北京市油库加油站油气回收分析及经济性评价

2018-09-20石力

价值工程 2018年29期

石力

摘要：油品尤其是汽油由于蒸发作用不仅会造成油品损耗、质量降低从而影响企业的经济效益，而且还会由于蒸发的油气污染环境、危害人体健康，造成安全隐患。解决这些问题的一个有效途径就是使用油气回收技术，把蒸发的油品蒸汽收集起来，经过回收装置的整合处理，重新制成石油产品的过程。本文对北京市油库和加油站目前的油气回收系统做了比较分析，并对油气回收装置的经济性进行了分析，给出了油库和加油站油气回收的建议方法和方案。

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.

关键词：油气回收；加油站；油库

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

中图分类号：TU249.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0037-04

0 引言

油氣回收技术可以细分为两种，即油气收集和回收[1]。油气收集：在不改变油气的气相形态的情况下，在装、卸、加油过程中，将油箱或油罐等容器出口排放的油蒸汽收集起来，转存到油槽、油罐的空间或其他容器里。油气回收：将收集起来的气态油气加以处理变为液态，从油蒸汽还原为液态汽油，从而可重新使用。以上两种技术是不同的两个过程，有先后顺序。目前通常所指的加油站油气回收系统基本上属于油气收集系统。产油企业更关注的是控制汽油在生产、储存和利用过程中的油气蒸发并开发能及时回收利用蒸发油气的技术或设备。应对油品蒸发损耗，除了要改变汽油储罐结构，还应研制开发油气回收技术（设备），这些油气回收技术（设备）是基于冷凝法、膜分离法、吸（脱）附法、吸收法而开发的。

西方发达国家早在20世纪70年代就已采用油气回收装置，并制定了极其高标准的油气排放法律和法规[2]。如美国在20世纪90年代初期，就要求石油企业每装卸1吨汽油过程中排放的油气中含油品的量不允许大于100g/t、20g/t、35g/t，三个标准适应于不同的地区和人口密集程度地区。在美国，所有的炼油厂、油库和加油站必须建立油气回收系统；欧盟和日本也随着美国的步伐，在2000年左右普遍采取了油气回收措施。

国外工业厂商制造了开发了成套的活性炭吸附法、贫油吸收法和冷凝法油气回收装置。国内相关企业与国外企业进行学习，引起其技术。中石化北京设计院在1970s年就开始了油气回收装置，并在燕山石化公司进行了应用。在此基础上，1980s年又建成了吸收法的油气回收装置，并使用至今。由于各方面的原因，国内这种技术的普及推广比较差。80年代末期，中石化引进了冷凝法处理油气，冷凝法装置于1999年在镇海炼化建设完成，目前使用情况很好，有示范作用[3]。

从掌握的资料来看，油气回收技术一直是多学科交叉的重点研究课题。从1994年开始，江苏工业学院的开发人员就开始了这方面的研究[4]，目前由该院研制开发了国内第一套完全拥有自主关键技术及材料的油气回收设备，具有技术先进、价格低廉特点。此油气回收成套装置已在九江石化投入使用，据介绍这套设备在铁路罐车装油过程中，可将挥发油气中的95%还原成汽油。另外，大庆石化在其装油四栈桥采用了TL-600型油气回收环保装置，经一年时间的使用表明：罐口油气排放浓度小于120mg/m3，符合国标《大气污染物综合排放标准》GB1629-1996中相应规定，改善了环境，并可回收产生油气95%以上。再有，西安新竹实业有限责任公司与德国GKSS及大连欧科力德公司合作，引入膜技术，开发膜法油气回收装置在上海灵广加油站成功应用，据介绍，该回收设备可以回收99%以上的油气，并将油气的排放浓度降到35g/Nm3以内，达欧洲、美国标准[12，13]。

从北京地区成品油流通的实际情况来看，油气损耗主要发生在火车、汽车油罐车在装卸、运输过程中，油库及加油站内油罐在静态储存过程中，以及油罐收发油过程中。北京现阶段的油气回收工作应该主要研究油品在油库、加油站内的损耗和在油罐车运输过程中的损耗。限于所掌握的资料范围，本文主要针对油库和加油站油气回收系统进行研究，主要研究了油库、加油站目前使用的油气回收系统应用效果，结合北京地区油库、加油站的实际情况，推荐选择合适的油气回收方法。

1 北京市油库的油气回收现状

北京市各石油公司的油气回收项目实施较早，不断地发现并努力解决问题，为其他城市油库、加油站进行油气回收提供了实际工作经验和一定的参考数据。另外，北京市作为首都，对环保要求更为严格，制订了一系列控制油气排放的标准和油气回收的政策。因此，本节将主要介绍北京市油库和加油站实施油气回收的基本情况，包括北京市油库加油站概况及油气回收装置改造、相关法规标准、油气回收技术的选择。

北京市目前共有油库32座，具体情况详见表1。

1.1 储油罐改造

国内外都使用内浮顶罐或拱顶罐对汽油进行储存，且内浮顶罐只采用了一次密封尔未使用二次密封。如中石化北京地区油库储存汽油均使用具有一次密封的内浮顶罐。

国内很多的内浮顶罐是由固定顶罐改造而来的，内浮顶罐的造价比外浮顶油罐低，油气排放浓度小于70g/m3，远小于固定顶罐大小呼吸时排放油气浓度。

1.2 油气回收装置建设

中石化北京石油公司黄村油库建设了一台活性炭吸附法的油气回收装置，装置处理量为300方/小时，但因为鹤管密闭性的问题，实际运行未达到预期效果。北京长辛店油库和石楼油库也采用了吸附法进行油气回收，效果良好，但前期投入成本较高。

1.3 装油方式改进

底部装车方式是减少油气产生的一项方法，但如都采用此种方式，需要对所有的油库和装油工艺进行改造，每个油库的改造费高达1500多万。因此此种方法存在经济障碍，只能通过控制装车时的油气排放实现油气回收。

目前，采取的方法主要由对油罐车顶部鹤管进行局部改造，该方法的优点是：解决了顶部装车过程密闭不严的问题，顶部装车设备可以继续使用，油罐车的改动也小，总体费用比进行底部装车改造有大幅降低。

1.4 北京市油库油气回收案例评价

本节根据中石化北京石油分公司黄村油库的油气回收系统的运行数据，分析其经济和社会效益。中石化北京石油分公司黄村油库通过引进美国的油气回收系统，减少了油气挥发。其运行数据见表2。

由对运行数据的计算分析可知，油气回收装置的使用产生了显著的经济和社会效益，如下所述：

①在排放有害气体方面，油气直接排放的浓度在一般情况下均大于10000毫克/立方米，经过油气回收后排放浓度小于设计标准1000毫克/立方米。

②在环境保护方面，使用油气回收装置前，挥发的油气会损害工人及附近居民的身体健康。使用油气回收装置后，油气挥发量明显减少，空气质量提升，职工和居民的健康有所改善。

③在安全运行方面，油气浓度下降使油库的安全性得到大大提高。

④在经济效益方面，油气回收量约为30×104升/年，经济效益很可观，尤其是在油价紧俏的当下。

2 北京市加油站的油气回收现状

北京市目前共有加油站1105座。按城区划分：城八区73座，城镇56座，国道省道48座。按五环为界划分：五环内有站48座，五环外129座。按土地性质分：国有出让或划拨48座，其余129座均为集体土地。同时，在国有土地的48座站中，中石化特许站还有28座，另外20座为自营或中石油特许站。具体情况见表3。

2.1 一级油气回收系统

从安全方面考虑，北京市市区内不允许存在一级加油站，因此市内加油站的油罐体积为30方以下，埋深基本在4米到5日之间。由于北京地下水层比较浅，在这个深度，已经接触到地下水层，存在污染地下水的风险。部分加油站的加油机和油罐都是半地下的，且油罐都是常压罐，因此大部分不符合油气回收的工艺要求。

油罐车向加油站的油罐进行卸油后，加油站人员需要打开人孔进行相应的检尺工作，此外还需要定期对油罐进行检尺和检水。油罐内的抽油泵在工作时，会振动，长期的振动会导致盖板松动，密封不严，造成油气泄漏，因此现有埋地油罐人孔的设计和密封不适合进行油气加压储存。

2.2 二级油气回收系统

在加油的过程中，使用的加油枪是带有回气装置的，气液比一般为：1.0：1.10-1.0：1.2，由于有回气装置，所以加油枪的流量受到限制，一般不大于40升/分。

《加油站油气排放控制和限值》中要求，加油站油气回收系統的埋地回气管坡度不小于百分之一，100米的加油站，两端落差将达到1米。但是现在很多加油站的油罐和加油机位置已经固定，空间有限，无法铺设新的管线达到相应标准，改造存在较大的困难。

2.3 三级油气回收系统

在北京的各家石油销售企业下辖的加油站油气回收系统中，大多数采用的是比较保守的三级油气回收系统，采用膜法的回收很少。只有少数的三元石油加油站、中石油北京销售的天坛东路加油站采用了膜法。膜法油气回收技术因为其占地面积小，运行费用低和安全性高等优点，未来将成为加油站油气回收装置主力军。

为了支持和落实北京三个地方标准的要求，各家石油企业从保护环境，减少雾霾的大局出发，做了大量有利于油气回收的工作。但同时也面临着资金投入巨大的压力，因此在选择油气回收技术和方案上，应平衡回收效果和经济效益。

2.4 北京市加油站油气回收案例评价

由北京市某加油站的运行数据（见表4）可以看出油气回收效果很好，油气经过回收装置的进出口以后，有约97%的烃类、74%的硫化氢、69%的甲硫醇和100%的丁硫醇被去除，使得出口气体中的轻烃和有害气体大大减少，不但提高了经济效益，而且减少了有害气体排放，有利于环境保护。

3 北京市油气回收方案经济性评价

科学技术得到认可并推广，与它能带来的经济和社会效益是分不开的，下文以北京某油库为例进行分析。该油库所处地区为B类地区，油罐均为内浮顶罐，汽油年周转量为20万方，设定回收的气液比为1：1.15，则油气处理量为23万方。

3.1 油品损耗分析

根据来油流量，油品损耗主要发生在以下几个阶段：①装卸油；②油罐的大呼吸，小呼吸损耗；③公路发油时的损耗。

3.2 資金应用

油气回收技术的资金主要投入了以下几个方面：①购买设备和建设装置；②装置运行的费用；③维护保养费用。

3.3 效益分析

使用油气回收技术后产生的利益主要有一下几个方面：①避免了环保部门的经济性惩罚；②回收油气的经济价值。表6给出了四种技术的经济收益。

从表5和表6中可以看出，随着油气技术的成熟和油价的不断上涨，油库和加油站的油气回收效益十分可观。

4 北京市油气回收技术的选择

4.1 北京市油库油气回收技术选择

在对北京市各石油企业及各油气回收技术的具体性能指标进行调查统计获得数据的基础上进行的，它是以北京市的实际情况为前提条件的，故适于北京地区的石油企业实施油气回收方案的使用。所以，中国石油天然气集团公司华北销售分公司主要使用吸附法对油库油气进行回收。为了验证技术选用的合理性，选择了北方油库和石楼油库作为试点，两个油库的油气回收装置运行一段时间后，政府环保部门的监测数据将对结果进行分析，评价出效果更好，更为经济合理的方式。

4.2 北京市加油站油气回收技术选择

根据国内外实际应用效果，膜分离法回收技术在加油站油气回收系统中占据了绝对优势，因此中国石油天然气集团公司华北销售分公司在加油站的油气回收中均采用了此种技术。首先采用10个试点站作为试点，将欧美膜分离法、国内膜分离法、压缩冷凝加进口膜分离法、压缩冷凝加国产膜分离法、冷凝吸附法即无三阶段处理等方法在这些试点加油站进行试点，验证了回收技术选择的合理性和经济性。

5 结论与建议

一种先进的、合理的和经济的油气回收技术，需要选择合理的试点进行试验，而后才能大规模的开展。

通过调查北京市实施油气回收的情况可知，在实际执行过程中可能还会遇到各种各样的问题，这就需要在实际执行中不断发现问题，并加强有针对性的理论和技术研究，在探索中寻找更好的解决办法。另外还发现，北京市地方标准中规定：油气排放浓度在标准状态下不大于25g/m3和回收率不低于98%。事实上这是一个矛盾的标准。排放浓度和回收率存在一定的制约关系，一般情况下，排放浓度达到要求的时候，回收率却未必能达到要求。因此一些国家通常只采用一项标准，要么规定回收率，要么限定排放浓度。相对于排放浓度达到25g/m3，回收率达到98%要更为严格，使标准在执行过中出现一些问题。因此，针对回收率和浓度之间关系进行理论研究将有助于油气回收方案的顺利执行。油气回收是油品储运工作者和油品经营管理者的一项长期而艰巨的工作。一方面，既有许多油气回收和控制理论和技术需要研究和探讨；另一方面，又需在生产实践中多做扎实的具体工作。同时，还需加强方案实施的监督和管理，才能使油气回收项目达到经济有效的目的，使油气挥发得到有效防治，使大气环境质量获得改善。