淺談油氣回收系統工作原理

孫宜權

摘 要：揮發性有機物（volatile organic compound，VOC） 造成的光化學污染已成為我國部分城市面臨的一個重要環境問題。城市加油站的油品蒸發和儲油庫發油是VOC排放的一個重要來源。在無控制的情況下，這部分來源于加油站油品蒸發而產生的排放對環境和經濟的影響會越來越嚴重。因此深入我國加油站、儲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。

關鍵詞：加油站；儲油庫；油氣回收；揮發性有機物

引言

目前揮發性有機物（volatile organic compound，VOC） 造成的光化學污染已成為我國部分城市面臨的一個重要環境問題。城市加油站的油品蒸發和儲油庫發油是VOC排放的一個重要來源。并且油品蒸氣所含的VOC物種的化學活性非常高，因此加油站VOC排放對臭氧生成的貢獻率不容忽視。同時VOC物質自身具有很強的毒性， 且絕大多數的加油站都位于城鎮交通要道等人群相對集中地方， 存在較大的潛在危險。加油站的油品蒸發還造成巨大的資源浪費和經濟損失。因此深入我國加油站、儲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 加油站系統油氣處理技術的發展現狀

1.1 加油站系統的現狀及油氣對環境影響

難聞的汽油味一直是加油站、儲油庫的標志， 烴類物質（油氣等VOC）在大氣中易和機動車廢氣、火力發電等高溫作業排放的氮氧化物等在太陽光照作用下，發生一系列光化學反應，從而形成光化學煙霧，并引發陰霾天氣、最終影響大氣能見度、并使臭氧濃度上升，降低大氣環境質量；汽油油氣的排放是造成短期光化學污染的主要原因之一。

1.2 加油站的油氣回收系統

從已有的加油站各排放環節的排放因子可知：絕大多數的油氣排放來源于油罐車卸油和機動車加油2 個過程， 因此這2個過程是控制加油站油氣排放的關鍵。目前可以供我國選用的油氣回收系統主要有：一級油氣回收系統、二級油氣回收系統和車載油氣回收系統。常見的一級和二級回收系統。

一級油氣回收系統，即指卸油回收系統（vapor recovery system for unloading gasoline）和汽油的密閉儲存。隨著加油機不斷為汽車加油，汽油罐逐漸被放空，空余的空間就會被空氣和油蒸氣的混合氣體所填充。當油罐車在加油站卸油時，隨著汽油進入地下油罐， 液位上升，此時汽油罐中的油蒸氣就會被擠壓向外排放，進入空氣中。一級油氣回收系統主要是針對這一部分逃逸蒸氣而設計， 是在油罐車卸油時采用密封式卸油減少油氣向外界溢散的裝置系統，其基本原理是用回氣管將逃逸的油氣重新輸送回油罐車里， 完成油氣循環的卸油過程，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，即指加油油氣回收系統（vapor recovery system for filling gasoline）。該系統是指安裝在油槍上的回氣裝置，將在汽車加油時將原本會由汽車油箱溢散于空氣中的油氣， 經由加油槍、抽氣泵匯入油罐內。回收到油管內的油氣通過密閉儲存，待下一次油罐車卸油時，通過一次回收系統重新輸送回油罐車里，經油罐車帶回油庫后再經冷凝、吸附或膜處理等方式處理變成汽油。

1.3 儲油庫油氣回收系統

儲油庫油氣揮發的過程主要可分為三個階段，即卸油、油庫儲油和發油階段。雖然每一個階段中都有油氣的排放，但排放量有一定區別，通常情況下，把儲油階段的油氣揮發稱為小呼吸，把收、發油階段的油氣揮發稱為大呼吸。[1，2]詳細排放過程見圖1。

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

1.4 儲油庫幾種比較常用的關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，然后進入處于吸附狀態的炭床（兩個炭床切換工作），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變成液體汽油，實現油氣回收。由于經常換活性炭，一換就是好幾噸，運行成本較大，較適用于發油量較大的企業。

（2） 冷凝法

原理是利用烴類物質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到過飽和狀態，從而使過飽和油氣冷凝析出形成液態汽油的回收油氣方法。缺點是冷卻溫度越低，汽油蒸發的回收率越高，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，含烴氣體經加壓后送至膜分離器，在有選擇性的有機膜上，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，貧油氣的滯留物經再處理達標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的投資對比基本相當，但在合理的投資和能耗范圍內，冷凝法很容易滿足低于10g/m3的排放指標，投資和運行費用都將顯著增加。而吸附法較難滿足低于25g/m3的排放指標，同時也存在著安全隱患。

幾種油氣回收工藝都有著各自的優缺點，因此只有幾種工藝相結合，各取優勢互補，才能更好的發揮各種工藝的優勢。其中汽油年周轉量在10萬噸以上的大油庫均采用吸附法+冷凝處理油氣；汽油年周轉量10萬噸以下的油庫采用膜分離+冷凝法處理油氣居多，實際使用效果也十分理想。現在，多家小型儲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油量在1000噸以上較大的儲油庫，其中上海某油庫日最大發油量可達2500噸每天，對應11個汽油發油平臺。上海使用的設備主要有： 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。

根據上海某油庫監測數據分析，發現吸附法+冷凝法的特點是

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

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

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

膜分離法+冷凝法主要針對日發油量在300噸左右的較小的儲油庫，上海使用設備主要有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。

根據上海某監測油庫數據分析，發現膜處理法+冷凝法的特點是

（1）處理效率優量：通過兩個油庫的數據分析，該方法油氣處理效率較高，僅可維持在97%以上，不易超標。

（2）進口濃度不穩定：由于油庫發油量不大，進口濃度受油罐車數量影響，一旦油罐車停止發油，進口濃度降低較大。

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

1.4.3 結合檢查設備使用情況掌握監測重點

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

結合油庫的油氣處理方式，對設備的油氣處理能力進行了解。提前計算設備能否在滿負荷發油情況下，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，掌握能反映該設備處理能力的最佳監測時間。

2 結束語

加油站系統的油氣回收的運行管理尤為重要。油氣處理裝置的監測僅能代表該裝置一段時間內的運行的情況，對油氣回收而言，如何在平時對加油站系統進行監管才是關鍵。相關環境監測部門應配合環境監察對加油站系統進行不定期的抽查，檢查內容可以包括油氣回收處理設施使用情況，要求企業提供相關設備使用維修等記錄等。

參考文獻

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

[2]李志民.油品儲存損耗的分析和建議[J].工業計量，2001，10（1）：75-77.