喬建哲，周 斌，常 華，壽幼平

（1.交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究所，天津 300456；2.天津泰達(dá)自來水公司，天津 300457）

1 引言

油氣屬于揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCS：volatile organic compounds），油氣中含有多種致癌組分，含有較大比例的不飽和烴對形成光化學(xué)煙霧和臭氧污染作用較大。因此，國際上十分重視對儲油庫、加油站等處大氣污染的治理。

由國家環(huán)?？偩趾蛧屹|(zhì)監(jiān)總局聯(lián)合發(fā)布的《儲油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《汽油運輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《加油站大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》已于2007年8月1日起實施，3項標(biāo)準(zhǔn)為油氣回收治理規(guī)定了油氣排放限值、控制技術(shù)要求和檢測方法。其中儲油庫和加油站規(guī)定了油氣排放處理裝置的油氣排放濃度應(yīng)小于等于25g／m3，儲油庫的油氣處理效率不應(yīng)低于95%。

油氣回收不但可以將損耗的油氣重新利用，而且可以有效防范大量油氣滲入到大氣中，降低環(huán)境污染，同時還可提升碼頭和罐區(qū)的安全系數(shù)。這一措施，可有效推動節(jié)能減排工作，同時也是大力發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)的需要。

目前，我國油庫、煉油廠和加油站都開展了回收油氣的工作，但是油品碼頭裝船作業(yè)其油氣回收裝置的工藝研發(fā)進(jìn)展緩慢。隨著國務(wù)院頒布《防治船舶污染海洋環(huán)境管理條例》的實施，以及MARPOL73／78公約附則Ⅵ在我國的生效，對于成品油裝船油氣回收裝置不論從法律方面，還是從安全、環(huán)保和節(jié)能方面，其成熟、可靠的工藝出臺都是迫在眉睫的問題。

2 油氣回收技術(shù)及碼頭油氣回收技術(shù)發(fā)展概況

2.1 國外油氣回收技術(shù)發(fā)展概況

油氣回收技術(shù)起步于20世紀(jì)60年代，美國、日本早在20世紀(jì)70年代就已成功研制出了油氣回收裝置。其主要工藝為冷凝法、吸收法及吸附法。德國也在近年推出了使用膜分離技術(shù)的油氣回收成套裝置，使油氣回收技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展。目前發(fā)達(dá)工業(yè)國家的煉油廠、油庫、加油站等普遍都采用了油氣回收設(shè)施，這些設(shè)施既保護(hù)了環(huán)境，也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益［1］。

除此之外，國外研究人員還建立了一些模型對各種油氣回收裝置實施情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而得到各裝置的回收效率及影響回收效率的各種因素，有利于在綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有的各裝置作相應(yīng)的改進(jìn)，或改變周圍的各制約因素，以達(dá)到最佳的回收效果［2］。

2.2 國外碼頭油氣回收技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

國際海事組織（IMO）在1997年9月批準(zhǔn)《73／78防污公約》新增加防止船舶造成大氣污染規(guī)則，并于2005年5月19日生效。美國沿岸各州政府從1998年開始要求進(jìn)入其港口裝貨的油輪使用油氣回收系統(tǒng)，并陸續(xù)在各裝船港口配備VOCs接收裝置。美國聯(lián)邦法典第46卷還對油輪貨油艙的油氣回收要求作了詳細(xì)規(guī)定。目前美國海岸港口已禁止沒有油氣收集系統(tǒng)的船舶停靠。

挪威卑爾根港附近的Mongstad油港已著手進(jìn)行油氣回收系統(tǒng)的改造，在岸上增設(shè)相應(yīng)的VOCs接收和處理裝置。瑞典已在50多個液體散貨裝船碼頭上建造VOCs回收系統(tǒng)，采用的技術(shù)之一是利用低溫煤油向吸收裝置中噴淋，以吸收裝置中的蒸發(fā)氣體。被吸收的蒸氣在分離器中與煤油相分離，再經(jīng)冷卻使之凝結(jié)成液體，回收率可達(dá)98%左右［3］。

盡管發(fā)展迅速，發(fā)達(dá)國家在油氣回收領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)仍有提高的空間。美國油氣回收技術(shù)以熱解技術(shù)為主，回收的VOCs難于再利用；而歐洲應(yīng)用推廣VOCs回收再利用技術(shù)的國家仍為少數(shù)。這主要是因為與其他控制環(huán)節(jié)相比，在碼頭裝卸過程中的氣體回收技術(shù)所花費的成本過高［4］。

2.3 國內(nèi)油氣回收技術(shù)發(fā)展概況

20世紀(jì)70年代，國內(nèi)石油系統(tǒng)科研單位和企業(yè)開始研究油氣回收技術(shù)和產(chǎn)品。80年代初期，我國在吸收法油氣回收技術(shù)和專用吸收劑開發(fā)以及冷凝吸收式油氣回收技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。90年代后期，上海藍(lán)泓科技公司開發(fā)的人工制冷油氣回收裝置在上海耀華加油站投用。

2000年后，我國開始購買丹麥庫索深公司、美國喬丹公司等在油氣回收領(lǐng)域處于國際頂尖水平企業(yè)的設(shè)備。美國HEALY、OPW公司也開始在我國推銷加油站的二次回收設(shè)施。德國某公司提供了兩套膜分離工藝的加油站油氣回收設(shè)備安裝在中石油上海加油站試用。

2003年后，我國開始自行研制油氣回收設(shè)備。2007年以來，國內(nèi)油氣回收行業(yè)迅猛發(fā)展。一方面，相應(yīng)的國家法律法規(guī)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)頒發(fā)，國家發(fā)改委、科技部、環(huán)保部等政府部門配套的管理方案、實施細(xì)則、技術(shù)導(dǎo)則陸續(xù)出臺，對油氣回收行業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)文件、扶持政策也不斷完善；另一方面，奧運會的召開有力地推動了油氣污染的治理和油氣的回收利用。京、津、冀地區(qū)部分油庫、加油站安裝了油氣回收處理裝置，全國的油氣回收行動邁出了大步伐。

不過，油氣回收行業(yè)雖然歷經(jīng)了30年的歷程，但油氣回收的科研成果沒有繼續(xù)提高，已取得的成果也沒有得到推廣、沒有實現(xiàn)工程化。與國家環(huán)境保護(hù)政策法規(guī)要求的進(jìn)度、政府對油氣回收項目投入基金支持的力度及石油儲運銷企業(yè)對油氣回收技術(shù)和產(chǎn)品需求的廣度，存在很大的差距。

2.4 國內(nèi)碼頭油氣回收技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)對沿海、沿江各液體散貨裝船港的調(diào)查，碼頭油氣回收技術(shù)投入實際應(yīng)用范例較少。天津港、廈門港、青島港、南京港、廣州港均有碼頭安裝了油氣回收設(shè)備，天津港、廈門港、廣州港的油氣回收設(shè)備因設(shè)計選型和多種化工廢氣混雜原因未使用，南京港設(shè)備因管道運輸替代船舶運輸而停用，青島港黃島化工廠碼頭石腦油油氣回收設(shè)備直接采用日本新日公司設(shè)備（3000m3／h）和美國喬丹公司設(shè)備（500m3／h），使用4年，效果良好。寧波港及大連港的新建油碼頭也都安裝了油氣回收系統(tǒng)。而國內(nèi)其他大型港口的氣體回收裝置僅安裝在個別裝載毒性強(qiáng)的液體化工碼頭。

3 碼頭油氣回收技術(shù)在推廣中存在的問題

3.1 改造難度較大

一套完整的碼頭油氣回收系統(tǒng)由3部分組成，包括：①擁有密閉貨倉及氣相回路的運輸船舶；②岸上油氣回收處理裝置；③船舶油氣的沿岸接收裝置及連接到處理裝置的管路。

岸上油氣回收處理裝置的技術(shù)較為成熟，吸收法、吸附法等技術(shù)均可應(yīng)用于碼頭油氣回收。我國沿海運輸?shù)囊后w散貨船舶，除運輸蒸汽壓較高的液化烴船、部分運輸毒性強(qiáng)、貨物價值高的化工品船具有返回碼頭上的回氣管路外，絕大部分的成品油、原油船貨艙透氣系統(tǒng)未形成封閉管路，沒有氣體回收接岸管道，因此無法實施回收，需要對船舶進(jìn)行改造，由于油船及化工品船舶尚無統(tǒng)一規(guī)格，需要根據(jù)船舶不同情況提出改造方案。同樣，對于船舶油氣的沿岸接收裝置的接口（呼吸閥）規(guī)格也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。對于運用多貨種的外貿(mào)碼頭，該問題尤為明顯。目前呼吸閥的生產(chǎn)廠家眾多，呼吸閥的規(guī)格多樣，價格差異巨大。由此可見，接收裝置接口的規(guī)范化是推廣碼頭油氣回收技術(shù)的前提條件。

同時，逸散的油氣實際是各種液態(tài)石油形成的混合氣體，其在空氣中的體積比約為1%～10%時為可燃?xì)怏w，需嚴(yán)格控制油船火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險，這也是制約碼頭油氣回收技術(shù)推廣應(yīng)用的重要安全因素。

3.2 投資過高

碼頭油氣回收系統(tǒng)的投資包括3部分，即：①船舶改造費；②處理裝置費用；③接收裝置（管路）費用。其中以管路費用最為昂貴，具體價格根據(jù)泊位到處理設(shè)施之間距離的不同而變化巨大，大概是岸上處理設(shè)施價格的1～5倍。這主要是因為管路中保障運行安全的配件（①推進(jìn)風(fēng)扇②阻燃器③輔助燃料添加劑④探測器）較為昂貴。以美國經(jīng)驗為例，其岸上處理設(shè)施的價格僅為整個改造工程價格的24%。而國內(nèi)新建的大連石油化工公司油碼頭，油氣處理裝置及接收裝置費用高達(dá)6500萬元（不包括船舶改造）。

船舶改造費用與船型密切相關(guān)，根據(jù)英國環(huán)保署對歐洲碼頭油氣回收系統(tǒng)改造資料調(diào)查的資料顯示：在歐洲水域大約3%的油船（不包括原油船）擁有油氣收集系統(tǒng) VCS，48.6%的船有密閉裝船系統(tǒng)CLS，28.3%的船有惰性氣體系統(tǒng)IGS，25.9%的船同時擁有密閉裝船系統(tǒng)和惰性氣體系統(tǒng)（圖1）。

圖1 歐洲現(xiàn)有油船情況

對于有密閉裝船系統(tǒng)和惰性氣體系統(tǒng)的船舶安裝油氣收集系統(tǒng)的花費大約是7.5萬歐元，有密閉裝船系統(tǒng)沒有惰性氣體系統(tǒng)的花費大約是15萬歐元，有惰性氣體系統(tǒng)而沒有封閉裝載系統(tǒng)的大約是20萬歐元，都沒有的27.5萬歐元。由此計算，對行業(yè)內(nèi)油船進(jìn)行統(tǒng)一改造需要一筆不小的花費。

目前我國油氣回收產(chǎn)業(yè)剛剛起步，尚無油氣回收裝置的行業(yè)指導(dǎo)價格，而接收及處理設(shè)備主要依靠進(jìn)口，設(shè)備維護(hù)及耗材更換等后期投資比例仍然較高，使得碼頭油氣回收投資居高不下。

3.3 法規(guī)及監(jiān)測手段不健全

目前，我國環(huán)保法規(guī)中尚無專門針對碼頭油氣回收的具體規(guī)定，而《防治船舶污染海洋環(huán)境管理條例》以及MARPOL73／78公約附則Ⅵ也無針對碼頭油氣逸散的具體限制指標(biāo)。同時，基于環(huán)保考慮的碼頭油氣逸散的監(jiān)測技術(shù)尚處于空白階段。油氣回收系統(tǒng)會影響裝船效率，在缺乏有效監(jiān)管手段的前提下，全憑業(yè)主單位自覺履行相關(guān)規(guī)定的模式難以得到保障。

［1］王長江.美國油氣回收與環(huán)保［J］.商業(yè)時代，2004（10）：37.

［2］何 月.石油企業(yè)油氣回收實施方案的研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2008.

［3］潘海濤.油氣回收技術(shù)在港口油品碼頭中的應(yīng)用［C］／／中國土木工程學(xué)會港口工程分會.中國土木工程學(xué)會港口分會技術(shù)交流文集，2009.

［4］Howard J Rudd，Nikolas A Hill.Measures to Reduce Emissions of VOCs during Loading and Unloading of Ships in the EU.AEA technology environment.august 2001.