石力

摘要：油品尤其是汽油由于蒸發(fā)作用不僅會造成油品損耗、質(zhì)量降低從而影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且還會由于蒸發(fā)的油氣污染環(huán)境、危害人體健康，造成安全隱患。解決這些問題的一個有效途徑就是使用油氣回收技術(shù)，把蒸發(fā)的油品蒸汽收集起來，經(jīng)過回收裝置的整合處理，重新制成石油產(chǎn)品的過程。本文對北京市油庫和加油站目前的油氣回收系統(tǒng)做了比較分析，并對油氣回收裝置的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，給出了油庫和加油站油氣回收的建議方法和方案。

Abstract： Oil products， especially gasoline， not only cause oil loss and quality degradation due to evaporation， but also affect the economic benefits of enterprises. Moreover， oily oils pollute the environment and endanger human health， posing a safety hazard. An effective way to solve these problems is to use oil and gas recovery technology to collect the vaporized vapor of the oil and re-form it into a petroleum product through the integration process of the recovery unit. This paper compares and analyzes the current oil and gas recovery system of oil depots and gas stations in Beijing， and analyzes the economics of oil and gas recovery devices. The proposed methods and schemes for oil and gas recovery in oil depots and gas stations are given.

關(guān)鍵詞：油氣回收；加油站；油庫

Key words： oil and gas recovery；gas station；oil depot

中圖分類號：TU249.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0037-04

0 引言

油氣回收技術(shù)可以細(xì)分為兩種，即油氣收集和回收[1]。油氣收集：在不改變油氣的氣相形態(tài)的情況下，在裝、卸、加油過程中，將油箱或油罐等容器出口排放的油蒸汽收集起來，轉(zhuǎn)存到油槽、油罐的空間或其他容器里。油氣回收：將收集起來的氣態(tài)油氣加以處理變?yōu)橐簯B(tài)，從油蒸汽還原為液態(tài)汽油，從而可重新使用。以上兩種技術(shù)是不同的兩個過程，有先后順序。目前通常所指的加油站油氣回收系統(tǒng)基本上屬于油氣收集系統(tǒng)。產(chǎn)油企業(yè)更關(guān)注的是控制汽油在生產(chǎn)、儲存和利用過程中的油氣蒸發(fā)并開發(fā)能及時回收利用蒸發(fā)油氣的技術(shù)或設(shè)備。應(yīng)對油品蒸發(fā)損耗，除了要改變汽油儲罐結(jié)構(gòu)，還應(yīng)研制開發(fā)油氣回收技術(shù)（設(shè)備），這些油氣回收技術(shù)（設(shè)備）是基于冷凝法、膜分離法、吸（脫）附法、吸收法而開發(fā)的。

西方發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)70年代就已采用油氣回收裝置，并制定了極其高標(biāo)準(zhǔn)的油氣排放法律和法規(guī)[2]。如美國在20世紀(jì)90年代初期，就要求石油企業(yè)每裝卸1噸汽油過程中排放的油氣中含油品的量不允許大于100g/t、20g/t、35g/t，三個標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)于不同的地區(qū)和人口密集程度地區(qū)。在美國，所有的煉油廠、油庫和加油站必須建立油氣回收系統(tǒng)；歐盟和日本也隨著美國的步伐，在2000年左右普遍采取了油氣回收措施。

國外工業(yè)廠商制造了開發(fā)了成套的活性炭吸附法、貧油吸收法和冷凝法油氣回收裝置。國內(nèi)相關(guān)企業(yè)與國外企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，引起其技術(shù)。中石化北京設(shè)計院在1970s年就開始了油氣回收裝置，并在燕山石化公司進(jìn)行了應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，1980s年又建成了吸收法的油氣回收裝置，并使用至今。由于各方面的原因，國內(nèi)這種技術(shù)的普及推廣比較差。80年代末期，中石化引進(jìn)了冷凝法處理油氣，冷凝法裝置于1999年在鎮(zhèn)海煉化建設(shè)完成，目前使用情況很好，有示范作用[3]。

從掌握的資料來看，油氣回收技術(shù)一直是多學(xué)科交叉的重點(diǎn)研究課題。從1994年開始，江蘇工業(yè)學(xué)院的開發(fā)人員就開始了這方面的研究[4]，目前由該院研制開發(fā)了國內(nèi)第一套完全擁有自主關(guān)鍵技術(shù)及材料的油氣回收設(shè)備，具有技術(shù)先進(jìn)、價格低廉特點(diǎn)。此油氣回收成套裝置已在九江石化投入使用，據(jù)介紹這套設(shè)備在鐵路罐車裝油過程中，可將揮發(fā)油氣中的95%還原成汽油。另外，大慶石化在其裝油四棧橋采用了TL-600型油氣回收環(huán)保裝置，經(jīng)一年時間的使用表明：罐口油氣排放濃度小于120mg/m3，符合國標(biāo)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB1629-1996中相應(yīng)規(guī)定，改善了環(huán)境，并可回收產(chǎn)生油氣95%以上。再有，西安新竹實業(yè)有限責(zé)任公司與德國GKSS及大連歐科力德公司合作，引入膜技術(shù)，開發(fā)膜法油氣回收裝置在上海靈廣加油站成功應(yīng)用，據(jù)介紹，該回收設(shè)備可以回收99%以上的油氣，并將油氣的排放濃度降到35g/Nm3以內(nèi)，達(dá)歐洲、美國標(biāo)準(zhǔn)[12，13]。

從北京地區(qū)成品油流通的實際情況來看，油氣損耗主要發(fā)生在火車、汽車油罐車在裝卸、運(yùn)輸過程中，油庫及加油站內(nèi)油罐在靜態(tài)儲存過程中，以及油罐收發(fā)油過程中。北京現(xiàn)階段的油氣回收工作應(yīng)該主要研究油品在油庫、加油站內(nèi)的損耗和在油罐車運(yùn)輸過程中的損耗。限于所掌握的資料范圍，本文主要針對油庫和加油站油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要研究了油庫、加油站目前使用的油氣回收系統(tǒng)應(yīng)用效果，結(jié)合北京地區(qū)油庫、加油站的實際情況，推薦選擇合適的油氣回收方法。

1 北京市油庫的油氣回收現(xiàn)狀

北京市各石油公司的油氣回收項目實施較早，不斷地發(fā)現(xiàn)并努力解決問題，為其他城市油庫、加油站進(jìn)行油氣回收提供了實際工作經(jīng)驗和一定的參考數(shù)據(jù)。另外，北京市作為首都，對環(huán)保要求更為嚴(yán)格，制訂了一系列控制油氣排放的標(biāo)準(zhǔn)和油氣回收的政策。因此，本節(jié)將主要介紹北京市油庫和加油站實施油氣回收的基本情況，包括北京市油庫加油站概況及油氣回收裝置改造、相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、油氣回收技術(shù)的選擇。

北京市目前共有油庫32座，具體情況詳見表1。

1.1 儲油罐改造

國內(nèi)外都使用內(nèi)浮頂罐或拱頂罐對汽油進(jìn)行儲存，且內(nèi)浮頂罐只采用了一次密封爾未使用二次密封。如中石化北京地區(qū)油庫儲存汽油均使用具有一次密封的內(nèi)浮頂罐。

國內(nèi)很多的內(nèi)浮頂罐是由固定頂罐改造而來的，內(nèi)浮頂罐的造價比外浮頂油罐低，油氣排放濃度小于70g/m3，遠(yuǎn)小于固定頂罐大小呼吸時排放油氣濃度。

1.2 油氣回收裝置建設(shè)

中石化北京石油公司黃村油庫建設(shè)了一臺活性炭吸附法的油氣回收裝置，裝置處理量為300方/小時，但因為鶴管密閉性的問題，實際運(yùn)行未達(dá)到預(yù)期效果。北京長辛店油庫和石樓油庫也采用了吸附法進(jìn)行油氣回收，效果良好，但前期投入成本較高。

1.3 裝油方式改進(jìn)

底部裝車方式是減少油氣產(chǎn)生的一項方法，但如都采用此種方式，需要對所有的油庫和裝油工藝進(jìn)行改造，每個油庫的改造費(fèi)高達(dá)1500多萬。因此此種方法存在經(jīng)濟(jì)障礙，只能通過控制裝車時的油氣排放實現(xiàn)油氣回收。

目前，采取的方法主要由對油罐車頂部鶴管進(jìn)行局部改造，該方法的優(yōu)點(diǎn)是：解決了頂部裝車過程密閉不嚴(yán)的問題，頂部裝車設(shè)備可以繼續(xù)使用，油罐車的改動也小，總體費(fèi)用比進(jìn)行底部裝車改造有大幅降低。

1.4 北京市油庫油氣回收案例評價

本節(jié)根據(jù)中石化北京石油分公司黃村油庫的油氣回收系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析其經(jīng)濟(jì)和社會效益。中石化北京石油分公司黃村油庫通過引進(jìn)美國的油氣回收系統(tǒng)，減少了油氣揮發(fā)。其運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。

由對運(yùn)行數(shù)據(jù)的計算分析可知，油氣回收裝置的使用產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，如下所述：

①在排放有害氣體方面，油氣直接排放的濃度在一般情況下均大于10000毫克/立方米，經(jīng)過油氣回收后排放濃度小于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1000毫克/立方米。

②在環(huán)境保護(hù)方面，使用油氣回收裝置前，揮發(fā)的油氣會損害工人及附近居民的身體健康。使用油氣回收裝置后，油氣揮發(fā)量明顯減少，空氣質(zhì)量提升，職工和居民的健康有所改善。

③在安全運(yùn)行方面，油氣濃度下降使油庫的安全性得到大大提高。

④在經(jīng)濟(jì)效益方面，油氣回收量約為30×104升/年，經(jīng)濟(jì)效益很可觀，尤其是在油價緊俏的當(dāng)下。

2 北京市加油站的油氣回收現(xiàn)狀

北京市目前共有加油站1105座。按城區(qū)劃分：城八區(qū)73座，城鎮(zhèn)56座，國道省道48座。按五環(huán)為界劃分：五環(huán)內(nèi)有站48座，五環(huán)外129座。按土地性質(zhì)分：國有出讓或劃撥48座，其余129座均為集體土地。同時，在國有土地的48座站中，中石化特許站還有28座，另外20座為自營或中石油特許站。具體情況見表3。

2.1 一級油氣回收系統(tǒng)

從安全方面考慮，北京市市區(qū)內(nèi)不允許存在一級加油站，因此市內(nèi)加油站的油罐體積為30方以下，埋深基本在4米到5日之間。由于北京地下水層比較淺，在這個深度，已經(jīng)接觸到地下水層，存在污染地下水的風(fēng)險。部分加油站的加油機(jī)和油罐都是半地下的，且油罐都是常壓罐，因此大部分不符合油氣回收的工藝要求。

油罐車向加油站的油罐進(jìn)行卸油后，加油站人員需要打開人孔進(jìn)行相應(yīng)的檢尺工作，此外還需要定期對油罐進(jìn)行檢尺和檢水。油罐內(nèi)的抽油泵在工作時，會振動，長期的振動會導(dǎo)致蓋板松動，密封不嚴(yán)，造成油氣泄漏，因此現(xiàn)有埋地油罐人孔的設(shè)計和密封不適合進(jìn)行油氣加壓儲存。

2.2 二級油氣回收系統(tǒng)

在加油的過程中，使用的加油槍是帶有回氣裝置的，氣液比一般為：1.0：1.10-1.0：1.2，由于有回氣裝置，所以加油槍的流量受到限制，一般不大于40升/分。

《加油站油氣排放控制和限值》中要求，加油站油氣回收系統(tǒng)的埋地回氣管坡度不小于百分之一，100米的加油站，兩端落差將達(dá)到1米。但是現(xiàn)在很多加油站的油罐和加油機(jī)位置已經(jīng)固定，空間有限，無法鋪設(shè)新的管線達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，改造存在較大的困難。

2.3 三級油氣回收系統(tǒng)

在北京的各家石油銷售企業(yè)下轄的加油站油氣回收系統(tǒng)中，大多數(shù)采用的是比較保守的三級油氣回收系統(tǒng)，采用膜法的回收很少。只有少數(shù)的三元石油加油站、中石油北京銷售的天壇東路加油站采用了膜法。膜法油氣回收技術(shù)因為其占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，未來將成為加油站油氣回收裝置主力軍。

為了支持和落實北京三個地方標(biāo)準(zhǔn)的要求，各家石油企業(yè)從保護(hù)環(huán)境，減少霧霾的大局出發(fā)，做了大量有利于油氣回收的工作。但同時也面臨著資金投入巨大的壓力，因此在選擇油氣回收技術(shù)和方案上，應(yīng)平衡回收效果和經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 北京市加油站油氣回收案例評價

由北京市某加油站的運(yùn)行數(shù)據(jù)（見表4）可以看出油氣回收效果很好，油氣經(jīng)過回收裝置的進(jìn)出口以后，有約97%的烴類、74%的硫化氫、69%的甲硫醇和100%的丁硫醇被去除，使得出口氣體中的輕烴和有害氣體大大減少，不但提高了經(jīng)濟(jì)效益，而且減少了有害氣體排放，有利于環(huán)境保護(hù)。

3 北京市油氣回收方案經(jīng)濟(jì)性評價

科學(xué)技術(shù)得到認(rèn)可并推廣，與它能帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益是分不開的，下文以北京某油庫為例進(jìn)行分析。該油庫所處地區(qū)為B類地區(qū)，油罐均為內(nèi)浮頂罐，汽油年周轉(zhuǎn)量為20萬方，設(shè)定回收的氣液比為1：1.15，則油氣處理量為23萬方。

3.1 油品損耗分析

根據(jù)來油流量，油品損耗主要發(fā)生在以下幾個階段：①裝卸油；②油罐的大呼吸，小呼吸損耗；③公路發(fā)油時的損耗。

3.2 資金應(yīng)用

油氣回收技術(shù)的資金主要投入了以下幾個方面：①購買設(shè)備和建設(shè)裝置；②裝置運(yùn)行的費(fèi)用；③維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

3.3 效益分析

使用油氣回收技術(shù)后產(chǎn)生的利益主要有一下幾個方面：①避免了環(huán)保部門的經(jīng)濟(jì)性懲罰；②回收油氣的經(jīng)濟(jì)價值。表6給出了四種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)收益。

從表5和表6中可以看出，隨著油氣技術(shù)的成熟和油價的不斷上漲，油庫和加油站的油氣回收效益十分可觀。

4 北京市油氣回收技術(shù)的選擇

4.1 北京市油庫油氣回收技術(shù)選擇

在對北京市各石油企業(yè)及各油氣回收技術(shù)的具體性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計獲得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它是以北京市的實際情況為前提條件的，故適于北京地區(qū)的石油企業(yè)實施油氣回收方案的使用。所以，中國石油天然氣集團(tuán)公司華北銷售分公司主要使用吸附法對油庫油氣進(jìn)行回收。為了驗證技術(shù)選用的合理性，選擇了北方油庫和石樓油庫作為試點(diǎn)，兩個油庫的油氣回收裝置運(yùn)行一段時間后，政府環(huán)保部門的監(jiān)測數(shù)據(jù)將對結(jié)果進(jìn)行分析，評價出效果更好，更為經(jīng)濟(jì)合理的方式。

4.2 北京市加油站油氣回收技術(shù)選擇

根據(jù)國內(nèi)外實際應(yīng)用效果，膜分離法回收技術(shù)在加油站油氣回收系統(tǒng)中占據(jù)了絕對優(yōu)勢，因此中國石油天然氣集團(tuán)公司華北銷售分公司在加油站的油氣回收中均采用了此種技術(shù)。首先采用10個試點(diǎn)站作為試點(diǎn)，將歐美膜分離法、國內(nèi)膜分離法、壓縮冷凝加進(jìn)口膜分離法、壓縮冷凝加國產(chǎn)膜分離法、冷凝吸附法即無三階段處理等方法在這些試點(diǎn)加油站進(jìn)行試點(diǎn)，驗證了回收技術(shù)選擇的合理性和經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論與建議

一種先進(jìn)的、合理的和經(jīng)濟(jì)的油氣回收技術(shù)，需要選擇合理的試點(diǎn)進(jìn)行試驗，而后才能大規(guī)模的開展。

通過調(diào)查北京市實施油氣回收的情況可知，在實際執(zhí)行過程中可能還會遇到各種各樣的問題，這就需要在實際執(zhí)行中不斷發(fā)現(xiàn)問題，并加強(qiáng)有針對性的理論和技術(shù)研究，在探索中尋找更好的解決辦法。另外還發(fā)現(xiàn)，北京市地方標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：油氣排放濃度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不大于25g/m3和回收率不低于98%。事實上這是一個矛盾的標(biāo)準(zhǔn)。排放濃度和回收率存在一定的制約關(guān)系，一般情況下，排放濃度達(dá)到要求的時候，回收率卻未必能達(dá)到要求。因此一些國家通常只采用一項標(biāo)準(zhǔn)，要么規(guī)定回收率，要么限定排放濃度。相對于排放濃度達(dá)到25g/m3，回收率達(dá)到98%要更為嚴(yán)格，使標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過中出現(xiàn)一些問題。因此，針對回收率和濃度之間關(guān)系進(jìn)行理論研究將有助于油氣回收方案的順利執(zhí)行。油氣回收是油品儲運(yùn)工作者和油品經(jīng)營管理者的一項長期而艱巨的工作。一方面，既有許多油氣回收和控制理論和技術(shù)需要研究和探討；另一方面，又需在生產(chǎn)實踐中多做扎實的具體工作。同時，還需加強(qiáng)方案實施的監(jiān)督和管理，才能使油氣回收項目達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的目的，使油氣揮發(fā)得到有效防治，使大氣環(huán)境質(zhì)量獲得改善。

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