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石油庫(kù)油氣回收技術(shù)研究

文檔作者：宋義偉陳雪松熊新強(qiáng) 王全占楊智超周立賢文檔來(lái)源： (1．中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 3．中國(guó)石油天然氣股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月19日
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第42卷第6期
2013年11月
石油化工設(shè)備
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．42 No．6
Nov．2O13
文章編號(hào)：1000-7466(2O13)O6—0081一O4
石油庫(kù)油氣回收技術(shù)研究
宋義偉 ， 陳雪松 ，熊新強(qiáng) ，王全占。，楊智超 ，周立賢
(1．中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司，河北任丘062552；
2．中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100083；
3．中國(guó)石油天然氣股份有限公司銷(xiāo)售分公司，北京 100007)
摘要：油氣回收對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用具有重大意義，近年來(lái)得到廣泛關(guān)注。介紹了不同油
氣回收方案，對(duì)油氣回收技術(shù)的規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了論證。指出應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇油氣回收
裝置，避免造成有害氣體的轉(zhuǎn)移排放。
關(guān)鍵詞：油氣回收；石油庫(kù)；效益；環(huán)境保護(hù)
中圖分類(lèi)號(hào)：TQO5O；TE8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B doi：10．3969／j．issn．1000-7466．2013．06．020
Study on Oil and Gas Recovery Technology of Oil Storage
SONG Yi—wei ，CHEN Xue-song ，XIONG Xin—qiang ，WANG Quan—zhan ，
YANG Zhi—chao ．ZHOU Li—xian
(1．North China Company，China Petroleum Engineering Co．Ltd．of CNPC，
Renqiu 062552，China；2．Beijing Company，China Petroleum Engineering Co．Ltd．
of CNPC，Beijing 100083，China；3．Sale Company of PetroChina，Beijing 100007，China)
Abstract： Oil recovery due to environmental protection and comprehensive utilization of re—
sources is of great significance，in recent years wide attention has been paid．The different oil re—
covery technology was introduced，and the scale and economic benefit of oil recovery technology
are discussed．It is recommended that the application of oil and gas recovery unit should choose
according to actual condition．
Key words：oil recovery；oil depot；benefit；environmental protection
近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，成品油
消費(fèi)量不斷增加。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011年成品油生
產(chǎn)總量合計(jì)達(dá)到2．66億t，其中汽油8 141萬(wàn)t[1]。
而汽油從煉油廠出廠到最終用戶(hù)，至少要經(jīng)過(guò)煉油
廠、油庫(kù)、加油站3次裝卸，整個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量油
氣損耗。根據(jù)GB l1O85—89《散裝液態(tài)石油產(chǎn)品損
耗》[2]，油品整個(gè)輸轉(zhuǎn)過(guò)程中的損耗在1 以上，則
2011年就有8O多萬(wàn)t油氣揮發(fā)到空氣中。大量的
油氣揮發(fā)使環(huán)境進(jìn)一步惡化，同時(shí)也造成極大的經(jīng)
濟(jì)損失。根據(jù)文獻(xiàn)E23，裝車(chē)過(guò)程中汽油的平均揮發(fā)
量為裝車(chē)量的1‰ ，則2011年僅汽油一次裝車(chē)就揮
發(fā)損耗8．14萬(wàn)t汽油，按9 000元／t計(jì)算，此項(xiàng)損
失達(dá)7．33億元。
為了減少油氣揮發(fā)造成的能源浪費(fèi)、環(huán)境污染
和經(jīng)濟(jì)損失，各國(guó)都在研究成品油庫(kù)和加油站油氣
回收技術(shù)。文中對(duì)目前國(guó)內(nèi)外油氣回收技術(shù)的研究
收稿日期：2013-06—10
作者簡(jiǎn)介：宋義偉(1977一)，男，河北黃驊人，工程師，碩士研究生，主要從事油氣集輸及儲(chǔ)運(yùn)研究和設(shè)計(jì)工作。
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· 82 · 石油化工設(shè)備 2013年第42卷
進(jìn)展進(jìn)行了綜述，對(duì)油氣回收中存在的問(wèn)題進(jìn)行了
分析，并且提出了油氣回收設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的
相關(guān)問(wèn)題。
1 國(guó)內(nèi)外對(duì)油氣排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定
美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每裝1 L汽油，從油氣收集和處
理裝置排出的總有機(jī)化合物質(zhì)量不得超過(guò)10 mg。
在氣液比為1．1：1的情況下，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的10 mg／L
汽油相當(dāng)于13．7 g／m。汽油。歐盟標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，從油
氣收集和處理裝置排出的總有機(jī)化合物濃度不超過(guò)
35 g／m 。
GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)
準(zhǔn)》 中非甲烷總烴的排放標(biāo)準(zhǔn)是120 mg／m。，該標(biāo)
準(zhǔn)明顯過(guò)于嚴(yán)苛，從1996年發(fā)布以來(lái)一直沒(méi)有被認(rèn)
真執(zhí)行。2007年國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布了油品儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)
域的3個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中GB 20950-2007／(儲(chǔ)油庫(kù)
大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[4 規(guī)定，油氣回收處理裝置凈
化效率不低于95 ，排放濃度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不大于
25 g／m。。北京市對(duì)油氣回收建立了地方標(biāo)準(zhǔn)，DB
11／206-2010((儲(chǔ)油庫(kù)油氣排放控制和限值規(guī)定》 ]
規(guī)定油氣回收處理裝置凈化效率不低于98 ，排放
濃度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不大于25 g／m。，這是一個(gè)雙重
標(biāo)準(zhǔn)。
目前，國(guó)內(nèi)成品油庫(kù)設(shè)計(jì)主要遵循文獻(xiàn)[4]的相
關(guān)要求，北京市的成品油庫(kù)設(shè)計(jì)則主要遵循文獻(xiàn)Es]
的相關(guān)規(guī)定。
2 油氣回收方案簡(jiǎn)介
目前實(shí)際中采用的油氣處理的技術(shù)主要包括燃
燒法、吸收法、吸附法、冷凝法和膜分離法[6 ]，由于
燃燒法不能回收利用油氣，文中只對(duì)其余4種方法
進(jìn)行介紹。
2．1 吸收法
本方法包括常壓常溫吸收法與常壓低溫吸收
法。常壓常溫吸收法是在常壓常溫下，利用餾吸收
劑在吸收塔內(nèi)與混合氣噴淋接觸以溶解吸收其中的
油氣。常壓低溫吸收法是使用冷凍機(jī)將吸收液冷卻
到低溫，然后送到吸收塔對(duì)混合氣進(jìn)行噴淋吸收。
一般采用產(chǎn)品汽油作為吸收液來(lái)直接回收油氣，為
了達(dá)到較高回收率，吸收液(汽油)的冷卻溫度要控
制在一30℃以下。
吸收法存在嚴(yán)重缺陷，現(xiàn)在已經(jīng)很少單獨(dú)使用。
歐美地區(qū)極少見(jiàn)到吸收法油氣回收設(shè)備的應(yīng)用。從
已經(jīng)在用的吸收法油氣回收裝置運(yùn)行效果來(lái)看，在
幾種主要油氣回收技術(shù)中，吸收法的回收率最低。
隨著文獻(xiàn)[4]的施行，采用吸收法的油氣回收裝置很
難達(dá)標(biāo)排放。該方法僅適于油氣排放控制要求不高
的地區(qū)。
2．2 吸附法
吸附法油氣回收裝置是利用活性炭或著其它孔
隙率較大的物質(zhì)作為吸附劑，由此達(dá)到使油氣與空
氣分離的目的。吸附法油氣回收裝置一般包括變壓
吸附單元、分離罐和吸收塔3個(gè)單元。油氣收集設(shè)
備收集到的油氣通過(guò)密閉管線首先進(jìn)入變壓吸附單
元，在變壓吸附單元完成油氣的吸附和脫附，脫附的
油氣經(jīng)過(guò)分離塔進(jìn)入吸收塔，吸收液自塔的頂部噴
淋下來(lái)，與自下而上的純烴氣混合，由此實(shí)現(xiàn)烴在吸
收液中的吸收。
目前，吸附法油氣回收裝置以美國(guó)喬丹公司和
丹麥庫(kù)索深公司的產(chǎn)品為代表，主要采用活性炭吸
附，如喬丹公司于1995年開(kāi)始將油氣回收系統(tǒng)投入
市場(chǎng)并申請(qǐng)了相關(guān)專(zhuān)利 ]。日本系統(tǒng)工程服務(wù)株式
會(huì)社的硅膠+活性炭吸附裝置和硅膠吸附裝置也有
少量的應(yīng)用。日本國(guó)東京都條例規(guī)定，當(dāng)油氣的體
積分?jǐn)?shù)大于等于1 時(shí)，禁止使用可燃性活性炭吸
附劑。
由于填裝技術(shù)、解吸技術(shù)以及活性炭本身質(zhì)量
等方面存在的諸多問(wèn)題，活性炭使用壽命一般在5
～ 15 a。同時(shí)，吸附法油氣回收裝置中的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備
比較多，炭床需要進(jìn)行頻繁解吸，因此其維修量要大
于其它工藝方法。當(dāng)環(huán)境濕度過(guò)大時(shí)，其吸附能力
會(huì)有一定程度的降低。
目前國(guó)內(nèi)吸附法油氣回收裝置主要采用的是進(jìn)
口設(shè)備，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)設(shè)備很難在活性炭的壽命方面滿
足要求。
2．3 冷凝法
冷凝法是最早出現(xiàn)的油氣回收技術(shù)，利用冷凝
劑通過(guò)熱交換器冷凝油氣，當(dāng)冷凝氣的溫度低于其
露點(diǎn)溫度時(shí)將發(fā)生冷凝，由于易揮發(fā)性有機(jī)化合物
的露點(diǎn)溫度高于空氣的露點(diǎn)溫度，故對(duì)油氣蒸氣和
空氣的混合物進(jìn)行冷凝時(shí)，大部分油蒸氣會(huì)被冷凝
成液態(tài)，而空氣則可以通過(guò)通風(fēng)口被排出，從而達(dá)到
分離的目的。
冷凝法原理簡(jiǎn)單，可以直接回收到油品，而且操
作安全可靠，回收的烴類(lèi)液體不含雜質(zhì)，但是投資
高、操作費(fèi)用高。美國(guó)EDWARDS公司的直接冷凝
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第6期 宋義偉，等：石油庫(kù)油氣回收技術(shù)研究
法油氣回收裝置在世界范圍內(nèi)應(yīng)用較多，并且申請(qǐng)
過(guò)專(zhuān)利 ]。中石化曾引進(jìn)過(guò)該公司的油氣回收裝
置，目前該裝置在鎮(zhèn)海石化公司使用，回收效率超過(guò)
9O 。
2．4 膜分離法
膜分離法工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但是初期的投資費(fèi)用
高。液環(huán)壓縮機(jī)和膜組件是該技術(shù)的核心設(shè)備。壓
縮機(jī)防爆性能要求極高，只有德國(guó)和美國(guó)的少數(shù)公
司能夠生產(chǎn)。壓縮過(guò)程壓力在350 kPa，存在著安
全隱患。
膜分離法操作簡(jiǎn)單，適用范圍廣，不存在環(huán)境二
次污染，但能耗高、價(jià)格高、投資大，經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)不如其
他幾種方法。
2．5 分析比較
上述4種油氣回收工藝中，目前世界上采用較
普遍的是碳吸附法和冷凝法，吸收法在日本應(yīng)用較
多，膜分離法目前應(yīng)用較少。
隨著文獻(xiàn)E4]等的實(shí)施，要求抽庫(kù)油氣回收處理
裝置油氣排放濃度更低(不大于25 mg／L)。若采用
冷凝法，要達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)冷凝溫度需低于一ll0℃ ，對(duì)
設(shè)備材料要求較高，操作費(fèi)用也相應(yīng)提高，因此建議
采用吸附法油氣回收裝置。
3 油氣回收裝置處理規(guī)模確定
采用式(1)來(lái)確定成品油油庫(kù)的油氣回收裝置
規(guī)模：
Q=KΣq GLR (1)
式中，Q為油氣回收裝置規(guī)模，Σq為所有汽油發(fā)油
鶴管排氣量總和，m。／h；K 為汽油發(fā)油臺(tái)同時(shí)工作
的系數(shù)，公路發(fā)油一般取0．6；GLR為氣液比系數(shù)，
通常選1．0～1．2。
在進(jìn)行汽車(chē)發(fā)油區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，很多汽車(chē)發(fā)油臺(tái)是
設(shè)置2個(gè)甚至3個(gè)汽車(chē)發(fā)油鶴管。而實(shí)際運(yùn)行中，
進(jìn)行加油的油罐車(chē)可能是單艙、雙艙或者三艙裝汽
油，當(dāng)單艙車(chē)在具有2個(gè)或3個(gè)汽油裝車(chē)鶴管的發(fā)
油臺(tái)裝油時(shí)，會(huì)有1～2個(gè)發(fā)油鶴管閑置，據(jù)此計(jì)算
出的油氣回收處理裝置規(guī)模會(huì)偏大。因此，建議在
設(shè)計(jì)油氣回收處理裝置規(guī)模時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)赜凸捃?chē)
汽油單雙艙設(shè)置的比例，避免裝置規(guī)模選型過(guò)大造
成浪費(fèi)。
經(jīng)過(guò)修正后的計(jì)算公式為：
其中
Q 一KΣ 口平GLR (2)
q平一Σ qf
式中，q平為每個(gè)裝車(chē)臺(tái)的平均裝車(chē)流量，q 為該艙
數(shù)油罐車(chē)裝油時(shí)的流量，m。／h；f 為在該裝車(chē)島裝
車(chē)的某種汽油艙數(shù)油罐車(chē)占罐車(chē)總數(shù)的比例。如在
一個(gè)具有2個(gè)汽油鶴管的裝車(chē)島中，單艙汽油罐車(chē)
和雙艙汽油罐車(chē)的比例分別為50 ，則該裝車(chē)島的
平均裝車(chē)流量q平一0．5× 100+ 0．5 X 200—
150(m。／h)。
在一個(gè)油庫(kù)內(nèi)，2個(gè)或者3個(gè)鶴管較多的情況
下，采用式(2)計(jì)算的油氣回收裝置規(guī)模較式(1)計(jì)
算的規(guī)模會(huì)小很多。如某油庫(kù)共11個(gè)裝車(chē)島，其中
7個(gè)設(shè)有汽油裝油鶴管，共12個(gè)汽油裝車(chē)鶴管。該
油庫(kù)汽油油罐車(chē)單雙艙的比例分別為7O 和3O ，
則按照式(1)和式(2)計(jì)算，油氣回收裝置規(guī)模分別
為792 m。／h和594 m。／h，裝置規(guī)模相差200 m。／h，
投資相差約100萬(wàn)元。
4 效益分析
4．1 經(jīng)濟(jì)效益
根據(jù)文獻(xiàn)[4]要求，周轉(zhuǎn)量20萬(wàn)t／a以上的油
庫(kù)需安裝油氣回收裝置。按汽油一次裝車(chē)油氣損失
率1．0‰ 、油氣回收裝置油氣回收率95 、汽油價(jià)格
9 000元／t計(jì)算得到的安裝油氣回收裝置的收入見(jiàn)
表1。
表1 不同周轉(zhuǎn)量油庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益
油氣回收裝置的主要成本包括裝置費(fèi)用、安裝
費(fèi)用、人工成本、運(yùn)行費(fèi)用和維檢修費(fèi)用，不同油品
周轉(zhuǎn)量情況下油氣回收裝置的處理量、各項(xiàng)成本費(fèi)
用及回收期見(jiàn)表2。
從表2可看出，當(dāng)周轉(zhuǎn)量為2O萬(wàn)t／a時(shí)，設(shè)置
200 m。／h油氣回收裝置的投資回收期約為7．2 a；
而當(dāng)周轉(zhuǎn)量增加為3O萬(wàn)t／a時(shí)，設(shè)置300 m。／h油
氣回收裝置的投資回收期僅為3．3 a。
4．2 社會(huì)效益
油氣回收對(duì)環(huán)境保護(hù)極為有益，可極大降低裝
車(chē)作業(yè)區(qū)的油氣濃度，有效防止裝車(chē)過(guò)程中揮發(fā)出
來(lái)的油氣向周?chē)鷶U(kuò)散，保護(hù)裝車(chē)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，有利
于裝車(chē)作業(yè)人員的身體健康和安全。
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· 84 · 石油化工設(shè)備 2013年第42卷
表2 不同周轉(zhuǎn)量油庫(kù)回收期計(jì)算
5 結(jié)語(yǔ)
(1)推廣油氣回收技術(shù)符合國(guó)家的環(huán)保要求和
日益加強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，該技術(shù)的推廣使用具有明顯
的社會(huì)效益、環(huán)境生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
(2)應(yīng)根據(jù)鶴管數(shù)量及當(dāng)?shù)赜凸捃?chē)的實(shí)際情況
設(shè)置油氣回收裝置的規(guī)模，不能僅根據(jù)鶴管總數(shù)進(jìn)
行設(shè)置。設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，避免規(guī)模選用
過(guò)大而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
(3)建議對(duì)不同成品油周轉(zhuǎn)量的油庫(kù)是否需要
設(shè)置油氣回收裝置進(jìn)行詳細(xì)的論證，避免造成有害
氣體排放的轉(zhuǎn)移。
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