北京市油庫加油站油氣回收分析及經濟性評價

石力

摘要：油品尤其是汽油由于蒸發作用不僅會造成油品損耗、質量降低從而影響企業的經濟效益，而且還會由于蒸發的油氣污染環境、危害人體健康，造成安全隱患。解決這些問題的一個有效途徑就是使用油氣回收技術，把蒸發的油品蒸汽收集起來，經過回收裝置的整合處理，重新制成石油產品的過程。本文對北京市油庫和加油站目前的油氣回收系統做了比較分析，并對油氣回收裝置的經濟性進行了分析，給出了油庫和加油站油氣回收的建議方法和方案。

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.

關鍵詞：油氣回收；加油站；油庫

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

中圖分類號：TU249.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0037-04

0 引言

油氣回收技術可以細分為兩種，即油氣收集和回收[1]。油氣收集：在不改變油氣的氣相形態的情況下，在裝、卸、加油過程中，將油箱或油罐等容器出口排放的油蒸汽收集起來，轉存到油槽、油罐的空間或其他容器里。油氣回收：將收集起來的氣態油氣加以處理變為液態，從油蒸汽還原為液態汽油，從而可重新使用。以上兩種技術是不同的兩個過程，有先后順序。目前通常所指的加油站油氣回收系統基本上屬于油氣收集系統。產油企業更關注的是控制汽油在生產、儲存和利用過程中的油氣蒸發并開發能及時回收利用蒸發油氣的技術或設備。應對油品蒸發損耗，除了要改變汽油儲罐結構，還應研制開發油氣回收技術（設備），這些油氣回收技術（設備）是基于冷凝法、膜分離法、吸（脫）附法、吸收法而開發的。

西方發達國家早在20世紀70年代就已采用油氣回收裝置，并制定了極其高標準的油氣排放法律和法規[2]。如美國在20世紀90年代初期，就要求石油企業每裝卸1噸汽油過程中排放的油氣中含油品的量不允許大于100g/t、20g/t、35g/t，三個標準適應于不同的地區和人口密集程度地區。在美國，所有的煉油廠、油庫和加油站必須建立油氣回收系統；歐盟和日本也隨著美國的步伐，在2000年左右普遍采取了油氣回收措施。

國外工業廠商制造了開發了成套的活性炭吸附法、貧油吸收法和冷凝法油氣回收裝置。國內相關企業與國外企業進行學習，引起其技術。中石化北京設計院在1970s年就開始了油氣回收裝置，并在燕山石化公司進行了應用。在此基礎上，1980s年又建成了吸收法的油氣回收裝置，并使用至今。由于各方面的原因，國內這種技術的普及推廣比較差。80年代末期，中石化引進了冷凝法處理油氣，冷凝法裝置于1999年在鎮海煉化建設完成，目前使用情況很好，有示范作用[3]。

從掌握的資料來看，油氣回收技術一直是多學科交叉的重點研究課題。從1994年開始，江蘇工業學院的開發人員就開始了這方面的研究[4]，目前由該院研制開發了國內第一套完全擁有自主關鍵技術及材料的油氣回收設備，具有技術先進、價格低廉特點。此油氣回收成套裝置已在九江石化投入使用，據介紹這套設備在鐵路罐車裝油過程中，可將揮發油氣中的95%還原成汽油。另外，大慶石化在其裝油四棧橋采用了TL-600型油氣回收環保裝置，經一年時間的使用表明：罐口油氣排放濃度小于120mg/m3，符合國標《大氣污染物綜合排放標準》GB1629-1996中相應規定，改善了環境，并可回收產生油氣95%以上。再有，西安新竹實業有限責任公司與德國GKSS及大連歐科力德公司合作，引入膜技術，開發膜法油氣回收裝置在上海靈廣加油站成功應用，據介紹，該回收設備可以回收99%以上的油氣，并將油氣的排放濃度降到35g/Nm3以內，達歐洲、美國標準[12，13]。

從北京地區成品油流通的實際情況來看，油氣損耗主要發生在火車、汽車油罐車在裝卸、運輸過程中，油庫及加油站內油罐在靜態儲存過程中，以及油罐收發油過程中。北京現階段的油氣回收工作應該主要研究油品在油庫、加油站內的損耗和在油罐車運輸過程中的損耗。限于所掌握的資料范圍，本文主要針對油庫和加油站油氣回收系統進行研究，主要研究了油庫、加油站目前使用的油氣回收系統應用效果，結合北京地區油庫、加油站的實際情況，推薦選擇合適的油氣回收方法。

1 北京市油庫的油氣回收現狀

北京市各石油公司的油氣回收項目實施較早，不斷地發現并努力解決問題，為其他城市油庫、加油站進行油氣回收提供了實際工作經驗和一定的參考數據。另外，北京市作為首都，對環保要求更為嚴格，制訂了一系列控制油氣排放的標準和油氣回收的政策。因此，本節將主要介紹北京市油庫和加油站實施油氣回收的基本情況，包括北京市油庫加油站概況及油氣回收裝置改造、相關法規標準、油氣回收技術的選擇。

北京市目前共有油庫32座，具體情況詳見表1。

1.1 儲油罐改造

國內外都使用內浮頂罐或拱頂罐對汽油進行儲存，且內浮頂罐只采用了一次密封爾未使用二次密封。如中石化北京地區油庫儲存汽油均使用具有一次密封的內浮頂罐。

國內很多的內浮頂罐是由固定頂罐改造而來的，內浮頂罐的造價比外浮頂油罐低，油氣排放濃度小于70g/m3，遠小于固定頂罐大小呼吸時排放油氣濃度。

1.2 油氣回收裝置建設

中石化北京石油公司黃村油庫建設了一臺活性炭吸附法的油氣回收裝置，裝置處理量為300方/小時，但因為鶴管密閉性的問題，實際運行未達到預期效果。北京長辛店油庫和石樓油庫也采用了吸附法進行油氣回收，效果良好，但前期投入成本較高。

1.3 裝油方式改進

底部裝車方式是減少油氣產生的一項方法，但如都采用此種方式，需要對所有的油庫和裝油工藝進行改造，每個油庫的改造費高達1500多萬。因此此種方法存在經濟障礙，只能通過控制裝車時的油氣排放實現油氣回收。

目前，采取的方法主要由對油罐車頂部鶴管進行局部改造，該方法的優點是：解決了頂部裝車過程密閉不嚴的問題，頂部裝車設備可以繼續使用，油罐車的改動也小，總體費用比進行底部裝車改造有大幅降低。

1.4 北京市油庫油氣回收案例評價

本節根據中石化北京石油分公司黃村油庫的油氣回收系統的運行數據，分析其經濟和社會效益。中石化北京石油分公司黃村油庫通過引進美國的油氣回收系統，減少了油氣揮發。其運行數據見表2。

由對運行數據的計算分析可知，油氣回收裝置的使用產生了顯著的經濟和社會效益，如下所述：

①在排放有害氣體方面，油氣直接排放的濃度在一般情況下均大于10000毫克/立方米，經過油氣回收后排放濃度小于設計標準1000毫克/立方米。

②在環境保護方面，使用油氣回收裝置前，揮發的油氣會損害工人及附近居民的身體健康。使用油氣回收裝置后，油氣揮發量明顯減少，空氣質量提升，職工和居民的健康有所改善。

③在安全運行方面，油氣濃度下降使油庫的安全性得到大大提高。

④在經濟效益方面，油氣回收量約為30×104升/年，經濟效益很可觀，尤其是在油價緊俏的當下。

2 北京市加油站的油氣回收現狀

北京市目前共有加油站1105座。按城區劃分：城八區73座，城鎮56座，國道省道48座。按五環為界劃分：五環內有站48座，五環外129座。按土地性質分：國有出讓或劃撥48座，其余129座均為集體土地。同時，在國有土地的48座站中，中石化特許站還有28座，另外20座為自營或中石油特許站。具體情況見表3。

2.1 一級油氣回收系統

從安全方面考慮，北京市市區內不允許存在一級加油站，因此市內加油站的油罐體積為30方以下，埋深基本在4米到5日之間。由于北京地下水層比較淺，在這個深度，已經接觸到地下水層，存在污染地下水的風險。部分加油站的加油機和油罐都是半地下的，且油罐都是常壓罐，因此大部分不符合油氣回收的工藝要求。

油罐車向加油站的油罐進行卸油后，加油站人員需要打開人孔進行相應的檢尺工作，此外還需要定期對油罐進行檢尺和檢水。油罐內的抽油泵在工作時，會振動，長期的振動會導致蓋板松動，密封不嚴，造成油氣泄漏，因此現有埋地油罐人孔的設計和密封不適合進行油氣加壓儲存。

2.2 二級油氣回收系統

在加油的過程中，使用的加油槍是帶有回氣裝置的，氣液比一般為：1.0：1.10-1.0：1.2，由于有回氣裝置，所以加油槍的流量受到限制，一般不大于40升/分。

《加油站油氣排放控制和限值》中要求，加油站油氣回收系統的埋地回氣管坡度不小于百分之一，100米的加油站，兩端落差將達到1米。但是現在很多加油站的油罐和加油機位置已經固定，空間有限，無法鋪設新的管線達到相應標準，改造存在較大的困難。

2.3 三級油氣回收系統

在北京的各家石油銷售企業下轄的加油站油氣回收系統中，大多數采用的是比較保守的三級油氣回收系統，采用膜法的回收很少。只有少數的三元石油加油站、中石油北京銷售的天壇東路加油站采用了膜法。膜法油氣回收技術因為其占地面積小，運行費用低和安全性高等優點，未來將成為加油站油氣回收裝置主力軍。

為了支持和落實北京三個地方標準的要求，各家石油企業從保護環境，減少霧霾的大局出發，做了大量有利于油氣回收的工作。但同時也面臨著資金投入巨大的壓力，因此在選擇油氣回收技術和方案上，應平衡回收效果和經濟效益。

2.4 北京市加油站油氣回收案例評價

由北京市某加油站的運行數據（見表4）可以看出油氣回收效果很好，油氣經過回收裝置的進出口以后，有約97%的烴類、74%的硫化氫、69%的甲硫醇和100%的丁硫醇被去除，使得出口氣體中的輕烴和有害氣體大大減少，不但提高了經濟效益，而且減少了有害氣體排放，有利于環境保護。

3 北京市油氣回收方案經濟性評價

科學技術得到認可并推廣，與它能帶來的經濟和社會效益是分不開的，下文以北京某油庫為例進行分析。該油庫所處地區為B類地區，油罐均為內浮頂罐，汽油年周轉量為20萬方，設定回收的氣液比為1：1.15，則油氣處理量為23萬方。

3.1 油品損耗分析

根據來油流量，油品損耗主要發生在以下幾個階段：①裝卸油；②油罐的大呼吸，小呼吸損耗；③公路發油時的損耗。

3.2 資金應用

油氣回收技術的資金主要投入了以下幾個方面：①購買設備和建設裝置；②裝置運行的費用；③維護保養費用。

3.3 效益分析

使用油氣回收技術后產生的利益主要有一下幾個方面：①避免了環保部門的經濟性懲罰；②回收油氣的經濟價值。表6給出了四種技術的經濟收益。

從表5和表6中可以看出，隨著油氣技術的成熟和油價的不斷上漲，油庫和加油站的油氣回收效益十分可觀。

4 北京市油氣回收技術的選擇

4.1 北京市油庫油氣回收技術選擇

在對北京市各石油企業及各油氣回收技術的具體性能指標進行調查統計獲得數據的基礎上進行的，它是以北京市的實際情況為前提條件的，故適于北京地區的石油企業實施油氣回收方案的使用。所以，中國石油天然氣集團公司華北銷售分公司主要使用吸附法對油庫油氣進行回收。為了驗證技術選用的合理性，選擇了北方油庫和石樓油庫作為試點，兩個油庫的油氣回收裝置運行一段時間后，政府環保部門的監測數據將對結果進行分析，評價出效果更好，更為經濟合理的方式。

4.2 北京市加油站油氣回收技術選擇

根據國內外實際應用效果，膜分離法回收技術在加油站油氣回收系統中占據了絕對優勢，因此中國石油天然氣集團公司華北銷售分公司在加油站的油氣回收中均采用了此種技術。首先采用10個試點站作為試點，將歐美膜分離法、國內膜分離法、壓縮冷凝加進口膜分離法、壓縮冷凝加國產膜分離法、冷凝吸附法即無三階段處理等方法在這些試點加油站進行試點，驗證了回收技術選擇的合理性和經濟性。

5 結論與建議

一種先進的、合理的和經濟的油氣回收技術，需要選擇合理的試點進行試驗，而后才能大規模的開展。

通過調查北京市實施油氣回收的情況可知，在實際執行過程中可能還會遇到各種各樣的問題，這就需要在實際執行中不斷發現問題，并加強有針對性的理論和技術研究，在探索中尋找更好的解決辦法。另外還發現，北京市地方標準中規定：油氣排放濃度在標準狀態下不大于25g/m3和回收率不低于98%。事實上這是一個矛盾的標準。排放濃度和回收率存在一定的制約關系，一般情況下，排放濃度達到要求的時候，回收率卻未必能達到要求。因此一些國家通常只采用一項標準，要么規定回收率，要么限定排放濃度。相對于排放濃度達到25g/m3，回收率達到98%要更為嚴格，使標準在執行過中出現一些問題。因此，針對回收率和濃度之間關系進行理論研究將有助于油氣回收方案的順利執行。油氣回收是油品儲運工作者和油品經營管理者的一項長期而艱巨的工作。一方面，既有許多油氣回收和控制理論和技術需要研究和探討；另一方面，又需在生產實踐中多做扎實的具體工作。同時，還需加強方案實施的監督和管理，才能使油氣回收項目達到經濟有效的目的，使油氣揮發得到有效防治，使大氣環境質量獲得改善。

參考文獻：

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[4]黃維秋，袁旭，趙書華.活性炭吸附汽油蒸氣動力學性能測定[J].油氣儲運，2001，20（10）：39-42.