楊海宏

（中國(guó)石油廣西石化公司儲(chǔ)運(yùn)一部，廣西 欽州 535008）

油品儲(chǔ)運(yùn)的損耗分為大呼吸損耗和小呼吸損耗2 種方式。油品在調(diào)合生產(chǎn)﹑產(chǎn)品儲(chǔ)存﹑成品運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)伴隨著大﹑小呼吸損耗。小呼吸損耗，主要是由于晝夜﹑環(huán)境溫度改變，直接導(dǎo)致油罐內(nèi)氣體空間溫度發(fā)生改變，從而造成的揮發(fā)損耗，這部分損耗主要由自然環(huán)境因素引起，故不可避免。另外小呼吸損耗與油罐的結(jié)構(gòu)形式﹑罐容量﹑所儲(chǔ)存油品自身的特性等因素也有一定關(guān)系。大呼吸損耗，主要是由于油罐內(nèi)油品的收付作業(yè)﹑收付速度而引起的損耗，這部分損耗是隨著油品的輸轉(zhuǎn)或移動(dòng)而產(chǎn)生。不論是大呼吸損耗還是小呼吸損耗，都會(huì)在健康﹑環(huán)境﹑安全﹑質(zhì)量等方面帶來(lái)多種危害。油品儲(chǔ)存的自然環(huán)境和油品的自身性質(zhì)無(wú)法改變，但我們可以通過(guò)提高油品收付作業(yè)效率﹑控制油品收付作業(yè)的速度來(lái)減少大呼吸損耗量。油品裝車系統(tǒng)作業(yè)時(shí)，我們可以通過(guò)回收﹑處理油品在收付移動(dòng)中揮發(fā)的油氣，從而達(dá)到減少油品在收付移動(dòng)中產(chǎn)生的大呼吸損耗。

1 油氣回收技術(shù)

在國(guó)外，從20 世紀(jì)60 年代起，石油行業(yè)就開始研究油氣回收技術(shù)，并將這種技術(shù)作為降低油品蒸發(fā)損耗的措施進(jìn)行推廣。在我國(guó)，從20 世紀(jì)80 年代起，國(guó)家相關(guān)部門就開始組織行業(yè)內(nèi)進(jìn)行這方面的研究與開發(fā)，同時(shí)引進(jìn)油氣回收技術(shù)上的各種設(shè)備[1]。目前實(shí)現(xiàn)了油氣回收且保證一定回收率的方法主要有活性炭吸附法﹑有機(jī)溶劑吸收法（常壓常溫法和常壓低溫法）﹑直接冷凝法和膜技術(shù)分離法[2]。

活性炭吸附法是采用活性炭或者其他高效吸附劑，通過(guò)分離油氣中的揮發(fā)性烴類等有機(jī)物氣體與空氣，并使用吸收劑吸收烴類等有機(jī)物氣體的油氣回收方法[3]。有機(jī)溶劑吸收法主要分為常壓常溫和常壓低溫2 種方法[4]，常壓常溫法是利用各種不同油氣在吸收劑中溶解度的不同，來(lái)實(shí)現(xiàn)油氣與空氣的分離，再利用烴類物質(zhì)吸收油氣，在真空狀態(tài)下解吸出的油氣被貧油吸收，轉(zhuǎn)化為富油，達(dá)到回收油氣的目的。常壓低溫法是利用冷凍機(jī)將吸收液冷卻至低溫（-30℃以下）后，在吸收塔內(nèi)對(duì)油氣進(jìn)行噴淋﹑吸收的一種方法。直接冷凝法是通過(guò)物理反應(yīng)，直接將油氣在低溫狀態(tài)下凝結(jié)成液體回收，或者在高壓狀態(tài)下凝結(jié)成液體并回收的一種方法。膜技術(shù)分離法是利用烴類等有機(jī)物氣體與空氣在膜內(nèi)具有不同的擴(kuò)散特性，來(lái)實(shí)現(xiàn)油氣分離的一種方法，這種擴(kuò)散特性就是我們講的滲透速率。

以上介紹的這4 種油氣回收方法各有優(yōu)缺點(diǎn)?；钚蕴课椒夹g(shù)成熟﹑成本低，但是對(duì)活性炭的使用壽命﹑安全使用要求較高，運(yùn)行成本較高，特別是活性炭的吸附能力直接影響了油氣回收率，如果回收的油氣中含有固體顆粒，還必須增加固體顆粒預(yù)處理設(shè)施。

有機(jī)溶劑吸收法中常壓低溫法有較高的油氣回收率，但需要使用耐低溫鋼材以及添加制冷設(shè)備，前期資金投入量較大。常壓常溫法回收油氣效果明顯，但最后環(huán)節(jié)需要貧油吸收油氣，產(chǎn)生的富油較難處理，故常壓常溫法油氣回收有一定的使用局限性。

直接冷凝法回收的油氣最純凈，但需要在低溫下才能有很高的回收率，回收過(guò)程能耗較高，且需要使用耐低溫材料，對(duì)低濃度油氣回收效果不明顯。

膜技術(shù)分離法油氣回收適用范圍廣，流程簡(jiǎn)易，且操作非常簡(jiǎn)單，但對(duì)高分子膜材料要求很高，對(duì)高分子膜材料的研究投入較大，設(shè)備投入資金較大[5]，國(guó)產(chǎn)化程度不高。這幾種油氣回收技術(shù)的回收率及國(guó)產(chǎn)化程度排名見圖1。

圖1 4 種油氣回收法回收率及國(guó)產(chǎn)化程度比較

2 溶劑吸收法工藝特點(diǎn)

有機(jī)溶劑吸收法油氣回收有常壓常溫吸收法和常壓低溫吸收法2 種方法。本文主要介紹常壓常溫溶劑吸收法油氣回收設(shè)施在裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用。

常壓常溫溶劑吸收法工藝是利用油氣中的空氣和純油氣在常溫﹑常壓下在專用吸收劑中溶解度不同的特性，利用專用吸收劑吸收油氣中的純油氣，實(shí)現(xiàn)油氣中純油氣與空氣的分離；然后將吸收純油氣的專用吸收劑輸送到真空條件下，使純油氣從吸收劑中解吸出來(lái)，實(shí)現(xiàn)純油氣與吸收劑的分離以及專用吸收劑的再生；通過(guò)貧油將解吸出來(lái)的純油氣吸收，從而達(dá)到油氣轉(zhuǎn)化為富油的目的。

該方法在常壓常溫下進(jìn)行，對(duì)操作環(huán)境沒(méi)有特殊要求，整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，便于操作，設(shè)計(jì)可操作空間大，可以回收各種混合油氣。

3 溶劑吸收法工藝在裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用

溶劑吸收法油氣回收工藝常見于煉廠鐵路及公路裝車系統(tǒng)，是與火車大鶴管﹑汽車小鶴管相互配套的環(huán)保節(jié)能設(shè)施，以密閉裝車條件下產(chǎn)生的油氣為原料，對(duì)裝車油氣進(jìn)行回收的環(huán)保生產(chǎn)裝置。按照Q/SH 0117-2007，油氣回收系統(tǒng)工程技術(shù)導(dǎo)則的要求，煉油廠罐區(qū)的油氣回收處理設(shè)施靠近裝車站區(qū)域布置。

當(dāng)密閉裝車作業(yè)開始后，裝車作業(yè)產(chǎn)生的油氣利用裝車過(guò)程中槽車內(nèi)產(chǎn)生的微正壓，經(jīng)槽車密閉系統(tǒng)及油氣管線進(jìn)入吸收塔的底部，再經(jīng)塔內(nèi)填料向吸收塔的頂部流動(dòng)。此時(shí)將真空解吸塔中的油氣回收專用吸收劑，通過(guò)循環(huán)泵輸送到吸收塔頂部，專用吸收劑依靠自身重力從塔頂流向塔底部，并在填料層內(nèi)與流經(jīng)吸收塔的裝車油氣逆向接觸，裝車油氣中的純油氣被專用吸收劑吸收，并隨吸收劑流向吸收塔底部（吸收塔塔底液位控制在30%～60%之間）；流動(dòng)到吸收塔頂部的裝車油氣中的絕大部分輕烴組分已被吸收劑吸收，剩余的尾氣經(jīng)吸收塔頂部的阻火器排放到大氣中，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)了裝車油氣中的空氣與純油氣的分離。

由于吸收塔內(nèi)部壓力為微正壓，而真空解吸塔內(nèi)部的絕對(duì)壓力為3～4kPa，流動(dòng)到吸收塔底部的吸收劑，在壓差的作用下，由溶劑泵通過(guò)相應(yīng)管線由吸收塔底部進(jìn)入到真空解吸塔中，由于此時(shí)真空解吸塔為高真空狀態(tài)，被吸收劑吸收的油氣解吸與吸收劑脫離，生成為氣態(tài)的純油氣（真空解吸塔液位最好控制在10%～50%之間）。此過(guò)程實(shí)現(xiàn)了油氣與吸收劑的解吸分離及吸收劑的再生。

真空解吸塔中解吸的純油氣，經(jīng)真空機(jī)組輸送到再吸收塔底部，進(jìn)入再吸收塔的油氣由塔底流向塔頂部，通過(guò)貧油泵將貧油輸送到再吸收塔的頂部，貧油在塔內(nèi)依靠重力流向塔底部，當(dāng)流經(jīng)塔內(nèi)填料層時(shí)，與流經(jīng)此處的油氣逆向接觸，油氣被貧油吸收變成富油，并流向塔的底部，最后由富油泵輸送至儲(chǔ)罐中，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)了將純油氣轉(zhuǎn)化為富油（再吸收塔的塔底富油液位保持在30%～60%之間）。

真空解吸的純凈油氣，在再吸收塔內(nèi)大部分液化成富油被回收，有少量未被吸收的純油氣到達(dá)再吸收塔的頂部，并從再吸收塔的頂部，經(jīng)相應(yīng)管線返回到吸收塔的底部，再次被吸收劑吸收。

4 溶劑吸收法工藝原則流程圖

常壓常溫溶劑吸收法油氣回收裝置，整個(gè)工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)了吸收劑吸收—純油氣與空氣分離—純油氣與吸收劑解吸分離﹑吸收劑解吸再生—純油氣吸收轉(zhuǎn)化，最終達(dá)到油氣回收的目的，即吸收→分離→解析→轉(zhuǎn)化→回收的過(guò)程[6]。

常壓常溫溶劑吸收法油氣回收裝置具體原則流程圖見圖2，裝置主要設(shè)備見表1 和表2。

圖2 溶劑吸收法油氣回收原則流程圖

表 1 裝置主要塔器設(shè)備

表 2 裝置主要機(jī)泵設(shè)備

5 溶劑吸收法油氣回收實(shí)際使用效果

下面對(duì)該常壓常溫溶劑吸收法油氣回收裝置在裝車過(guò)程中油氣回收效果做具體測(cè)試。在溶劑吸收法油氣回收裝置運(yùn)行時(shí)，對(duì)裝車系統(tǒng)來(lái)料油氣及排放尾氣進(jìn)行采樣，測(cè)得的3 組油氣濃度數(shù)據(jù)見表3，采樣及分析期間環(huán)境參數(shù)見表4。

表 3 裝置進(jìn)、出口油氣濃度表

表 4 環(huán)境參數(shù)表

用公式(1)﹑(2)將該吸收法油氣回收裝置進(jìn)﹑出口氣體樣的非甲烷總烴質(zhì)量平均濃度轉(zhuǎn)換為干排氣油氣平均濃度[7]，

式中：C進(jìn)口樣為進(jìn)口氣體樣油氣質(zhì)量平均濃度；C出口樣—出口氣體樣油氣質(zhì)量平均濃度；Bα，tf，Pf見表4。

計(jì)算得：C進(jìn)口=440.05g·m-3，C出口樣=11.47g·m-3。

用公式(3)﹑(4)將干排氣進(jìn)口與出口油氣質(zhì)量平均濃度轉(zhuǎn)換為體積分?jǐn)?shù)。

式中：φ進(jìn)口為標(biāo)態(tài)下干排氣中進(jìn)口油氣體積分?jǐn)?shù)；φ出口為標(biāo)態(tài)下干排氣中出口油氣體積分?jǐn)?shù)；22.4為標(biāo)態(tài)下摩爾數(shù)和體積量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，L·mol-1；M進(jìn)口為干排氣中進(jìn)口油氣的平均分子量，取65；M出口為干排氣中出口油氣的平均分子量，取45。

計(jì)算得：φ進(jìn)口=0.1516，φ出口=0.0057。

該溶劑吸收法油氣回收裝置處理效率的計(jì)算公式為：

式中：E 為油氣回收處理效率。

計(jì)算得：E=97.78%。

所以，常壓常溫溶劑吸收法油氣回收工藝在裝車系統(tǒng)中油氣回收處理效率能達(dá)到97.78%，滿足GB 20950-2007，儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中要求：尾氣中非甲烷總烴含量≤25g·m-3，油氣回收處理率≥95%的指標(biāo)。

6 溶劑吸收法油氣回收經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)該常壓常溫溶劑吸收法油氣回收裝置在裝車過(guò)程中油氣回收的經(jīng)濟(jì)效益做簡(jiǎn)單分析，按照目前公司實(shí)際生產(chǎn)情況測(cè)算，油品裝車量達(dá)900m3·h-1，油品在裝車作業(yè)期間有0.1%裝車損耗率[8]，裝置97.78%回收率，年運(yùn)行2000h。

該吸收法油氣回收工藝回收油氣年價(jià)值估算：

年回收油氣量= 900×2000×0.659×0.1%×97.78%= 1159.86t·a-1

年回收油氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值=1159.86×5500=6379264 元

常壓常溫溶劑吸收法油氣回收裝置生產(chǎn)運(yùn)行期間，主要消耗循環(huán)冷卻水﹑電，另外還需要考慮專用吸收劑損耗，設(shè)備折舊(設(shè)備按10 年凈殘值5%計(jì)算運(yùn)行成本單價(jià)表見表5，運(yùn)行成本消耗表見表6。

表 5 成本單價(jià)表

表 6 成本消耗表

循環(huán)水年耗=60×2000×0.1=12000 元

電能年耗=900×2000×0.3×0.4=216000 元

專用吸收劑年耗=50×200=10000 元

所以，按照目前裝車生產(chǎn)量及運(yùn)行時(shí)間，除去運(yùn)行消耗及設(shè)備折舊，該套溶劑吸收法油氣回收裝置在裝車生產(chǎn)作業(yè)中年回收油氣效益可達(dá)552 萬(wàn)元，有較好的回收效益。

7 結(jié)語(yǔ)

1）有機(jī)溶劑常壓常溫吸收法油氣回收前期投入少，系統(tǒng)技術(shù)成熟，油氣回收處理率高，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化，與其他3 種油氣回收方法比較有較高的綜合性能，可作為首選推廣技術(shù)。

2）該方法需要處理吸收純油氣后的富油，所以該方法尤其適用于煉油企業(yè)。

3）整個(gè)油氣回收工藝過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程一鍵啟動(dòng)及連鎖反應(yīng)，在有裝車作業(yè)時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動(dòng)，裝車作業(yè)結(jié)束后可連鎖停車，可以大大降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度及人工成本，其實(shí)際運(yùn)行效果比較明顯。

[1] 黃維秋，鐘泰.油氣回收技術(shù)分析與比較[J].化學(xué)工程，2005(5)：56-59.

[2] 李巨峰，陳義龍，李斌蓮，等.油氣回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其在我國(guó)的應(yīng)用前景[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2006(1)：1-3.

[3] 張建偉，王惠勤，何龍輝，等.GB 50759-2012 油品裝載系統(tǒng)油氣回收設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[4] 高君.油氣回收技術(shù)淺析[J].化工科技市場(chǎng)，2008(5)：22-25.

[5] 李榮強(qiáng)，劉國(guó)榮，周季乾，等.油氣回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].過(guò)濾與分離，2009(3)：45-48.

[6] 趙書華，黃維秋，徐燕平，等.常溫常壓吸收法油氣回收裝置的開發(fā)與應(yīng)用[J].江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(4)：8-10.

[7] GB 20950-2007，儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[8] GB 11085-1989，散裝液態(tài)石油產(chǎn)品損耗[S].