淺談?dòng)蜌饣厥障到y(tǒng)工作原理

孫宜權(quán)

摘 要：揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compound，VOC） 造成的光化學(xué)污染已成為我國部分城市面臨的一個(gè)重要環(huán)境問題。城市加油站的油品蒸發(fā)和儲(chǔ)油庫發(fā)油是VOC排放的一個(gè)重要來源。在無控制的情況下，這部分來源于加油站油品蒸發(fā)而產(chǎn)生的排放對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響會(huì)越來越嚴(yán)重。因此深入我國加油站、儲(chǔ)油庫油氣回收污染治理，選出適合我國使用的油氣回收裝置具有重要意義。

關(guān)鍵詞：加油站；儲(chǔ)油庫；油氣回收；揮發(fā)性有機(jī)物

引言

目前揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compound，VOC） 造成的光化學(xué)污染已成為我國部分城市面臨的一個(gè)重要環(huán)境問題。城市加油站的油品蒸發(fā)和儲(chǔ)油庫發(fā)油是VOC排放的一個(gè)重要來源。并且油品蒸氣所含的VOC物種的化學(xué)活性非常高，因此加油站VOC排放對臭氧生成的貢獻(xiàn)率不容忽視。同時(shí)VOC物質(zhì)自身具有很強(qiáng)的毒性， 且絕大多數(shù)的加油站都位于城鎮(zhèn)交通要道等人群相對集中地方， 存在較大的潛在危險(xiǎn)。加油站的油品蒸發(fā)還造成巨大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。因此深入我國加油站、儲(chǔ)油庫油氣回收污染治理，選出適合我國使用的油氣回收裝置具有重要意義。

1 加油站系統(tǒng)油氣處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 加油站系統(tǒng)的現(xiàn)狀及油氣對環(huán)境影響

難聞的汽油味一直是加油站、儲(chǔ)油庫的標(biāo)志， 烴類物質(zhì)（油氣等VOC）在大氣中易和機(jī)動(dòng)車廢氣、火力發(fā)電等高溫作業(yè)排放的氮氧化物等在太陽光照作用下，發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，從而形成光化學(xué)煙霧，并引發(fā)陰霾天氣、最終影響大氣能見度、并使臭氧濃度上升，降低大氣環(huán)境質(zhì)量；汽油油氣的排放是造成短期光化學(xué)污染的主要原因之一。

1.2 加油站的油氣回收系統(tǒng)

從已有的加油站各排放環(huán)節(jié)的排放因子可知：絕大多數(shù)的油氣排放來源于油罐車卸油和機(jī)動(dòng)車加油2 個(gè)過程， 因此這2個(gè)過程是控制加油站油氣排放的關(guān)鍵。目前可以供我國選用的油氣回收系統(tǒng)主要有：一級油氣回收系統(tǒng)、二級油氣回收系統(tǒng)和車載油氣回收系統(tǒng)。常見的一級和二級回收系統(tǒng)。

一級油氣回收系統(tǒng)，即指卸油回收系統(tǒng)（vapor recovery system for unloading gasoline）和汽油的密閉儲(chǔ)存。隨著加油機(jī)不斷為汽車加油，汽油罐逐漸被放空，空余的空間就會(huì)被空氣和油蒸氣的混合氣體所填充。當(dāng)油罐車在加油站卸油時(shí)，隨著汽油進(jìn)入地下油罐， 液位上升，此時(shí)汽油罐中的油蒸氣就會(huì)被擠壓向外排放，進(jìn)入空氣中。一級油氣回收系統(tǒng)主要是針對這一部分逃逸蒸氣而設(shè)計(jì)， 是在油罐車卸油時(shí)采用密封式卸油減少油氣向外界溢散的裝置系統(tǒng)，其基本原理是用回氣管將逃逸的油氣重新輸送回油罐車?yán)铮?完成油氣循環(huán)的卸油過程，回收到油罐車的油氣，可由油罐車帶回油庫后再經(jīng)冷凝、吸附或膜處理等方式處理變成汽油。

二級油氣回收系統(tǒng)，即指加油油氣回收系統(tǒng)（vapor recovery system for filling gasoline）。該系統(tǒng)是指安裝在油槍上的回氣裝置，將在汽車加油時(shí)將原本會(huì)由汽車油箱溢散于空氣中的油氣， 經(jīng)由加油槍、抽氣泵匯入油罐內(nèi)。回收到油管內(nèi)的油氣通過密閉儲(chǔ)存，待下一次油罐車卸油時(shí)，通過一次回收系統(tǒng)重新輸送回油罐車?yán)铮?jīng)油罐車帶回油庫后再經(jīng)冷凝、吸附或膜處理等方式處理變成汽油。

1.3 儲(chǔ)油庫油氣回收系統(tǒng)

儲(chǔ)油庫油氣揮發(fā)的過程主要可分為三個(gè)階段，即卸油、油庫儲(chǔ)油和發(fā)油階段。雖然每一個(gè)階段中都有油氣的排放，但排放量有一定區(qū)別，通常情況下，把儲(chǔ)油階段的油氣揮發(fā)稱為小呼吸，把收、發(fā)油階段的油氣揮發(fā)稱為大呼吸。[1，2]詳細(xì)排放過程見圖1。

為了控制汽油在發(fā)油過程中的油氣揮發(fā)，一般采用油氣回收處理裝置來控制油氣對環(huán)境的污染。即在油氣回氣管路末端安裝油氣處理裝置，通過設(shè)備對油氣進(jìn)行處理，使凈化后的氣體排入大氣并符合GB20950-2007《儲(chǔ)油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

1.4 儲(chǔ)油庫幾種比較常用的關(guān)于油氣回收處理方法

1.4.1 幾種方法的介紹

（1） 吸附法

以美國喬丹公司和丹麥庫索深公司為代表的活性炭吸附裝置，目前上海中石化幾座大型油庫采用較普遍。油氣混合氣體通過分液罐分離攜帶的凝液，然后進(jìn)入處于吸附狀態(tài)的炭床（兩個(gè)炭床切換工作），烴類氣體被活性炭吸附，凈化后的氣體被排入大氣。吸附飽和的炭床采用真空解析，再通過吸收或其他方法轉(zhuǎn)變成液體汽油，實(shí)現(xiàn)油氣回收。由于經(jīng)常換活性炭，一換就是好幾噸，運(yùn)行成本較大，較適用于發(fā)油量較大的企業(yè)。

（2） 冷凝法

原理是利用烴類物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過適宜溫度范圍逐步降溫的形式，使釋放的大部分油氣蒸汽壓達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而使過飽和油氣冷凝析出形成液態(tài)汽油的回收油氣方法。缺點(diǎn)是冷卻溫度越低，汽油蒸發(fā)的回收率越高，但在冷卻工藝中要消耗很大的能源。

（3） 膜分離法

作為一種較新的油氣回收技術(shù)，含烴氣體經(jīng)加壓后送至膜分離器，在有選擇性的有機(jī)膜上，油氣比空氣具有更高的穿透性，含烴氣體被分離成兩股物流，富油物流與貧油物流。富油物流油氣再被油品吸收下來，貧油氣的滯留物經(jīng)再處理達(dá)標(biāo)后作為凈化氣體排放。

1.4.2 吸附法和冷凝法的效果比較

吸附法和冷凝法兩種技術(shù)的投資對比基本相當(dāng)，但在合理的投資和能耗范圍內(nèi)，冷凝法很容易滿足低于10g/m3的排放指標(biāo)，投資和運(yùn)行費(fèi)用都將顯著增加。而吸附法較難滿足低于25g/m3的排放指標(biāo)，同時(shí)也存在著安全隱患。

幾種油氣回收工藝都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此只有幾種工藝相結(jié)合，各取優(yōu)勢互補(bǔ)，才能更好的發(fā)揮各種工藝的優(yōu)勢。其中汽油年周轉(zhuǎn)量在10萬噸以上的大油庫均采用吸附法+冷凝處理油氣；汽油年周轉(zhuǎn)量10萬噸以下的油庫采用膜分離+冷凝法處理油氣居多，實(shí)際使用效果也十分理想。現(xiàn)在，多家小型儲(chǔ)油庫的油氣處理裝置都采用“冷凝+膜分離”這類比較成熟的方法。

吸附法+冷凝法主要針對日發(fā)油量在1000噸以上較大的儲(chǔ)油庫，其中上海某油庫日最大發(fā)油量可達(dá)2500噸每天，對應(yīng)11個(gè)汽油發(fā)油平臺(tái)。上海使用的設(shè)備主要有： JT-85120-85340-735油氣回收裝置，處理能力600m/h3。JT-85120-150-200-730油氣回收裝置，處理能力600m/h3。

根據(jù)上海某油庫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)吸附法+冷凝法的特點(diǎn)是

（1）處理效率一般：通過兩個(gè)油庫的數(shù)據(jù)分析，該方法油氣處理效率不高，僅可維持在95%左右，易超標(biāo)。

（2）進(jìn)口濃度較高：由于油庫發(fā)油量較大，進(jìn)口濃度一般維持在300g/m3左右，易保證進(jìn)口濃度。

（3）出口濃度較高：由于油庫發(fā)油量較大，最終排口濃度一般維持在20g/m3左右，不易保證出口濃度達(dá)標(biāo)。

膜分離法+冷凝法主要針對日發(fā)油量在300噸左右的較小的儲(chǔ)油庫，上海使用設(shè)備主要有WRD300 膜式冷凝油氣液化裝置，處理能力300m/h3。JYYQ- LXS-200 油氣回收裝置，處理能力200m/h3。

根據(jù)上海某監(jiān)測油庫數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)膜處理法+冷凝法的特點(diǎn)是

（1）處理效率優(yōu)量：通過兩個(gè)油庫的數(shù)據(jù)分析，該方法油氣處理效率較高，僅可維持在97%以上，不易超標(biāo)。

（2）進(jìn)口濃度不穩(wěn)定：由于油庫發(fā)油量不大，進(jìn)口濃度受油罐車數(shù)量影響，一旦油罐車停止發(fā)油，進(jìn)口濃度降低較大。

（3）出口濃度較低：由于油庫發(fā)油量較大，最終排口濃度一般維持在8g/m3以下， 易保證出口濃度達(dá)標(biāo)。

1.4.3 結(jié)合檢查設(shè)備使用情況掌握監(jiān)測重點(diǎn)

對設(shè)備處理方式了解后掌握設(shè)備使用的情況，配合檢查設(shè)備使用臺(tái)賬，了解設(shè)備是否滿足日常油氣處理需要。

結(jié)合油庫的油氣處理方式，對設(shè)備的油氣處理能力進(jìn)行了解。提前計(jì)算設(shè)備能否在滿負(fù)荷發(fā)油情況下，具備油氣回收處理的能力。

對不同處理方法的油氣處理裝置，掌握能反映該設(shè)備處理能力的最佳監(jiān)測時(shí)間。

2 結(jié)束語

加油站系統(tǒng)的油氣回收的運(yùn)行管理尤為重要。油氣處理裝置的監(jiān)測僅能代表該裝置一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行的情況，對油氣回收而言，如何在平時(shí)對加油站系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管才是關(guān)鍵。相關(guān)環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)配合環(huán)境監(jiān)察對加油站系統(tǒng)進(jìn)行不定期的抽查，檢查內(nèi)容可以包括油氣回收處理設(shè)施使用情況，要求企業(yè)提供相關(guān)設(shè)備使用維修等記錄等。

參考文獻(xiàn)

[1]李瑾.液體儲(chǔ)罐無組織排放估算方法[J].石油化工環(huán)境保護(hù)，2003，26（4）：51-53.

[2]李志民.油品儲(chǔ)存損耗的分析和建議[J].工業(yè)計(jì)量，2001，10（1）：75-77.