統(tǒng)將再次啟動(dòng)。

(3)系統(tǒng)裝置的膜分離后的氣體為新鮮空氣被排放，連續(xù)檢測(cè)排放空氣中的油氣含量使之符合排放標(biāo)準(zhǔn)的限制。

(4)油氣封存冷凝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在安裝及操作上，與加油站上的第二階段真空輔助式油氣回收系統(tǒng)和車載式油氣回收系統(tǒng)相兼容并符合排放要求。

(5)將油氣/空氣分離后被返回地下儲(chǔ)油罐的透析物含有超飽和油氣和一些冷凝的汽油液體。

(6)影響加油站日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的因素有：

a.站上的日發(fā)油量

b.卸油的次數(shù)及每次卸油的時(shí)間

c.油氣的壓力

d.油品溫度

e.大氣壓力及溫度

f.一次和二次油氣回收系統(tǒng)的氣密性

g.油罐氣箱空間體積

3.3 三次油氣回收系統(tǒng)的具體運(yùn)作過程

(1)當(dāng)油罐壓力上升時(shí)，監(jiān)測(cè)油罐的壓力傳感器會(huì)啟動(dòng)主機(jī)。

(2)抽氣泵（壓縮機(jī)）從儲(chǔ)油罐中抽油氣/空氣混合物（飽和油氣）。

(3)油氣流被壓縮。

(4)在同樣體積內(nèi)的壓力上升，導(dǎo)致油氣流的溫度升高。

(5)溫度升高的油氣通過冷卻器。

(6)冷卻器將油氣溫度降至室溫。

(7)冷卻過程使液體汽油冷凝。

(8)油氣混合物和液體汽油進(jìn)入分離器。

(9)液體汽油從油氣混合物中分離出來后，暫存在分離器中等待后續(xù)階段的排液并回流至油罐中。

(10)剩下的空氣/油氣混合物，繼續(xù)進(jìn)入膜分離。

(11)當(dāng)碳?xì)浠衔锓肿友刂さ恼龎簜?cè)通過時(shí)，會(huì)被吸附在膜材料中?？諝夥肿颖徽龎簜?cè)的膜表面所排斥，并繼續(xù)直至從主機(jī)中被作為干凈空氣釋放出來。

(12)真空泵將超飽和油氣（透析物）返回至油罐中。

(13)當(dāng)油罐的壓力值低于設(shè)定值時(shí)，主機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，并處于待機(jī)狀態(tài)，直至壓力再次升高。然后分離器的閥門打開，將分離器中儲(chǔ)存的液體汽油排放回底下油罐。

4.結(jié)束語

筆者首先從加油站必須建立油氣回收系統(tǒng)著手，深入分析了目前加油站一、二次油氣回收系統(tǒng)的本質(zhì)：油氣的轉(zhuǎn)移。為充分地解決油氣回收和油氣利用，詳細(xì)地介紹了四種油氣回收技術(shù)。最后重點(diǎn)落實(shí)在油氣封存冷凝三次油氣回收系統(tǒng)在加油站中的應(yīng)用上，對(duì)現(xiàn)行加油站油氣回收系統(tǒng)的改造和新建加油站的建設(shè)具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

[1]許行，周紹騎，焦光偉.油氣密閉系統(tǒng)氣液平衡問題的研究[J].天然氣與石油，2010,28(5):6～8,36.

[2]劉靜，李自力，孫云峰等.國內(nèi)外油氣回收技術(shù)的研究進(jìn)展[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2010,29(10):726～729,743.

[3]王慧銘.膜分離技術(shù)在油氣回收過程中的應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2009:28(6),44～45.

[4]陳家慶，朱玲，張寶生等.美國加油站的油氣排放污染控制及其啟示[J].能源環(huán)境保護(hù)，2009,23(1):1～6,10.