阿克木·吾马尔，蔡思翌， 赵 斌，王书肖，3，海莉玛·毛拉也夫

（1. 中国石油 乌鲁木齐石化公司研究院，新疆 乌鲁木齐 830019；2. 清华大学 环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084；3. 清华大学 环境学院国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室，北京 100084）

环境评价

油品储运行业挥发性有机物排放控制技术评估

阿克木·吾马尔1，2，蔡思翌2， 赵 斌2，王书肖2，3，海莉玛·毛拉也夫1

（1. 中国石油 乌鲁木齐石化公司研究院，新疆 乌鲁木齐 830019；2. 清华大学 环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084；3. 清华大学 环境学院国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室，北京 100084）

分析了我国油品储运行业的VOCs排放环节和特点。选取燃烧法、吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法等VOCs排放末端控制技术作为研究对象，介绍了各方法的原理和适用条件。建立了包括环境性能、技术性能、经济性能3方面共10项指标的综合评价指标体系。采用模糊评价方法分析了油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术的综合性能。结果表明，冷凝法和膜分离法具有良好的综合性能，是油品储运行业VOCs排放的最佳末端控制技术。

挥发性有机物；油品储运；废气排放；末端控制；模糊评价

挥发性有机物（VOCs）是大气复合污染物的重要前体物和参与物，由于VOCs排放所涉及的行业众多，浓度高，污染物种类多，具有排放强度大、持续时间长等特点，对局部空气质量的影响显著［1］。油品储运行业是我国VOCs排放的重要来源之一，其排放量约占VOCs总排放量的32.8%［2］，排放环节众多，且含有苯系物、己烷等有毒有害物种［3］。目前，我国油品储运行业并未普遍采取VOCs排放控制措施，GB 20950—2007《储油库大气污染物排放标准》［4］、GB 20951—2007《油气运输大气污染物排放标准》［5］等标准中仅规定了非甲烷总烃的排放浓度和油气处理效率，并未提出有指导性的VOCs控制技术，影响了标准的推广和实施。

本研究通过分析我国油品储运行业的VOCs排放环节和特点，建立了以环境性能、技术性能、经济性能3类指标为主导的VOCs排放控制技术综合评估体系。针对油品储运行业的VOCs主要控制技术开展评估工作，对各技术的性能进行了量化处理。同时，调整不同指标的权重值，得到各技术的综合评分。在此基础上，提出最适合油品储运行业的VOCs控制技术。

1 油品储运行业VOCs排放环节及特点

油品储运过程的VOCs排放颇为复杂，周转地点涉及产地（如油田、炼油厂）、码头、油库、终端（如加油站）等环节；运输过程包括车运、船运和管道运输3种方式；储罐类型有固定顶罐、内浮顶罐和外浮顶罐之分，这些都决定了油品储运过程的VOCs排放水平。

油品储运行业VOCs排放环节及特点见表1。其中，油品储存是最重要的VOCs排放环节，VOCs挥发主要来自储罐的大、小呼吸损耗［6］。大呼吸损耗是指油罐进油时，一定浓度的油蒸气从呼吸阀呼出，造成了油品的蒸发损失。当油罐向外发油时，吸入新鲜空气，由于油面上方油气没有饱和，促使油品蒸发速度加快，使其重新达到饱和，饱和油蒸气又在下一次收油操作中呼出。小呼吸损耗是指静止储存情况下，随着外界气温、压力在一天内的升降周期变化，油罐排出油蒸气和吸入空气的过程中造成的油品损失，生产上也将此类损耗称为油罐静止储存损耗。由于储存环节的VOCs排放量大、浓度高，且便于VOCs控制技术的施行，因此，本研究的VOCs控制技术评估主要针对油品储存环节。

表1 油品储运行业VOCs排放环节及特点

2 油品储运行业VOCs排放控制备选技术

油品储运行业的VOCs排放控制可以从3个方面考虑，分别是源头控制、过程控制和末端控制。源头控制主要关注油品的升级；过程控制以防止泄露和改进操作条件为主；末端控制着力于VOCs的治理，使经过处理后的废气实现达标排放。对于源头控制，可使用清洁燃料，从根本上减少VOCs的排放。对于过程控制，可通过采用浮顶罐、改进油气管道系统等措施实现泄漏控制与油品回收。浮顶罐是将罐顶制作成漂浮在贮存液表面的浮顶，浮顶与罐壁之间布置有密封装置，使顶盖随罐内液体浮动并使罐内液体与大气隔绝，可比采用固定顶罐减少约80%的油品损耗，目前在我国石化行业逐渐得到普及［7］。由于目前我国油品储运行业的VOCs控制比较关注于以油气回收为主的末端控制技术，因此，本研究的评估对象是末端控制技术。

末端控制技术可分为回收技术、销毁技术及两者的组合技术［7］。回收技术包括吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法等；销毁技术包括燃烧法、生物法、光催化法、低温等离子体技术等；组合技术包括吸附浓缩—催化燃烧法、吸附浓缩—冷凝回收法等。

根据油品储运行业VOCs排放特征和理化性质，结合末端控制技术的适用范围［8-9］，对不满足条件的技术进行初步筛选和剔除，去掉因VOCs理化性质、排放浓度、排放风量、温度、湿度等条件不太适合的技术，选择燃烧法、吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法作为油品储运行业的VOCs排放末端控制备选技术进行综合评估。几种油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术的原理和适用条件见表2［7-12］。

表2 几种油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术的原理和适用条件

3 油品储运行业VOCs排放控制技术评估

3.1 评估指标体系

本研究建立了以环境性能、技术性能、经济性能为基础的VOCs排放控制技术综合评估指标体系，包含环境效益、去除率等10项指标。VOCs排放控制技术综合评估指标体系见表3。

由于在技术初选时已考虑技术适用情况，故不再将适用性纳入评估指标体系。油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术的综合评估结果见表4［7-14］。

燃烧法反应温度高，热能浪费大，易发生爆炸，存在安全隐患。同时，无法保证燃烧完全，会使二次污染的可能性增大；吸收法如果选择较好的吸收液或吸收液连续循环吸收再生，可有效控制二次污染，不失为可选的有效方法；吸附法安全可靠，净化效率高，适用浓度范围广，但投资较高，吸附剂经水蒸气脱附后产生的冷凝液如果不做处理，会产生二次污染；冷凝法可回收有用组分，但设备和操作费用较高，冷凝液直接排放会产生二次污染；膜分离法分离效率高，流程简单，回收率高，能耗低，能降低二次污染的可能性，是一种有前途的方法。

表4 油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术的综合评估结果

3.2 量化指标

由于不同指标的评估等级和量纲有所不同，不具有可比性，无法对不同技术进行综合比较。因此，需运用模糊统计法，对各指标进行统一量化，将各原始值变换为［0，1］之间的数值，量化后的数值大小，能够反映被评估指标的好坏。

对于定性指标，常通过文献调研、专家评分的方式对不同控制技术的某项指标进行赋值，赋值越大，表明基于该项指标的技术越好。定性指标可用等级赋值法实现定量化。以“技术复杂性”指标为例，首先确定该技术的复杂性程度应落在哪个区间并赋值，然后按式（1）计算得分。“技术复杂性”指标的分级和赋值见表5。

式中：Yi为某项备选技术第i项指标经过等级赋值法变换后的取值；Xi为该技术第i项指标的原始赋值。Yi值越大，说明基于该项指标的技术越好。

表5 “技术复杂性”指标的分级和赋值

油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术综合评估的指标量化结果见表6。

表6 油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术综合评估的指标量化结果

3.3 指标权重值

确定指标权重的方法可分为主观赋权法和客观赋权法。本文将主观赋权法和客观赋权法相结合，依次运用专家问卷调研法和层次分析法来确定指标权重值。综合专家判断，对指标层构造两两判断矩阵［15］，计算特征向量，并对每个判断矩阵进行一致性检验，根据判断矩阵运算结果，计算出各指标的权重值。油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术综合评估指标权重值见表7。

表7 油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术综合评估指标权重值

3.4 评估结果

根据表6和表7，可由式（2）计算各备选技术的综合得分（Ei）。

式中：Eij为在具体指标层下每种技术的得分；Dj为指标层每个指标的权重值。得分最高的技术即为综合最佳控制技术。

油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术综合评估结果见图1。由图1可见，几种备选技术优劣顺序依次为：冷凝法 ≈ 膜分离法＞吸附法＞燃烧法 ≈吸收法。冷凝法和膜分离法具有良好的综合性能，是油品储运行业VOCs排放的最佳末端控制技术。

图1 油品储运行业VOCs排放末端控制备选技术综合评估结果一级指标：经济性能；技术性能；环境性能

4 结语

对于油品储运行业的VOCs末端控制，建议使用冷凝法或膜分离法对油气进行回收。若考虑环境性能，冷凝法具有较大优势；若考虑经济性能和技术性能，膜分离法将更受欢迎。我国油品储运行业的VOCs排放控制，可在使用冷凝法或膜分离法作为末端控制技术的同时，加强源头控制和过程控制，实现全过程的污染防治。

本研究建立的技术评估指标体系和评估方法具有较强的扩展性，不仅适用于油品储运行业，还可用于其他行业的VOCs排放控制技术综合评估，体系中的指标及其权重值可在针对具体行业的技术评估时进行适当的修改或简化。

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［5］ 北京市环境保护科学研究院，国家环保总局环境标准研究所. GB 20951—2007加油站大气污染物排放标准［S］ . 北京：中国环境标准出版社，2007.

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［7］ 郝吉明，马广大，王书肖. 大气污染控制工程 ［M］. 3 版. 北京：高等教育出版社，2010：414 - 470.

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（编辑 祖国红）

Comprehensive Evaluation of Volatile Organic Compounds Control Technologies for Oil Storage and Transportation

Akemu Wumaer1，2，Cai Siyi2，Zhao Bin2，Wang Shuxiao2，3，Hailima Maolayefu1
（1. PetroChina Research Institute of Urumuqi Petrochemical Company，Urumqi Xinjiang 830019，China；2.School of Environment，State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control，Tsinghua University，Beijing 100084，China；3. School of Environment，State Environmental Protection Key Laboratory of Sources and Control of Air Pollution Complex，Tsinghua University，Beijing 100084，China）

The process and characteristics of VOCs emission in oil storage and transportation industry in china are analyszed. The principles and applicable conditions of VOCs emission sources end control technologies are introduced. A comprehensive evaluation index system including 10 indexes in aspects of environmental performance，echnology performance and economic performance is established. The fuzzy evaluation method is used to analysis the comprehensive performance of the alternative end control technologies for VOCs emission in oil storage and transportation industry. The results show that the condensation and membrane separation process with better comprehensive performance are the best end control technologies for VOCs emission in oil storage and transportation industry.

volatile organic compounds（VOCs）；oil storage and transportation；waste gas emission；end control；fuzzy evaluation

X511

A

1006 - 1878（2015）01 - 0064 - 05

2014 - 06 - 24；

2014 - 08 - 27。

阿克木·吾马尔（1977—），男，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市人，硕士，工程师，电话 13999992214，电邮akm1122@163.com。联系人：王书肖，电话 010 - 62771466，电邮 shxwang@tsinghua.edu.cn。

公益性行业科研专项（2011467003）；国家科技支撑计划课题（2013BAC13B03 ）。