石油库油气回收技术研究.pdf

第 4 2卷第 6期 2 0 1 3年 1 1 月 石油化工设备 PE TRO- CHEMI CAL EQUI PMENT Vo 1 ． 4 2 No ． 6 No v． 2 O1 3 文章编号 1 0 0 0 - 7 4 6 6 2 O 1 3 O 6 0 0 8 1 一 O 4 石油库油气 回收技术研究 宋义伟 ，陈雪松 ，熊新强 ，王全 占。 ，杨智超 ，周 立贤 1 ． 中国石油集 团工程设计有 限责任公 司 华北分公 司 ，河北 任丘0 6 2 5 5 2 ； 2 ． 中国石油集 团工程设计有 限责任 公司 北 京分公司 ，北 京 1 0 0 0 8 3 ； 3 ． 中国石油天然气股份有限公司 销售分公 司，北京 1 0 0 0 0 7 摘要油气回收对环境保护和资源综合利用具有重大意义， 近年来得到广泛关注。介绍 了不同油 气回收 方案 ， 对 油气 回收技 术 的规模 和 经济 效益进 行 了论 证 。指 出应根 据 实 际情 况选 择 油 气 回收 装置， 避免造成有 害气体的转移排放 。 关键 词 油气回收；石油库；效益；环境保护 中 图分类 号 T QO 5 O ；T E 8 文 献标 志码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 - 7 4 6 6 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 2 0 S t u d y o n Oi l a n d Ga s Re c o v e r y Te c hn o l o g y o f Oi l S t o r a g e S ONG Yi we i ，CHE N Xu e - s o n g ，XI ONG Xi n q i a n g ，WANG Qu a n z h a n ， YANG Zh i c ha o ．ZHOU Li x i a n 1 ． No r t h Chi na Compa ny，Chi n a Pe t r ol e u m Eng i n e e r i n g Co ． Lt d． o f CNPC， Re n q i u 0 6 2 5 5 2 ，Ch i n a ；2 ． B e i j i n g Co mp a n y，Ch i n a Pe t r o l e u m En g i n e e r i n g Co ．L t d ． o f C NP C，B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 3 ． S a l e C o mp a n y o f P e t r o C h i n a ，B e i j i n g 1 0 0 0 0 7 ， C h i n a Ab s t r a c t Oi l r e c o v e r y d u e t o e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n a n d c o mp r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n o f r e s o ur c e s i s o f g r e a t s i gn i f i c a n c e，i n r e c e n t ye a r s wi d e a t t e n t i o n ha s be e n p a i d．The d i f f e r e n t oi l r e c o v e r y t e c h n o l o g y wa s i n t r o d u c e d，a n d t h e s c a l e a n d e c o n o mi c b e n e f i t o f o i l r e c o v e r y t e c h n o l o g y a r e di s c u s s e d ． I t i s r e c omme nd e d t ha t t he a p pl i c a t i o n of o i l a nd ga s r e c o v e r y u ni t s h ou l d c ho os e a c c o r d i n g t o a c t ua l c on di t i o n． Ke y wo r d s o i l r e c o v e r y ；o i l d e p o t ；b e n e f i t ；e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n 近年来 ， 随着我国国民经济 的快速发展 ， 成品油 消费量不断增加 。统计数据显示 ， 2 0 1 1年成 品油生 产总量合计达到 2 ． 6 6亿 t ， 其 中汽油 8 1 4 1万 t [ 1 ] 。 而汽油从炼油厂出厂到最终用户 ， 至少要经过炼油 厂、 油库 、 加油站 3次装卸 ， 整个过程会产生大量油 气损 耗 。根据 GB l 1 O 8 5 8 9 散装 液态 石 油产 品损 耗 [ 2 ] ， 油品整个输转过程 中的损耗 在 1 以上 ， 则 2 0 1 1 年就有 8 O多万 t 油气挥发到空气 中。大量 的 油气 挥 发使环 境进 一 步 恶 化 ， 同时 也 造成 极 大 的经 济损失 。根据文献E 2 3 ， 装车过程 中汽油的平均挥发 量为装车量的 1 ‰ ， 则 2 0 1 1 年仅汽油一次装车就挥 发损耗 8 ． 1 4万 t 汽油 ， 按 9 0 0 0元／ t 计算 ， 此项损 失达 7 ． 3 3亿元。 为了减少油气挥发造成的能源浪费、 环境污染 和经济损失， 各 国都在研究成品油库 和加油站油气 回收技术 。文 中对 目前国内外油气 回收技术的研究 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 6 1 0 作者简介 宋 义伟 1 9 7 7 一 ， 男 ， 河北 黄骅人 ， 工程师 ， 硕士研究生 ， 主要从事 油气集输及储运研究 和设计 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 石油化工设备 2 0 1 3 年第 4 2 卷 进展进行了综述 ， 对油气回收中存在的问题进行 了 分析， 并且提出了油气 回收设施设计时应 当注意的 相关 问题 。 1 国内外对油气排放标准的规定 美国标准规定 ， 每装 1 L汽油， 从油气收集和处 理 装置 排 出的总 有 机化 合 物 质 量 不得 超 过 1 0 mg 。 在气液 比为 1 ． 1 1的情况下 ， 美 国标准的 1 0 mg ／ L 汽油相当于 1 3 ． 7 g ／ m。 汽油。欧盟标准规定 ， 从油 气收集和处理装置排出的总有机化合物浓度不超过 3 5 g ／ m 。 GB 1 6 2 9 7 -- 1 9 9 6 大 气 污 染 物 综 合 排 放 标 准 中非 甲烷总 烃 的排 放标 准是 1 2 0 mg ／ m。 ， 该标 准明显过于严苛 ， 从 1 9 9 6 年发布以来一直没有被认 真执行 。2 0 0 7年 国家环保 总局发布 了油 品储运领 域的 3个 国家标准 ， 其 中 GB 2 0 9 5 0 --2 0 0 7 ／ 储油库 大气污染物排放标准 [ 4 规定 ， 油气 回收处理装置净 化效率不低于 9 5 ， 排放浓度在标准状态下不大于 2 5 g ／ m。 。北京市 对 油 气 回 收建 立 了地 方 标 准 ， DB 1 1 ／ 2 0 6 --2 0 1 0 储油库油气排放控制和限值规定 ] 规定油气 回收处理装置净化效率不低 于 9 8 ， 排放 浓 度 在 标 准 状 态 下 不 大 于 2 5 g ／ m。 ， 这 是 一 个 双 重 标 准 。 目前， 国内成品油库设计主要遵循文献[ 4 ] 的相 关要求 ， 北京市的成品油库设计则主要遵循文献E s ] 的相关 规定 。 2 油气 回收方案简介 目前实际中采用的油气处理的技术主要包括燃 烧法 、 吸收法、 吸附法 、 冷凝法和膜分离法[ 6 ] ， 由于 燃烧法不能回收利用油气 ， 文 中只对其余 4种方法 进行 介绍 。 2 ． 1 吸收法 本方法包括常压常温吸收法与常压低温吸收 法 。常压常温吸收法是在常压常温下， 利用馏 吸收 剂在吸收塔内与混合气喷淋接触以溶解吸收其中的 油气。常压低温吸收法是使用冷冻机将吸收液冷却 到低温 ， 然后送到吸收塔对混合气进行 喷淋吸收。 一 般采用产品汽油作 为吸收液来直接 回收油气 ， 为 了达到较高 回收率 ， 吸收液 汽油 的冷却温度要控 制在 一3 0℃以下 。 吸收法存在严重缺陷， 现在已经很少单独使用 。 欧美地区极少见到吸收法油气回收设备的应用。从 已经在用的吸收法油气 回收装置运行效果来看 ， 在 几种主要油气 回收技术 中， 吸收法的 回收率最低。 随着文献[ 4 ] 的施行， 采用吸收法的油气 回收装置很 难达标排放 。该方法仅适于油气排放控制要求不高 的地 区 。 2 ． 2 吸附 法 吸 附法油气 回收 装置是 利用 活性炭 或着其 它孔 隙率较大的物质作为吸附剂 ， 由此达到使油气与空 气分离的目的。吸附法油气 回收装置一般包括变压 吸附单元 、 分离罐和吸收塔 3个单元 。油气收集设 备收集到的油气通过密闭管线首先进入变压吸附单 元 ， 在变压吸附单元完成油气的吸附和脱附， 脱附的 油 气经 过分离 塔进 入 吸 收塔 ， 吸收 液 自塔 的顶 部 喷 淋下来 ， 与 自下而上 的纯 烃气混 合 ， 由此实 现烃在 吸 收液 中的吸 收 。 目前 ， 吸附法油气回收装置以美国乔丹公 司和 丹麦库索深公 司的产 品为代表 ， 主要采用活性炭 吸 附， 如乔丹公司于 1 9 9 5年开始将油气回收系统投入 市场并申请了相关专利 ] 。日本系统工程服务株式 会社 的硅胶 活性炭 吸附装 置和 硅胶 吸附装 置也 有 少量的应用。日本国东京都条例规定 ， 当油气的体 积分 数大 于等 于 1 时 ， 禁 止 使 用 可燃 性 活性 炭 吸 附剂 。 由于填装技术 、 解吸技术 以及活性炭本身质量 等方面存在的诸 多问题 ， 活性炭使用寿命一般在 5 ～ 1 5 a 。同时， 吸附法油气 回收装置中的转动设备 比较多 ， 炭床需要进行频繁解吸， 因此其维修量要大 于其它工艺方法 。当环境湿度过大时， 其吸附能力 会有一定程度的降低。 目前 国内吸 附法油 气 回收装置 主要采 用 的是进 口设备 ， 因为国产设备很难在活性炭的寿命方 面满 足要求 。 2 ． 3 冷凝法 冷凝法是最早 出现的油气回收技术 ， 利用冷凝 剂通过热交换器冷凝油气 ， 当冷凝气的温度低于其 露点温度时将发生冷凝 ， 由于易挥发性有机化合物 的露点温度高于空气的露点温度 ， 故对油气蒸气和 空气的混合物进行冷凝时， 大部分油蒸气会被冷凝 成液态 ， 而空气则可以通过通风 口被排出， 从而达到 分 离 的 目的。 冷 凝法 原理 简单 ， 可 以直 接 回收到油 品 ， 而且操 作安全可靠 ， 回收的烃类液体不含杂质 ， 但是投资 高、 操作费用高。美国 E D WAR D S公司的直接冷凝 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 宋 义伟 ， 等 石油库油气回收技术研究 法油气 回收装置在世界 范围内应用较多 ， 并且 申请 过专利 ] 。中石化 曾引进过该公 司的油气 回收装 置 ， 目前该装置在镇海石化公司使用 ， 回收效率超过 9 O 。 2 ． 4膜分离法 膜分离法工艺相对简单 ， 但是初期的投资费用 高 。液环压缩机和膜组件是该技术 的核心设备。压 缩机防爆性能要求极高 ， 只有德 国和美 国的少数公 司能够生产。压缩过程压力在 3 5 0 k P a ， 存在着 安 全 隐患 。 膜分离法操作简单 ， 适用范 围广 ， 不存在环境二 次污染 ， 但能耗高、 价格高 、 投资大 ， 经济性远不如其 他几种方法 。 2 ． 5 分析比较 上述 4种 油 气 回收工 艺 中 ， 目前 世界 上 采 用 较 普遍 的是碳吸附法和冷凝法 ， 吸收法在 日本应用较 多 ， 膜分 离法 目前 应用 较少 。 随着文献E 4 ] 等的实施 ， 要求抽 库油气回收处理 装置油气排放浓度更低 不大于2 5 mg ／ L 。若采用 冷凝 法 ， 要达 到该 标准 冷 凝温 度 需低 于 一l l 0℃ ， 对 设备材料要求较高， 操作费用也相应提高 ， 因此建议 采 用 吸附法 油气 回收 装置 。 3 油气 回收装 置处理规模 确定 采用式 1 来确定成品油油库 的油气 回收装 置 规模 QK∑q GLR 1 式 中 ， Q为 油气 回收 装置 规 模 ， ∑q为 所有 汽 油 发 油 鹤管排气量总和 ， m。 ／h ； K 为汽油发油 台同时工作 的系数 ， 公路发油一般取 0 ． 6 ； G L R为气液 比系数 ， 通常选 1 ． 0 ～1 ． 2 。 在进行汽车发油区设计时 ， 很多汽车发油台是 设 置 2个 甚 至 3个 汽 车 发 油 鹤 管 。而 实 际运 行 中 ， 进行 加油 的油罐 车可 能 是 单 舱 、 双 舱 或 者 三 舱装 汽 油 ， 当单舱车在具有 2个或 3个汽油装车鹤管的发 油台装油时 ， 会有 1 ～2个发油鹤管闲置， 据此计算 出的油气 回收处理装置规模会偏大 。因此 ， 建议 在 设计油气 回收处理装置规模时 ， 应考虑当地油罐 车 汽油单双舱设置的比例 ， 避免装置规模选型过大造 成 浪 费 。 经过修正后的计算公式为 其 中 Q 一K∑口 平GLR 2 q 平一 ∑ q f 式中， q 平为每个装车台的平均装车流量， q 为该舱 数油罐车装油时的流量 ， m。 ／ h ； f 为在该装车岛装 车 的某种 汽 油舱数 油罐 车 占罐 车总数 的 比例 。如在 一 个具有 2个汽油鹤管 的装车岛中， 单舱汽油罐车 和 双舱 汽油 罐车 的 比例 分 别 为 5 0 ， 则 该 装 车 岛 的 平均 装 车 流 量 q 平一 0 ．5 1 0 0 0 ．5 X 2 0 0 1 5 0 m。 ／ h 。 在一个油库内， 2个或者 3个 鹤管较多的情况 下 ， 采用式 2 计算 的油气回收装置规模较式 1 计 算的规模会小很多。如某油库共 1 1 个装车岛 ， 其 中 7个设有汽油装油鹤管， 共 1 2个汽油装车鹤管。该 油库汽油油罐车单双舱的比例分别为 7 O 和 3 O ， 则按照式 1 和式 2 计算 ， 油气 回收装置规模分别 为 7 9 2 m。 ／ h和 5 9 4 m。 ／ h ， 装 置规模 相差 2 0 0 m。 ／ h ， 投资相差约 1 0 0万元。 4 效益分析 4 ． 1经济效益 根据文献[ 4 ] 要求， 周转量 2 0万 t ／ a以上 的油 库需安装油气 回收装置 。按汽油一次装车油气损失 率 1 ． 0 ‰、 油气回收装置油气回收率 9 5 、 汽油价格 9 0 0 0元／ t 计算得到的安装油气 回收装置的收入见 表 1 。 表 1 不 同周转量油库经济效益 油气 回收装置 的主要成本包括装置费用、 安装 费用 、 人工成本 、 运行费用和维检修费用 ， 不 同油品 周转 量情 况下 油气 回收 装 置 的处 理 量 、 各 项 成 本 费 用及 回收期见 表 2 。 从表 2可看出， 当周转量为 2 O万 t ／ a时， 设置 2 0 0 m。 ／ h油气回收装置的投 资回收期约为 7 ． 2 a ； 而当周转量增加为 3 O万 t ／ a时， 设置 3 0 0 m。 ／ h油 气回收装置的投资回收期仅为 3 ． 3 a 。 4 ． 2社会效益 油气 回收对环境保护极为有益， 可极大降低装 车作业 区的油气浓度 ， 有效防止装 车过程 中挥发出 来 的油气向周 围扩散 ， 保护装车现场的环境，有利 于装车作业人员 的身体健康和安全 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 4 石油化工设备 2 0 1 3年第 4 2卷 表 2不 同周转量油库 回收期计算 5 结语 1 推广油气 回收技术符合国家 的环保要求和 日益加强的环保意识 ， 该技术的推广使用具有 明显 的社会 效益 、 环境 生态效 益和 经济效 益 。 2 应根据鹤管数量及 当地油罐车 的实际情况 设置油气 回收装置的规模 ， 不能仅根据鹤管总数进 行 设置 。设计 前应 进 行 详 细 的调 研 ， 避 免 规模 选 用 过 大而 造成不 必要 的经 济损失 。 3 建议对不 同成 品油周转量 的油库是否需要 设置油气回收装置进行详细的论证 ， 避免造成有害 气体排放的转移。 参考文献 [ 1 ] 中商情 报 网． 2 0 1 1年 中 国汽 油 消 费 量达 7 7 3 8万 吨 [ OL] ．2 0 1 2 0 3 0 9 ．h t t p ／ ／ ww w．a s k c i ．c o rn／ n e ws ／ 2 0 1 2 0 3 ／ 0 9 ／ 9 5 5 4 4 3 1 ． s h t m1 ． Bu s i n e s s I n f o r ma t i o n Ne t wo r k ． Ch i n a s Ga s o l i n e Co n s u mp t i o n Amo u n t e d t o 7 7 3 8 0 0 0 0 To n s i n 2 0 1 1 r 0L] ． 2 0 1 2 0 3 0 9 ．h t t p f www．a s k c i ．c o m／ n e ws ／ 2 0 1 2 0 3 ／ 0 9 ／ 9 5 5 4 4 3 1 ． s h t m1 ． E 2 ] G B 1 1 O 8 5 8 9 ， 散装液态石油产品损耗E s ] ． GB 1 1 O 8 5 8 9 。 L o s s o f Bu l k Pe t r o l e u m Li q u i d Pr o d u e t s E S ] ． [ 3 ] G B 1 6 2 9 7 --1 9 9 6 ， 大气污染物综合排放标准[ s ] ． GB 1 6 2 9 7 1 9 9 6。 I n t e g r a t e d E mi s s i o n S t a n d a r d o f Ai r P o l l u t a n t s [- S ] ． [ 4 ] G B 2 0 9 5 0 --2 0 0 7 ， 储油库大气污染物排放标准[ s ] ． GB 2 0 9 5 0 -- 2 0 0 7 ， E m i s s i o n S t a n d a r d o f Ai r P o l l u t a n t f o r B u l k G a s o l i n e T e r mi n a l s [ s ] ． [ 5 ] D B 1 1 ／ 2 O 6 2 O 1 O ， 储 油库 油气 排放 控制 和 限值 规定 [ S ] ． DB 1 1 ／ 2 O 6 2 O 1 O． Emi s s i o n C o n t r o l s a n d Li mi t s f o r Oi l g a s f r o m F u e l D e p o i [ S ] ． [ 6 ] 刘静 ， 李 自力 ， 孙云峰 ， 等． 国内外 油气 回收技术 的研究 进展 [ J ] ． 油气储运 ， 2 0 1 0 ， 2 9 1 0 7 2 6 7 2 9 ， 7 4 3 ． LI U J i n g ， LI Z i l i ， S UN Yu n - f e n g， e t a 1 ． Re s e a r c h Pr o - g r e s s i n Oi l Va por Re c ov e r y Te c h no l o g y W or l d wi de f J ] ． O i l Ga s S t o r a g e a n d T r a n s p o r t a t i o n ， 2 0 1 0 ， 2 9 1 0 7 26 - 7 29， 7 43 ． [ 7 ] 于勇， 谢 放华． 石 油产 品装卸 过程 中 的油气 回收 技术 [ J ] ． 化工环保 ， 2 0 0 4 ， 2 4 3 1 9 4 1 9 8 ． YU Yo n g， XI E Fa n g h u a ． Re c o v e r y Te c h n o l o g y f o r Oi l Va p our i n Loa d i ng a nd Un l oa di n g o f Pe t r ol e u m P r o d u c t s E J ] ． E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n o f C h e mi c a l I n d u s t r y ， 2 0 0 4 ， 2 4 3 1 9 4 1 9 8 ． [ 8 ] 冯展航． 油气回收技 术在储运 系统 的应用I- J - ] ． 安 全 、 健 康和环境 ， 2 0 1 1 ， 1 1 1 3 7 3 9 ． FENG Zha n - ha ng．The Appl i c a t i o n o f Va p or Re c ov e r y Te c h no l o gy i n t he St or a ge a nd Tr a ns po r t a t i on Sy s t e m[ J ] ．S a f e t y He a l t h E n v i r o n me n t ， 2 0 1 1 ， 1 1 1 3 7 - 3 9 ． E 9 ]Da v i d L Gi b s o n ．R e t u r n C i r c u i t f o r Va p o r R e c o v e r y S y s t e m US ， 5 8 7 1 5 6 8 E P ． 1 9 9 9 ． [ 1 O ] E d wa r d s R C ．Va p o r R e c o v e r y S y s t e m f o r Vo l a t i l e Li qu i ds a n d Va po r Co nde ns i ng Ap pa r a t u s f or Us e T h e r e i n US ， 4 0 2 7 4 9 5 [ P ] ． 1 9 7 7 ． 张编 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m