北京市油庫(kù)加油站油氣回收分析及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

石力

摘要：油品尤其是汽油由于蒸發(fā)作用不僅會(huì)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(huì)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(wèn)題的一個(gè)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(lái)，經(jīng)過(guò)回收裝置的整合處理，重新制成石油產(chǎn)品的過(guò)程。本文對(duì)北京市油庫(kù)和加油站目前的油氣回收系統(tǒng)做了比較分析，并對(duì)油氣回收裝置的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，給出了油庫(kù)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(kù)

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

中圖分類號(hào)：TU249.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guò)程中，將油箱或油罐等容器出口排放的油蒸汽收集起來(lái)，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(lái)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(gè)過(guò)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(chǔ)存和利用過(guò)程中的油氣蒸發(fā)并開(kāi)發(fā)能及時(shí)回收利用蒸發(fā)油氣的技術(shù)或設(shè)備。應(yīng)對(duì)油品蒸發(fā)損耗，除了要改變汽油儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)，還應(yīng)研制開(kāi)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(kāi)發(fā)的。

西方發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(guò)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(gè)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(guó)，所有的煉油廠、油庫(kù)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(guó)的步伐，在2000年左右普遍采取了油氣回收措施。

國(guó)外工業(yè)廠商制造了開(kāi)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(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)與國(guó)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(jì)院在1970s年就開(kāi)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(guó)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(lái)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(kāi)始，江蘇工業(yè)學(xué)院的開(kāi)發(fā)人員就開(kāi)始了這方面的研究[4]，目前由該院研制開(kāi)發(fā)了國(guó)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(jià)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(guò)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(shí)間的使用表明：罐口油氣排放濃度小于120mg/m3，符合國(guó)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(shí)業(yè)有限責(zé)任公司與德國(guó)GKSS及大連歐科力德公司合作，引入膜技術(shù)，開(kāi)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)[12，13]。

從北京地區(qū)成品油流通的實(shí)際情況來(lái)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(guò)程中，油庫(kù)及加油站內(nèi)油罐在靜態(tài)儲(chǔ)存過(guò)程中，以及油罐收發(fā)油過(guò)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(kù)、加油站內(nèi)的損耗和在油罐車運(yùn)輸過(guò)程中的損耗。限于所掌握的資料范圍，本文主要針對(duì)油庫(kù)和加油站油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要研究了油庫(kù)、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(kù)、加油站的實(shí)際情況，推薦選擇合適的油氣回收方法。

1 北京市油庫(kù)的油氣回收現(xiàn)狀

北京市各石油公司的油氣回收項(xiàng)目實(shí)施較早，不斷地發(fā)現(xiàn)并努力解決問(wèn)題，為其他城市油庫(kù)、加油站進(jìn)行油氣回收提供了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和一定的參考數(shù)據(jù)。另外，北京市作為首都，對(duì)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(kù)和加油站實(shí)施油氣回收的基本情況，包括北京市油庫(kù)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(kù)32座，具體情況詳見(jiàn)表1。

1.1 儲(chǔ)油罐改造

國(guó)內(nèi)外都使用內(nèi)浮頂罐或拱頂罐對(duì)汽油進(jìn)行儲(chǔ)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(kù)儲(chǔ)存汽油均使用具有一次密封的內(nèi)浮頂罐。

國(guó)內(nèi)很多的內(nèi)浮頂罐是由固定頂罐改造而來(lái)的，內(nèi)浮頂罐的造價(jià)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(shí)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(kù)建設(shè)了一臺(tái)活性炭吸附法的油氣回收裝置，裝置處理量為300方/小時(shí)，但因?yàn)辁Q管密閉性的問(wèn)題，實(shí)際運(yùn)行未達(dá)到預(yù)期效果。北京長(zhǎng)辛店油庫(kù)和石樓油庫(kù)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(xiàng)方法，但如都采用此種方式，需要對(duì)所有的油庫(kù)和裝油工藝進(jìn)行改造，每個(gè)油庫(kù)的改造費(fèi)高達(dá)1500多萬(wàn)。因此此種方法存在經(jīng)濟(jì)障礙，只能通過(guò)控制裝車時(shí)的油氣排放實(shí)現(xiàn)油氣回收。

目前，采取的方法主要由對(duì)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(guò)程密閉不嚴(yán)的問(wèn)題，頂部裝車設(shè)備可以繼續(xù)使用，油罐車的改動(dòng)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(kù)油氣回收案例評(píng)價(jià)

本節(jié)根據(jù)中石化北京石油分公司黃村油庫(kù)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(huì)效益。中石化北京石油分公司黃村油庫(kù)通過(guò)引進(jìn)美國(guó)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(jiàn)表2。

由對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的計(jì)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(huì)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(guò)油氣回收后排放濃度小于設(shè)計(jì)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(huì)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(kù)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(jià)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(guó)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(guó)有出讓或劃撥48座，其余129座均為集體土地。同時(shí)，在國(guó)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(yíng)或中石油特許站。具體情況見(jiàn)表3。

2.1 一級(jí)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(jí)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(gè)深度，已經(jīng)接觸到地下水層，存在污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)。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(kāi)人孔進(jìn)行相應(yīng)的檢尺工作，此外還需要定期對(duì)油罐進(jìn)行檢尺和檢水。油罐內(nèi)的抽油泵在工作時(shí)，會(huì)振動(dòng)，長(zhǎng)期的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致蓋板松動(dòng)，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(jì)和密封不適合進(jìn)行油氣加壓儲(chǔ)存。

2.2 二級(jí)油氣回收系統(tǒng)

在加油的過(guò)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(wú)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(jí)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(jí)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?yàn)槠湔嫉孛娣e小，運(yùn)行費(fèi)用低和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)將成為加油站油氣回收裝置主力軍。

為了支持和落實(shí)北京三個(gè)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(shí)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(píng)價(jià)

由北京市某加油站的運(yùn)行數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4）可以看出油氣回收效果很好，油氣經(jīng)過(guò)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(píng)價(jià)

科學(xué)技術(shù)得到認(rèn)可并推廣，與它能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是分不開(kāi)的，下文以北京某油庫(kù)為例進(jìn)行分析。該油庫(kù)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(wàn)方，設(shè)定回收的氣液比為1：1.15，則油氣處理量為23萬(wàn)方。

3.1 油品損耗分析

根據(jù)來(lái)油流量，油品損耗主要發(fā)生在以下幾個(gè)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(shí)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(gè)方面：①購(gòu)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(gè)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(jià)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(jià)的不斷上漲，油庫(kù)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(kù)油氣回收技術(shù)選擇

在對(duì)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(jì)獲得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它是以北京市的實(shí)際情況為前提條件的，故適于北京地區(qū)的石油企業(yè)實(shí)施油氣回收方案的使用。所以，中國(guó)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(duì)油庫(kù)油氣進(jìn)行回收。為了驗(yàn)證技術(shù)選用的合理性，選擇了北方油庫(kù)和石樓油庫(kù)作為試點(diǎn)，兩個(gè)油庫(kù)的油氣回收裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，政府環(huán)保部門的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)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(guó)內(nèi)外實(shí)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(duì)優(yōu)勢(shì)，因此中國(guó)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(gè)試點(diǎn)站作為試點(diǎn)，將歐美膜分離法、國(guó)內(nèi)膜分離法、壓縮冷凝加進(jìn)口膜分離法、壓縮冷凝加國(guó)產(chǎn)膜分離法、冷凝吸附法即無(wú)三階段處理等方法在這些試點(diǎn)加油站進(jìn)行試點(diǎn)，驗(yàn)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(yàn)，而后才能大規(guī)模的開(kāi)展。

通過(guò)調(diào)查北京市實(shí)施油氣回收的情況可知，在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中可能還會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，這就需要在實(shí)際執(zhí)行中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并加強(qiáng)有針對(duì)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(shí)上這是一個(gè)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(shí)候，回收率卻未必能達(dá)到要求。因此一些國(guó)家通常只采用一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，要么規(guī)定回收率，要么限定排放濃度。相對(duì)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(guò)中出現(xiàn)一些問(wèn)題。因此，針對(duì)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(chǔ)運(yùn)工作者和油品經(jīng)營(yíng)管理者的一項(xiàng)長(zhǎng)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(shí)踐中多做扎實(shí)的具體工作。同時(shí)，還需加強(qiáng)方案實(shí)施的監(jiān)督和管理，才能使油氣回收項(xiàng)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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