加油站油氣回收工藝技術(shù)應(yīng)用

齊紹飛 段天浩 馬森

摘 ? ? ?要： 隨著人們安全環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)越來(lái)越得到大家的重視。近年來(lái)國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注加油站油氣揮發(fā)的污染問(wèn)題及在油氣排放上回收工藝技術(shù)的應(yīng)用情況。本文重點(diǎn)結(jié)合中石油加油站近些年來(lái)在油氣回收技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一次油氣回收、二次油氣回收、三次油氣回收工藝系統(tǒng)進(jìn)行了全面地剖析，并參考借鑒國(guó)內(nèi)外加油站應(yīng)用情況，對(duì)現(xiàn)有油氣回收工藝技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析闡述。

關(guān) ?鍵 ?詞：油氣回收;加油站;安全;環(huán)境

中圖分類號(hào)：TE 89 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）04-0684-04

Abstract： With the enhancement of people's awareness of safety and environmental protection， more and more attentions have been paid to environmental protection. In recent years， the state has focused on the pollution of oil and gas volatilization in gas stations and the application of recovery technology in oil and gas emission. In this paper， based on the experience of oil and gas recovery technology of PetroChina gas stations in recent years， primary oil and gas recovery system， secondary oil and gas recovery system， and tertiary oil and gas recovery system were analyzed. Referring to the application situation in gas stations at home and abroad， the application of existing oil and gas recovery technologies was discussed.

Key words： Oil and gas recovery; Gas station; Safety; Environment

國(guó)家經(jīng)濟(jì)的提升，人民生活的富足，導(dǎo)致私家車數(shù)量逐年遞增，從而人們對(duì)汽油需求量不斷增大，越來(lái)越多的加油站應(yīng)勢(shì)拔地而起。加油站在為大家提供生活便利的同時(shí)也對(duì)四周環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。流動(dòng)的油品在卸油和加油時(shí)揮發(fā)出油氣擴(kuò)散到周圍空氣當(dāng)中，對(duì)居民生活環(huán)境及油站工作人員的身體健康造成傷害，更為重要的是無(wú)形中加劇了加油站本身的安全隱患。近年來(lái)由于汽車加油過(guò)程中揮發(fā)的油氣大量聚集導(dǎo)致瞬間閃爆事故頻發(fā)。頻繁的事件不斷給人民帶來(lái)警示，在國(guó)家的大力宣傳及環(huán)保法規(guī)的嚴(yán)格制約下，人們對(duì)安全環(huán)保的認(rèn)識(shí)不斷增強(qiáng)，加油站油氣回收工藝技術(shù)的推廣及應(yīng)用已經(jīng)迫在眉睫。油氣回收技術(shù)是一種重新回收油品卸油加油過(guò)程中所產(chǎn)生的油氣，防止其揮發(fā)到大氣當(dāng)中造成污染的措施。

本文則重點(diǎn)介紹中石油集團(tuán)旗下國(guó)內(nèi)加油站在油氣回收工藝技術(shù)上的應(yīng)用。

1 ?油氣回收的必要性

截至2018年底，中石油集團(tuán)旗下共有2.18萬(wàn)座加油站，實(shí)現(xiàn)銷售收入2萬(wàn)億元，銷量油品量達(dá)1.77億t。

1.1 ?資源浪費(fèi)

圖1為成品汽油自油庫(kù)至汽車油箱過(guò)程中損耗方式的示意圖，僅加油站卸油到加油這個(gè)環(huán)節(jié)揮發(fā)的油量就可達(dá)2‰～3‰，按照2018年成品油1.77 億t計(jì)算，僅油品損失就可達(dá)到5.31萬(wàn)t/a，按5 000 元/t計(jì)算，損耗價(jià)值人民幣高達(dá)2.655億元。

1.2 ?環(huán)境污染、安全隱患

考慮到汽車加油的方便，加油站大多建立在人口聚集的地方且普遍多為居民生活區(qū)附近。因此揮發(fā)出來(lái)的油氣既容易污染四周空氣，還會(huì)給附近居民生活留下安全隱患。日益增多的投訴也會(huì)對(duì)企業(yè)形象造成嚴(yán)重的影響。我們注意到近年來(lái)在加油卸油過(guò)程中油氣的揮發(fā)所造成閃爆的事故頻繁發(fā)生，伴隨著汽油流通烷烴的變化，導(dǎo)致油氣濃度積聚、溫度上升，油罐車內(nèi)部可爆空間隨之發(fā)生變化。

所以對(duì)此部分的油氣進(jìn)行回收的重要性不言而喻。下圖顯示了德國(guó)早年間在國(guó)內(nèi)各區(qū)實(shí)施油氣回收之初和之后的排放量對(duì)比。從圖2中就能清晰地分辨出油氣的揮發(fā)對(duì)環(huán)境所造成的影響性。

2 ?油氣回收的工藝技術(shù)

2.1 ?一次油氣回收工藝系統(tǒng)

一次油氣回收工藝技術(shù)是在油罐車向儲(chǔ)油罐卸油過(guò)程中的油氣回收的工藝技術(shù)。將油罐車向儲(chǔ)油罐卸油時(shí)揮發(fā)出的油氣，通過(guò)置換的方式回收進(jìn)入油罐車罐體內(nèi)的過(guò)程。[1]最初的加油站卸油情況為儲(chǔ)油罐與通氣管連通，油罐車卸油時(shí)油氣通過(guò)通氣管口順勢(shì)排放出，具體流程詳見(jiàn)圖3。

現(xiàn)在使用一次油氣回收工藝后，加油站在卸油時(shí)將各汽油儲(chǔ)油罐的通氣管頂端全部連通，將壓力真空閥或阻火通氣帽替換原來(lái)通氣管上使用的呼吸閥。將壓力真空閥開(kāi)啟壓力范圍調(diào)整限制在-2 000 Pa～+750 Pa的區(qū)間內(nèi)。上述內(nèi)容完成后油罐車和儲(chǔ)油罐之間會(huì)形成一個(gè)相對(duì)密閉的系統(tǒng)，再在兩者之間用卸油軟管和回氣快速接頭連通。當(dāng)油罐車向地下油罐卸油時(shí)，儲(chǔ)油罐內(nèi)部揮發(fā)出的大量油氣同卸入罐里的汽油等體積被置換出來(lái)，通過(guò)卸油軟管將此部分油氣重新置換回油罐車內(nèi)，簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是通過(guò)卸油管輸將汽車油罐內(nèi)的油品輸送到相應(yīng)標(biāo)號(hào)的地下儲(chǔ)油罐內(nèi)，油罐車內(nèi)部與地下儲(chǔ)油罐形成一個(gè)相對(duì)密閉的空間。地下油罐內(nèi)揮發(fā)出的油氣在卸油過(guò)程中通過(guò)壓力平衡的原理順著回氣管返回至油罐車內(nèi)，這樣的往復(fù)循環(huán)實(shí)現(xiàn)了卸油過(guò)程中的油氣回收。具體流程詳見(jiàn)圖4。

2.2 ?二次油氣回收工藝系統(tǒng)

二次油氣回收是指通過(guò)加油機(jī)加油槍對(duì)汽車輸油過(guò)程中，產(chǎn)生的油氣通過(guò)安裝一些油氣回收設(shè)備的回收。最初的加油站在為汽車加油時(shí)，汽油通過(guò)輸油管進(jìn)入汽車油箱，通氣管同時(shí)吸入空氣，導(dǎo)致儲(chǔ)油罐內(nèi)汽油揮發(fā)，產(chǎn)生一定油氣順著加油槍直接擴(kuò)散到空氣當(dāng)中，具體流程詳見(jiàn)圖5。

在使用二次油氣回收工藝后，當(dāng)加油機(jī)將油品輸送至汽車油箱內(nèi)的同時(shí)，內(nèi)部油氣回收真空泵開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生輔助動(dòng)力，使系統(tǒng)形成真空狀態(tài)，再通過(guò)油氣回收加油槍、油氣回收管、油氣分離接頭、比例調(diào)節(jié)閥等一系列輔助回收設(shè)備按照1/1或1/1.2的氣液相比例，將因?yàn)榧佑退鶕]發(fā)出的油氣收集到地下低標(biāo)號(hào)的油品儲(chǔ)油罐內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)汽車加油過(guò)程中油氣的回收。具體流程詳見(jiàn)圖6。

二次油氣回收系統(tǒng)根據(jù)使用油氣回收真空泵的數(shù)量及安裝的不同，可分為以下兩種油氣回收方式：集中式油氣回收和分散式油氣回收。

（1）分散式回收工藝是由新式油氣回收槍、油氣回收真空泵、反向同軸膠管、拉斷閥、油氣分離接頭等構(gòu)成，其中油氣回收真空泵安裝在加油機(jī)內(nèi)部，且大多數(shù)是一臺(tái)加油槍配備一臺(tái)真空泵[2]。根據(jù)場(chǎng)地地坪安裝高度的不同可分為以下兩種：

①?gòu)募佑蛵u到儲(chǔ)油罐的高度差可以滿足管道1%坡度要求。在這種情況下，需要將每臺(tái)加油機(jī)埋地敷設(shè)的通氣管線依次接到一根回氣主管道上，然后在將主管道直接連接到加油站內(nèi)最低標(biāo)號(hào)汽油儲(chǔ)罐即可。

②從加油島到儲(chǔ)油罐的高度差不能滿足管道1%坡度要求。

在這種條件下，需要在靠近儲(chǔ)油罐區(qū)處地下增設(shè)一臺(tái)集液罐，可以在滿足坡度要求的前提下使通氣主管道坡向集液罐。然后再將集液罐上引出通氣管道與加油站內(nèi)最低標(biāo)號(hào)的汽油儲(chǔ)罐連通，利用儲(chǔ)油罐潛油泵的虹吸作用壓力差將集液罐內(nèi)的油液輸送到儲(chǔ)油罐區(qū)內(nèi)最低標(biāo)號(hào)的汽油罐內(nèi)，同樣也可以分別使用潛油泵將回收的汽液抽送至儲(chǔ)油罐內(nèi)。

以上所闡述的大致內(nèi)容就是分散式油氣回收技術(shù)基本為一臺(tái)加油槍配備一臺(tái)真空泵，泵安裝在加油機(jī)內(nèi)部，可以使用一臺(tái)或多臺(tái)真空泵提供油氣回收動(dòng)力的方式通過(guò)通氣管道連接方式的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)油氣回收。安裝上更加模塊化，使用上更為靈活化、多變。

（2）集中式回收工藝為一臺(tái)真空泵配合多臺(tái)加油槍，真空泵集中布置是將加油站所有加油機(jī)底部埋地通氣管匯集到一根通氣主管道上，再把這根通氣主管與埋地集液罐的進(jìn)口相連通，集液罐的出口與集中泵的入口連通，集中泵的出口與罐區(qū)內(nèi)最低標(biāo)號(hào)儲(chǔ)油罐通過(guò)通氣管道連通即可。以上一系列操作形成了一個(gè)完整的閉環(huán)工藝。簡(jiǎn)單理解為就是先將每臺(tái)加油機(jī)的通氣管道集合在一起，利用真空泵產(chǎn)生壓力為多臺(tái)加油機(jī)提供油氣回收動(dòng)力的方式（真空泵一般安裝在加油機(jī)以外的位置）。

集中式油氣回收技術(shù)為一個(gè)加油站配備一臺(tái)真空泵，真空泵需安裝在加油站內(nèi)指定位置，同時(shí)所有加油機(jī)的加油槍共同使用一臺(tái)油氣回收真空泵。與分散式油氣回收技術(shù)相比，集中式油氣回收技術(shù)投資少、占用空間少，唯一的缺點(diǎn)是真空泵一旦發(fā)生故障，對(duì)油站整體的經(jīng)營(yíng)情況影響比較大，容易造成經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)數(shù)據(jù)匯總的結(jié)果得出，加油量5 000 t/a以上的加油站不建議使用集中式油氣回收系統(tǒng)。

（3）集液罐（汽液收集槽）是用于收集油氣回收管道內(nèi)凝液的油液臨時(shí)存儲(chǔ)罐。連通加油機(jī)的通氣管路應(yīng)高于集液罐，這樣能保證管道坡度順流向流入集液罐，且不能伸入集液罐內(nèi)。相反集液罐內(nèi)油液管路出口的管道應(yīng)延伸到集液罐底部（距底部留出約10 cm的空間），并在罐底設(shè)置排污閥。油站工作人員要定期打開(kāi)集液罐底部的排污閥，排出罐內(nèi)污垢和積水（在加油島至儲(chǔ)油罐之間的高度差能滿足管道1%坡度要求時(shí)，分散式工藝不需要安裝集液罐）。

（4）二次油氣回收重點(diǎn)在油氣回收槍上， ? ?與傳統(tǒng)的加油槍相比，新式回收槍不光內(nèi)部增加了氣路，同時(shí)增加了兩項(xiàng)新功能：一是增加了壓力感應(yīng)系統(tǒng)，只有當(dāng)加油機(jī)電磁閥開(kāi)啟時(shí)，油槍才能正常進(jìn)行工作;二是增加了槍管水平感應(yīng)閥，在加油時(shí)，加油槍槍管角度超過(guò)水平角度加油槍將自動(dòng)關(guān)閉。在加油過(guò)程中有效地避免了油品的浪費(fèi)。

2.3 ?三次油氣回收工藝系統(tǒng)

與一次卸油油氣回收工藝、二次加油油氣回收工藝相比，三次油氣回收工藝新增了設(shè)備系統(tǒng)回收。由于二次回收過(guò)程中回收到地下儲(chǔ)油罐的油氣體積經(jīng)常比輸出油量液體體積大（氣液比>1），造成油罐內(nèi)壓力迅速上升，此時(shí)無(wú)法存儲(chǔ)的多余油氣會(huì)通過(guò)呼吸閥向空氣中排放。為盡量防止對(duì)周圍空氣的污染，在通氣管呼吸閥前端加裝油氣回收裝置，對(duì)這部分油氣的回收處理稱為三次油氣回收。加油站油氣排放處理裝置的油氣排放濃度，根據(jù)國(guó)家環(huán)保總局《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB20592-2007第4.3.4 條規(guī)定，“處理裝置的油氣排放濃度應(yīng)小于等于25 g/m3?！?[3]按照規(guī)定要求，我國(guó)已在北京等少數(shù)幾個(gè)一線城市內(nèi)加油站試行安裝了油氣通過(guò)通氣管排放處理裝置。該項(xiàng)技術(shù)為加裝油氣排放處理設(shè)備，系統(tǒng)上主要工作原理為隨著儲(chǔ)油罐內(nèi)壓力升高到設(shè)定的壓力上限值（一般設(shè)定為+150 Pa），油氣排放處理裝置自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)內(nèi)部循環(huán)分離高濃度油氣，排出清潔空氣。當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)內(nèi)壓力降低到設(shè)定的感應(yīng)壓力下限（一般設(shè)定為-150 Pa），設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)行并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)[4]。循環(huán)往復(fù)完成裝置內(nèi)多余廢棄油氣的處理、排放過(guò)程。截至目前從安裝了三次油氣回收系統(tǒng)的回收效果來(lái)看，只有少量通過(guò)加油站通氣管揮發(fā)出來(lái)的油氣能夠被油氣排放處理裝置回收。

從以下兩方面進(jìn)行對(duì)比：

（1）設(shè)備投資規(guī)模。新式油氣排放處理裝置投資較大，超過(guò)一次油氣回收投資和二次油氣回收投資的總數(shù)。

（2）能源消耗。新式油氣排放處理裝置的能耗較大，超過(guò)了一次油氣回收能耗和二次油氣回收能耗的總和。

綜上所述不難看出，這種新式的油氣排放處理裝置投資大、技術(shù)復(fù)雜、能耗高、收益低。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)一線城市進(jìn)行調(diào)查，目前大多數(shù)加油站由于尚未達(dá)到油氣排放處理裝置的啟動(dòng)條件，長(zhǎng)期處于無(wú)法啟動(dòng)的閑置狀態(tài)，造成了投資浪費(fèi)的情況。通過(guò)上述總結(jié)，不建議安裝使用新式的油氣排放處理裝置。

3 ?市場(chǎng)應(yīng)用情況分析

隨著全球化經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越快，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越得到各國(guó)的關(guān)注[5]。一些發(fā)達(dá)國(guó)家早就意識(shí)到這一問(wèn)題的嚴(yán)重性，例如美國(guó)在1970年實(shí)施《清潔空氣法》，開(kāi)始出現(xiàn)一次油氣回收并且規(guī)定1975年前達(dá)到該法規(guī)的要求。20世紀(jì)80年代后期《空氣保護(hù)法》又得到進(jìn)一步的完善，按照此法規(guī)要求，只有安裝油氣回收工藝才能使現(xiàn)行加油站滿足環(huán)保法規(guī)要求。截至目前得到的數(shù)據(jù)表明，美國(guó)所有中心城市已經(jīng)全部安裝了一次和二次油氣回收技術(shù)[6]。2001年法規(guī)得到了補(bǔ)充（縮寫EVR），開(kāi)始要求從2002年起加油站要加裝油氣綜合監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)。2004年到2006年期間，在加利福尼亞州強(qiáng)制性要求加油站必須安裝油氣處理設(shè)備。參照這些發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)看，我們?cè)趯?shí)施油氣回收這項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)處于落后狀態(tài)，現(xiàn)在我國(guó)也同樣要求所有城市要在2015年1月1日前必須完成油氣回收技術(shù)的整改，爭(zhēng)取盡快趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的腳步。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要與環(huán)境保護(hù)攜手而行。油氣回收這一工藝技術(shù)不僅有效控制了加油站油氣的揮發(fā)造成的經(jīng)濟(jì)損失，而且提高了安全等級(jí)，大大減少有毒有害氣體的排放，減少空氣污染，使油氣回收率提升到95%以上，成功的降低汽油的損耗，從而確保了人員安全和公司的財(cái)產(chǎn)安全，營(yíng)造安全、和諧、健康的工作生活環(huán)境，確保了員工的身心健康?？梢哉f(shuō)油氣回收工藝技術(shù)的應(yīng)用是保障加油站經(jīng)濟(jì)安全生產(chǎn)必備的條件。

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