碼頭油氣回收技術的發展及問題探討

喬建哲，周 斌，常 華，壽幼平

（1.交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津 300456；2.天津泰達自來水公司，天津 300457）

1 引言

油氣屬于揮發性有機污染物（VOCS：volatile organic compounds），油氣中含有多種致癌組分，含有較大比例的不飽和烴對形成光化學煙霧和臭氧污染作用較大。因此，國際上十分重視對儲油庫、加油站等處大氣污染的治理。

由國家環保總局和國家質監總局聯合發布的《儲油庫大氣污染物排放標準》、《汽油運輸大氣污染物排放標準》和《加油站大氣污染排放標準》已于2007年8月1日起實施，3項標準為油氣回收治理規定了油氣排放限值、控制技術要求和檢測方法。其中儲油庫和加油站規定了油氣排放處理裝置的油氣排放濃度應小于等于25g／m3，儲油庫的油氣處理效率不應低于95%。

油氣回收不但可以將損耗的油氣重新利用，而且可以有效防范大量油氣滲入到大氣中，降低環境污染，同時還可提升碼頭和罐區的安全系數。這一措施，可有效推動節能減排工作，同時也是大力發展環保產業、循環經濟和綠色經濟的需要。

目前，我國油庫、煉油廠和加油站都開展了回收油氣的工作，但是油品碼頭裝船作業其油氣回收裝置的工藝研發進展緩慢。隨著國務院頒布《防治船舶污染海洋環境管理條例》的實施，以及MARPOL73／78公約附則Ⅵ在我國的生效，對于成品油裝船油氣回收裝置不論從法律方面，還是從安全、環保和節能方面，其成熟、可靠的工藝出臺都是迫在眉睫的問題。

2 油氣回收技術及碼頭油氣回收技術發展概況

2.1 國外油氣回收技術發展概況

油氣回收技術起步于20世紀60年代，美國、日本早在20世紀70年代就已成功研制出了油氣回收裝置。其主要工藝為冷凝法、吸收法及吸附法。德國也在近年推出了使用膜分離技術的油氣回收成套裝置，使油氣回收技術得到了進一步發展。目前發達工業國家的煉油廠、油庫、加油站等普遍都采用了油氣回收設施，這些設施既保護了環境，也取得了良好的經濟效益［1］。

除此之外，國外研究人員還建立了一些模型對各種油氣回收裝置實施情況進行模擬，進而得到各裝置的回收效率及影響回收效率的各種因素，有利于在綜合考慮經濟效益、社會效益和環境效益的基礎上，對現有的各裝置作相應的改進，或改變周圍的各制約因素，以達到最佳的回收效果［2］。

2.2 國外碼頭油氣回收技術應用現狀

國際海事組織（IMO）在1997年9月批準《73／78防污公約》新增加防止船舶造成大氣污染規則，并于2005年5月19日生效。美國沿岸各州政府從1998年開始要求進入其港口裝貨的油輪使用油氣回收系統，并陸續在各裝船港口配備VOCs接收裝置。美國聯邦法典第46卷還對油輪貨油艙的油氣回收要求作了詳細規定。目前美國海岸港口已禁止沒有油氣收集系統的船舶停靠。

挪威卑爾根港附近的Mongstad油港已著手進行油氣回收系統的改造，在岸上增設相應的VOCs接收和處理裝置。瑞典已在50多個液體散貨裝船碼頭上建造VOCs回收系統，采用的技術之一是利用低溫煤油向吸收裝置中噴淋，以吸收裝置中的蒸發氣體。被吸收的蒸氣在分離器中與煤油相分離，再經冷卻使之凝結成液體，回收率可達98%左右［3］。

盡管發展迅速，發達國家在油氣回收領域的技術研發仍有提高的空間。美國油氣回收技術以熱解技術為主，回收的VOCs難于再利用；而歐洲應用推廣VOCs回收再利用技術的國家仍為少數。這主要是因為與其他控制環節相比，在碼頭裝卸過程中的氣體回收技術所花費的成本過高［4］。

2.3 國內油氣回收技術發展概況

20世紀70年代，國內石油系統科研單位和企業開始研究油氣回收技術和產品。80年代初期，我國在吸收法油氣回收技術和專用吸收劑開發以及冷凝吸收式油氣回收技術研發領域取得了長足進步。90年代后期，上海藍泓科技公司開發的人工制冷油氣回收裝置在上海耀華加油站投用。

2000年后，我國開始購買丹麥庫索深公司、美國喬丹公司等在油氣回收領域處于國際頂尖水平企業的設備。美國HEALY、OPW公司也開始在我國推銷加油站的二次回收設施。德國某公司提供了兩套膜分離工藝的加油站油氣回收設備安裝在中石油上海加油站試用。

2003年后，我國開始自行研制油氣回收設備。2007年以來，國內油氣回收行業迅猛發展。一方面，相應的國家法律法規、執行標準連續頒發，國家發改委、科技部、環保部等政府部門配套的管理方案、實施細則、技術導則陸續出臺，對油氣回收行業發展的指導文件、扶持政策也不斷完善；另一方面，奧運會的召開有力地推動了油氣污染的治理和油氣的回收利用。京、津、冀地區部分油庫、加油站安裝了油氣回收處理裝置，全國的油氣回收行動邁出了大步伐。

不過，油氣回收行業雖然歷經了30年的歷程，但油氣回收的科研成果沒有繼續提高，已取得的成果也沒有得到推廣、沒有實現工程化。與國家環境保護政策法規要求的進度、政府對油氣回收項目投入基金支持的力度及石油儲運銷企業對油氣回收技術和產品需求的廣度，存在很大的差距。

2.4 國內碼頭油氣回收技術應用現狀

根據對沿海、沿江各液體散貨裝船港的調查，碼頭油氣回收技術投入實際應用范例較少。天津港、廈門港、青島港、南京港、廣州港均有碼頭安裝了油氣回收設備，天津港、廈門港、廣州港的油氣回收設備因設計選型和多種化工廢氣混雜原因未使用，南京港設備因管道運輸替代船舶運輸而停用，青島港黃島化工廠碼頭石腦油油氣回收設備直接采用日本新日公司設備（3000m3／h）和美國喬丹公司設備（500m3／h），使用4年，效果良好。寧波港及大連港的新建油碼頭也都安裝了油氣回收系統。而國內其他大型港口的氣體回收裝置僅安裝在個別裝載毒性強的液體化工碼頭。

3 碼頭油氣回收技術在推廣中存在的問題

3.1 改造難度較大

一套完整的碼頭油氣回收系統由3部分組成，包括：①擁有密閉貨倉及氣相回路的運輸船舶；②岸上油氣回收處理裝置；③船舶油氣的沿岸接收裝置及連接到處理裝置的管路。

岸上油氣回收處理裝置的技術較為成熟，吸收法、吸附法等技術均可應用于碼頭油氣回收。我國沿海運輸的液體散貨船舶，除運輸蒸汽壓較高的液化烴船、部分運輸毒性強、貨物價值高的化工品船具有返回碼頭上的回氣管路外，絕大部分的成品油、原油船貨艙透氣系統未形成封閉管路，沒有氣體回收接岸管道，因此無法實施回收，需要對船舶進行改造，由于油船及化工品船舶尚無統一規格，需要根據船舶不同情況提出改造方案。同樣，對于船舶油氣的沿岸接收裝置的接口（呼吸閥）規格也沒有統一的標準。對于運用多貨種的外貿碼頭，該問題尤為明顯。目前呼吸閥的生產廠家眾多，呼吸閥的規格多樣，價格差異巨大。由此可見，接收裝置接口的規范化是推廣碼頭油氣回收技術的前提條件。

同時，逸散的油氣實際是各種液態石油形成的混合氣體，其在空氣中的體積比約為1%～10%時為可燃氣體，需嚴格控制油船火災和爆炸的風險，這也是制約碼頭油氣回收技術推廣應用的重要安全因素。

3.2 投資過高

碼頭油氣回收系統的投資包括3部分，即：①船舶改造費；②處理裝置費用；③接收裝置（管路）費用。其中以管路費用最為昂貴，具體價格根據泊位到處理設施之間距離的不同而變化巨大，大概是岸上處理設施價格的1～5倍。這主要是因為管路中保障運行安全的配件（①推進風扇②阻燃器③輔助燃料添加劑④探測器）較為昂貴。以美國經驗為例，其岸上處理設施的價格僅為整個改造工程價格的24%。而國內新建的大連石油化工公司油碼頭，油氣處理裝置及接收裝置費用高達6500萬元（不包括船舶改造）。

船舶改造費用與船型密切相關，根據英國環保署對歐洲碼頭油氣回收系統改造資料調查的資料顯示：在歐洲水域大約3%的油船（不包括原油船）擁有油氣收集系統 VCS，48.6%的船有密閉裝船系統CLS，28.3%的船有惰性氣體系統IGS，25.9%的船同時擁有密閉裝船系統和惰性氣體系統（圖1）。

圖1 歐洲現有油船情況

對于有密閉裝船系統和惰性氣體系統的船舶安裝油氣收集系統的花費大約是7.5萬歐元，有密閉裝船系統沒有惰性氣體系統的花費大約是15萬歐元，有惰性氣體系統而沒有封閉裝載系統的大約是20萬歐元，都沒有的27.5萬歐元。由此計算，對行業內油船進行統一改造需要一筆不小的花費。

目前我國油氣回收產業剛剛起步，尚無油氣回收裝置的行業指導價格，而接收及處理設備主要依靠進口，設備維護及耗材更換等后期投資比例仍然較高，使得碼頭油氣回收投資居高不下。

3.3 法規及監測手段不健全

目前，我國環保法規中尚無專門針對碼頭油氣回收的具體規定，而《防治船舶污染海洋環境管理條例》以及MARPOL73／78公約附則Ⅵ也無針對碼頭油氣逸散的具體限制指標。同時，基于環保考慮的碼頭油氣逸散的監測技術尚處于空白階段。油氣回收系統會影響裝船效率，在缺乏有效監管手段的前提下，全憑業主單位自覺履行相關規定的模式難以得到保障。

［1］王長江.美國油氣回收與環保［J］.商業時代，2004（10）：37.

［2］何 月.石油企業油氣回收實施方案的研究［D］.北京：北京交通大學，2008.

［3］潘海濤.油氣回收技術在港口油品碼頭中的應用［C］／／中國土木工程學會港口工程分會.中國土木工程學會港口分會技術交流文集，2009.

［4］Howard J Rudd，Nikolas A Hill.Measures to Reduce Emissions of VOCs during Loading and Unloading of Ships in the EU.AEA technology environment.august 2001.