李克敵(重慶耐德工業(yè)股份有限公司)
石油和成品油儲存銷售中排放的主要污染物為氣態(tài)狀的烴類化合物,由于排放濃度高,一般俗稱為油氣。是指所有碳和氫兩種元素組成的并以氣態(tài)形式存在,排放于大氣中的有機(jī)化合物的總和。其中甲烷在空氣中即使達(dá)到很高濃度也不會對人體健康造成危害(除窒息和爆炸燃燒外),所以,很多國家對氣體中揮發(fā)性混合烴類化合物,既油氣,常以非甲烷總烴作為污染因子來考慮。
油氣回收必要性體現(xiàn)在哪些方面呢?歸納起來,主要是有三大原因:造成資源浪費、環(huán)境污染和存在火災(zāi)隱患。
輕質(zhì)油品,特別是汽油,只要與空氣接觸就會很快揮發(fā)。汽油在儲存、裝卸、運輸、加注到油箱的每一個環(huán)節(jié)都有油氣揮發(fā),進(jìn)入環(huán)境大氣,形成揮發(fā)性有機(jī)化合物污染。油氣排放不同于其它污染物的排放,一是排放量大,二是排放的油氣為產(chǎn)品一部分。其排放源有儲存容器等的固定排放源、車船等交通工具途中運輸?shù)囊苿优欧旁春蜕a(chǎn)裝置、設(shè)備等泄漏的排放源。由于石油是不可再生的資源,地下儲量是有限的。因此,油氣的排放是資源的巨大浪費。
從石油工業(yè)整體看,據(jù)1995年第四屆國際石油會議的報導(dǎo),在美國,從原油開采、煉制加工到成品油銷售,油品損耗量約占原油的3%。中國每年的原油總加工量已達(dá)3億噸(包括自產(chǎn)和進(jìn)口原油),按美國的3%損失量估算,年總損耗量約為900萬噸,價值450億元人民幣,相當(dāng)于一個特大型煉油廠的生產(chǎn)能力。
《車用無鉛汽油國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB17930-1999)規(guī)定,苯含量不大于2.5%(V/V),芳烴含量不大于 40%(V/V),烯烴含量不大于35%(V/V)。油氣中含有的烴類化合物主要為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴,主要碳元素組成為C2~C8。
油氣對人體健康的直接影響主要是對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的麻醉作用,對皮膚粘膜有一定刺激作用,可使細(xì)胞內(nèi)類脂質(zhì)平衡發(fā)生障礙,嚴(yán)重可引起皮炎和濕疹。
對造血系統(tǒng)的慢性作用視芳香烴含量而定。急性中毒很少見,主要是違章操作所致。在汽油頂部噴濺式裝車的下風(fēng)側(cè),油氣濃度偶爾很高足以引起急性中毒,輕度中毒者感到頭暈、惡心、嘔吐、心慌、全身無力或如醉樣步態(tài)、精神恍惚、言語不清。一般在脫離現(xiàn)場時稍加治療即可好轉(zhuǎn)。嚴(yán)重中毒者則可能因意志喪失、反射性呼吸停止而死亡。從化學(xué)組成來看,芳香烴的毒性最大,烯烴次之,環(huán)烷烴和烷烴較小。芳香烴中的苯是公認(rèn)的有毒致癌物質(zhì)。急性接觸于100ppm苯蒸汽中,就會影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)和其它系統(tǒng)。長期接觸苯蒸汽可以誘發(fā)白血病、染色體失常和造血機(jī)能異常等癥狀。甲苯和二甲苯與苯有類似的毒理作用。
油氣不僅作為一次污染物對環(huán)境產(chǎn)生直接危害,而且還是城市中光化學(xué)煙霧的主要誘因之一。在污染嚴(yán)重的城市,大氣中臭氧濃度的增高,可視為光化學(xué)煙霧形成的信號。光化學(xué)煙霧可由城市污染區(qū)擴(kuò)散到幾百公里以外,在城市地區(qū)發(fā)生的光化學(xué)煙霧,近90%為地表臭氧。地表臭氧對人體的危害主要表現(xiàn)為刺激人眼,對鼻、咽喉、氣管和肺部也有刺激作用,并能使哮喘病人哮喘發(fā)作,對誘發(fā)癌癥也能起一定作用。
閃火點或閃點是指可燃性液體(如烴類及石油產(chǎn)品)的蒸汽同空氣的混合物在臨近火焰時,能發(fā)生短暫閃火的最低溫度。并不是任何油氣和空氣的混合氣都能閃火爆炸,閃火的必要條件是:混合氣中烴或油氣的濃度要有一定范圍,低于這一范圍,油氣不足,高于這一范圍,則空氣不足,均不能閃火爆炸。因此這一濃度范圍,就稱為爆炸范圍。
大致上體積濃度范圍1%~8%的油氣,遇到明火將產(chǎn)生爆炸燃燒,當(dāng)爆炸燃燒產(chǎn)生時,一般都會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。因此,為了安全起見,對輕質(zhì)油品的作業(yè),有嚴(yán)格的安全規(guī)范要求。以汽油裝車為例。在汽油裝車過程,排放的油氣體積濃度通常在15%~55%之間,當(dāng)油氣排放至環(huán)境大氣中,經(jīng)過空氣稀釋,其中的一段時間內(nèi),油氣濃度將被稀釋至爆炸范圍內(nèi),且體積增大幾十倍,此時的油氣最危險。1升汽油能揮發(fā)100~400升蒸氣,擴(kuò)散到很大的空間。有時火源離汽油似乎很遠(yuǎn),但與汽油蒸氣接觸后,仍會引起燃燒。在爆炸范圍內(nèi)的油氣,即便遇到衣物摩擦產(chǎn)生的微小靜電火花,也能發(fā)生猛烈爆炸。1升汽油揮發(fā)后產(chǎn)生的蒸氣發(fā)生爆炸,威力相當(dāng)于1kgTNT炸藥。爆炸時產(chǎn)生的氣體速度,約為3000m/s。
降低排放油氣體積濃度在1%以下,是解決油氣爆炸燃燒火災(zāi)隱患的的最有效措施。鑒于受到各種控制油氣排放技術(shù)水平和油氣回收技術(shù)水平、投資額度和運行成本等所限,無法全部將排放的油氣體積濃度控制降低到1%以下。但也應(yīng)盡量使用各種技術(shù),控制油氣的排放濃度。特別是對汽油裝、卸車等過程不可避免產(chǎn)生的油氣進(jìn)行有效油氣回收,盡量控制油氣排放濃度。美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,每裝1升汽油,從油氣收集和處理裝置排出的總有機(jī)化合物不超過10mg。歐盟標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,從油氣收集和處理裝置排出的總有機(jī)化合物不超過35g/m3。北京市標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,油氣回收處理裝置凈化效率不低于98%,排放濃度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不大于25g/m3,是一個雙重標(biāo)準(zhǔn)。
達(dá)到美國排放標(biāo)準(zhǔn),尾氣排放的體積濃度均在爆炸燃燒范圍下限值以下。僅從安全的角度考慮,美國的排放標(biāo)準(zhǔn)更具科學(xué)性,但實施起來需要付出更大的代價。提出過高的排放限值要求,將大幅增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),企業(yè)無法承受。GB16297《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,非甲烷總烴的最高允許排放濃度為120mg/m3,是全球范圍內(nèi)要求最高的排放限值,標(biāo)準(zhǔn)頒布十多年了,至今都沒有執(zhí)行過。
綜上所述,對油氣實行回收處理是勢在必行。值得高興的是,現(xiàn)在國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)已全面開展了油氣回收的改造。