油品銷售企業乙醇汽油油庫改造的分析與建議

程 琪

〔中國石化銷售股份有限公司 北京 100728〕

我國生物燃料乙醇產業的發展始于“十五”初期。2001年為了解決大量“陳化糧”處理問題，改善大氣及生態環境質量，調整能源結構，經國務院同意，啟動了生物燃料乙醇生產和應用的試點。從“十一五”起，根據形勢變化暫停了糧食燃料乙醇的發展，陸續在廣西、內蒙古、山東、河南等地建成多個非糧燃料乙醇示范項目或產業化裝置。2017年9月，經國務院同意，國家發展改革委、國家能源局等十五部委聯合下發了《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》。方案要求2017年在湖北、廣東等6省的32個市全面推廣應用車用乙醇汽油，其他地區啟動準備工作，到2020年全國基本實現全覆蓋?？傮w上看，我國車用乙醇汽油的試點工作取得了預期效果，且具有以“核準生產、定向流通、封閉推廣”的特征[1]，符合國情和歷史發展階段、行之有效的中國可再生燃料推廣模式，為進一步推廣使用車用乙醇汽油奠定了堅實基礎。

車用乙醇汽油E10的調和比例為90 %調和組分油+10 %變性燃料乙醇。乙醇汽油與普通汽油的性質有一定差異，具有水溶性、腐蝕性和溶解性，因此在儲存、接卸、調和、質量管理等方面均需要專門的配套工藝，本文對當前階段我國油品銷售企業普遍面臨的將普通儲存汽油、柴油等的油庫，改造為同時適用于乙醇汽油的油庫項目，進行了分析，并提出了相關建議，供參考。

1 乙醇汽油油庫改造的平面布置

乙醇的閃點為12℃，火災危險性屬于甲B類。根據《石油庫設計規范》(GB50074—2014)和《石油化工儲運系統罐區設計規范》(SH/T 3007—2014)變性燃料乙醇(甲B)可以與汽油(甲B)、柴油(乙B或丙A類)罐區的儲罐布置在同一個油罐組內，但由于其水溶性的差異，用于儲存變性燃料乙醇的內浮頂儲罐與汽油、柴油罐之間應設置隔堤。

在增加燃料乙醇儲運設施的改造中，變性燃料乙醇的收、發設施與油庫原有普通汽、柴油等的收發設施可以合建、接建，并宜與原有的接卸設施協調統一布置。當接卸泵房(棚)不合建、接建時，應按照相鄰甲B、乙類液體泵房(棚)之間的間距要求控制兩者的安全間距。燃料乙醇的卸車口與僅用于燃料乙醇接卸用泵的間距可均按照燃料乙醇接卸設施考慮，而不特意強調其間距要求。但當燃料乙醇卸車口與泵房(棚)臨近且泵房(棚)內含有其他用途的機泵時，應按照石油庫設計規范的要求嚴格控制乙醇卸車口與泵房的間距15 m的要求。

在多年的增加乙醇汽油儲運設施改造的實踐中，公路發乙醇汽油的泵通?？梢圆贾迷诩斜门?房)或布置在公路發油臺的首層。

2 乙醇汽油儲罐罐容的復核調整

隨著國家社會經濟的發展和能源結構的調整，市場對油品的需求結構較前些年也有了變化，汽油需求量逐年遞增，柴油的需求量出現適當下滑。油庫內的經營品種和各品種的經營需求量均要求對油庫內現有的儲罐和罐容結構進行復核以及必要的調整，調整過程應同步考慮新增變性燃料乙醇的儲存及經營需求，以使罐容的利用趨于合理。

汽油、柴油及各品種的罐容需求的復核主要依據油庫近年來的經營量數據和經營量的增長率，在綜合分析社會經濟發展情況下汽車保有量、汽車技術進步和能源替代等因素基礎上合理預測未來5至10年的經營量，按照各油品合理的年周轉次數，對各品種油品的需求罐容進行測算，并對比油庫現有罐容設置的情況做出必要調整。通常管輸油庫合理的罐容周轉次數為25～30次/年，油品鐵路運輸進庫的油庫罐容的周轉次數宜為18～20次/年。油品水路運輸進庫的油庫罐容的周轉次數宜為20～22次/年。關于需求罐容、油品經營量和油品的年周轉次數之間的關系可以按公式(1)計算。

(1)

式中：V——某油品的需求罐容，m3；

G——該油品的年經營量，t/a；

ρ——該油品的密度，t/m3；

N——油品年周轉次數，次/a；

φ——油罐的裝量系數，單位為1，內浮頂罐通常取0.8，固定頂油罐通常取0.85～0.90。

變性燃料乙醇儲罐的規模應根據乙醇汽油的經營量和存儲天數確定，其計算過程可以通過公式(2)確定。

(2)

式中：V乙醇——乙醇的需求罐容，m3；

G汽油——汽油的年經營量，t/a；

ρ汽油——汽油的密度，t/m3；

N1——油庫年經營天數，一般取350 d/a；

φ——乙醇罐的裝量系數，單位為1，內浮頂罐通常取0.8；

n——變性燃料乙醇的儲存天數，一般取7～10d。

以河北某油庫為例，其近4年的經營量數據和未來10年的預測經營量數據如表1所示。

表1 河北某油庫近4年以及未來10年的經營量預測

按照目標設計年(2028年)的經營量進行各油品需求罐容的計算結果如表2所示。此外，通過對比油庫現有罐容情況，對油庫的罐容進行適當的調整，對調整后罐容的需求滿足情況進行判斷。

表2 某油庫增加乙醇汽油儲運設施改造前、后各品種罐容情況對比表

*注：此表中的經營量為2028年的預測數據，變性燃料乙醇的儲存天數n取10d。

在乙醇汽油改造項目中，對罐容規模的全面分析并做出必要的調整是十分必要的， 其規模的計算也是該類改造的第一步。

3 乙醇汽油的儲存接卸和發油設施的改造

3.1 變性燃料乙醇接卸設施系統的設置

變性燃料乙醇的運輸入庫方式根據各油庫的情況而異，但歸納起來可以通過密閉的船舶、鐵路罐車、公路罐車運輸幾種入庫方式[2]，因質量控制難以保證，暫無管輸方式。裝運變性燃料乙醇船舶的艙內和罐車內應保持潔凈，不應有水和污垢。通常公路運輸具有調度靈活、經濟適用的特點，一般情況下均會設置乙醇的公路罐車接卸設施。關于鐵路、水路運輸入庫需要確認具體油庫和乙醇生產或供應商的運輸方式。

燃料乙醇的接卸系統，通?？梢圆捎秒x心泵接卸輔以容積泵掃艙相結合的接卸工藝，根據油庫的經營量和乙醇罐車的運輸周期，確定一次接卸變性燃料乙醇的數量。并通過運行的接卸時間，確定變性燃料乙醇接卸的流量，進而初選油庫內燃料乙醇輸送管道的口徑，通過泵揚程的計算并最終確定乙醇輸送管道的管徑、壁厚、設計壓力、設計溫度等重要參數。

乙醇接卸流量通常選擇100 ～ 360 m3/h(根據具體接卸量和允許時間確定)的管道離心泵，乙醇掃艙的流量一般選用流量30～ 60 m3/h的容積泵。在油庫的改造工程中，通常變性燃料乙醇需要專用接卸設施(如鶴管、機泵、管道等均為專用)，以方便控制油品的質量。此外乙醇的接卸泵通常選擇2臺，互為備用或1用1備用，乙醇的掃艙泵一般僅設1臺。

對于船舶自帶泵的情況，一般利用船舶自帶泵進行接卸，碼頭僅需建設乙醇輸送接收設施。對于接收變性燃料乙醇的碼頭乙醇輸送管道不應采取頂水等措施，宜采用氮氣頂球吹掃等措施，或通過控制來船的頻率，控制變性燃料乙醇在管道內的存放時間。此外，接卸系統需要密閉設置，避免水分進入引起乙醇變質。

在有條件的油庫變性燃料乙醇和車用乙醇汽油的裝卸臺宜設置遮雨棚，卸車(如罐車的)、船舶的氣相管宜安裝干燥器[3]，干燥器內宜裝設變色硅膠等干燥劑，能夠通過觀察硅膠的顏色變化及時更換。

圖1為油庫乙醇汽油在線管道調合和定量裝車與油氣回收的工藝管道及儀表流程圖。

圖1 油庫典型的比例調合與定量裝車工藝管道及儀表流程圖

2套下裝乙醇汽油鶴管與1套油氣回收鶴管

3.2 乙醇汽油調和工藝和公路發車系統

乙醇汽油調合理論上有罐調合和管道調合兩種方式，但罐調合存在增加不必要的周轉環節，油氣損耗大，易增加空氣中的水分，經調合罐周轉還會影響油品的質量。故從規范和實踐總結情況來看均推薦使用管道在線比例調合[4,5]和定量裝車系統。變性燃料乙醇和組分汽油均在公路發油時通過各自的發貨泵和管道分別將變性燃料乙醇和組分汽油輸送至發油臺，經各自的流量計、電液閥，在發油控制器的控制下按比例調合成車用乙醇汽油，并在發油控制器的控制下定量向汽車油罐車發油。

管道在線調合系統中存在雙泵單鶴管和雙泵多鶴管兩種工藝。采用工藝主要取決于油庫原有公路發油系統的情況。若原有汽油公路發油系統為雙泵單鶴管，乙醇汽油調和宜采用雙泵單鶴管工藝(1臺組分汽油泵和1臺變性燃料乙醇泵對應1套乙醇汽油下裝公路發油鶴管)；若原有發油系統為雙泵多鶴管工藝，則宜采用雙泵多鶴管工藝(1臺組分汽油變頻泵和1臺變性燃料乙醇變頻泵對應多套乙醇汽油下裝公路發油鶴管)。一般在雙泵多鶴管情況下，最多支持4套鶴管。單套乙醇汽油鶴管的發油能力以90～95 m3/h為佳，即原有組分汽油公路發油泵的流量85 m3/h和變性燃料乙醇9.44 m3/h，也有一大批油庫原有汽油發油泵的流量為60 m3/h，在滿足油庫公路發油能力需求的情況下可以按此匹配變性燃料乙醇公路發油泵(6.67 m3/h)，總的乙醇汽油發油能力約為66.7 m3/h。

公路發油系統變性燃料乙醇發油泵的揚程理論上應與組分汽油泵保持一致，但在實際應用中發現變性燃料乙醇發油泵的揚程宜略高于組分汽油泵的揚程，以確保變性燃料乙醇能夠順利地注入組分汽油管道而進行混合。

根據當前規范，汽油的裝載系統應采用密閉裝車系統，結合早些年的使用經驗應采用密閉效果好的下裝鶴管和下裝油氣回收鶴管配合使用，口徑宜為DN100 mm。

關于已有油氣回收裝置的油庫，應復核油庫乙醇汽油改造后油氣回收處理裝置的適應性，對于處理量和排放濃度均略有問題的油庫應聯系油氣回收廠家對原有的油氣回收系統進行必要的升級。對于原有油氣回收處理裝置處理能力有一定裕量，且適應增加乙醇汽油儲運設施改造后處理量有需求的油庫，理論上可不做調整。

4 乙醇汽油的質量管理

4.1 乙醇汽油儲運設施的材料選擇

由于變性燃料乙醇具有溶脹性、較強的溶解性，對部分金屬材料具有微腐蝕性、吸水性和乙醇汽油因含水量超過限度后會出現相分離等特點[6]。

若直接與變性燃料乙醇接觸的設備設施不耐乙醇，一方面容易導致設備的損壞，另一方面也會對乙醇的質量造成影響，因此在油庫乙醇汽油儲運設施改造項目中，需要注意選材必須符合要求。

在選材設計中與變性燃料乙醇以及乙醇汽油接觸的金屬材料不應使用鍍鋅材料、銅制品；聚合物中不應使用聚氨酯材料。可以選用鋁、碳鋼、不銹鋼等金屬材料；可以選擇縮醛樹脂、尼龍、聚丙烯、聚四氟乙烯、玻璃纖維增強塑料等聚合物材料；可以選用丁晴橡膠、氟橡膠、硅氟橡膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠、維通等彈性體材料[7]。

在乙醇汽油儲運設施改造項目的設備采購中，對各設備均需與供應商或廠家約定其供貨需適應乙醇及乙醇汽油介質，并復核設備的供貨材料是否符合耐油防靜電與耐乙醇的特性。

4.2 乙醇汽油儲運設施改造的有關要求

車用乙醇汽油中的水含量與相分離溫度直接相關。當水(質量分數)在0.3 %時，-24 ℃就會產生相分離[6]，乙醇和水將從乙醇汽油中分離出來，產生分層，使乙醇汽油不能正常燃燒，造成車輛“趴窩”。 考慮到車用乙醇汽油的生產、運輸、儲存及加入汽車油箱后的時間因素，規定變性燃料乙醇中水的(體積分數)≤0.8 %，車用乙醇汽油中水的(質量分數)不大于0.20 %[8]。在乙醇汽油改造項目的施工、運行和運輸等環節嚴控嚴防水分進入乙醇汽油是控制乙醇汽油質量的重要方面。

4.3 乙醇汽油相關質檢設備的升級

乙醇汽油的性能指標主要包括抗爆性(辛烷值)、蒸發性(餾程、飽和蒸氣壓)、氧化安定性(誘導期、膠質)、腐蝕性(硫含量、博士試驗、銅片腐蝕、水溶性酸堿)、環保指標(苯含量、芳烴含量、烯烴含量)、含氧化合物(乙醇含量、其他有機含氧化合物)、金屬含量(錳、鐵、鉛含量)和其他一些重要指標如水分。

乙醇汽油改造油庫需根據質檢室等級補充相應的質檢項目，其中B級質檢室需要增加“變性燃料乙醇酸度”、“變性燃料乙醇pHe值”、“車用乙醇汽油水分”；A級質檢室在B級質檢室增加檢測項目的基礎上尚需增加“變性燃料乙醇水分”和“車用乙醇汽油乙醇含量”兩項檢測項目。

5 乙醇汽油的安全環保管理

5.1 乙醇汽油油庫的消防系統

由于變性燃料乙醇屬于水溶性介質，在泡沫滅火系統設置時，首先應該對油庫的泡沫滅火系統進行必要的更換，選用抗溶性泡沫。此外，對于原有油庫的消防系統僅滿足2002版《石油庫設計規范》(GB50074)的要求，改造中需要對油庫涉及改造的油罐組進行消防冷卻水系統(流量、供給強度、冷卻時間等)和泡沫滅火系統(泡沫混合液的流量、供給強度等)進行復核計算以滿足新版《石油庫設計規范》(GB50074—2014)的要求。新老規范的差異主要體現在冷卻水噴淋時間增加了50 %及增加了移動冷卻水量，泡沫混合液需要100 %的富余量。

5.2 乙醇汽油油庫的可燃氣體檢測系統

由于變性燃料乙醇屬于甲B類介質，故在乙醇儲罐、乙醇泵組(棚、房)及乙醇卸車位附近增設可燃氣體檢測，對于原有汽車公路發油車位缺少可燃氣體檢測報警器的位置應予以增設。并將報警信號送入可燃氣體檢測報警系統，在安監工作站集中顯示報警。

5.3 乙醇汽油油庫的污水處理

由于乙醇的水溶性，乙醇汽油所產生的污水含有乙醇，油庫的油污水處理裝置無法處理，需要運送至污水處理廠進行處理。但由于乙醇系統密閉，基本上不產生油污水。在乙醇儲罐清罐檢修等作業中產生的部分含乙醇的污水宜收集并運送至污水處理廠處理[5]。

6 結束語

在國家部署在全國范圍推廣應用車用乙醇汽油的戰略背景下，為推動這項利國利民的重要舉措落到實處，銷售企業油庫應從自身的實際情況出發，解決好油庫乙醇汽油儲運設施改造過程中的共性和個性問題。本文僅通過總結此前多年的油庫改造經驗，圍繞銷售企業油庫乙醇汽油儲運設施的改造系統地闡述了該過程中的一些注意事項，提出了相關的合理化建議，可為今后面臨的眾多類似項目的實施提供借鑒和參考。