油气回收技术在石油库中的应用.pdf

油气回 收技术在石油库中的应用 陈 雪松 ，陈雪梅 ，郭慧军 ，卢建成 ，杨建 刚 ，张永健， 1 ． 中国石油工程设计有限责任公司北京分公司 ，北京 1 0 0 0 8 5 2 ． 华北油 田采油工艺研究院 自动化室 ，河北 任丘 0 6 2 5 5 2 3 冲 国石油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 4 ． 中国石油冀东油田分公司 ，河北 唐海 0 6 3 0 0 2 [ 摘要]由于油气回收对环境保护和资源综合利用具有重大意义， 的油气挥发情况，对不同油气回收方案的工艺流程进行系统对比， 的因素 。 [ 关键 词] 油气回收；石 油库 ；挥发损 失；环境保护 ；应用 轻 质 油 品 如 汽 油 在 生 产 、 储 存 、 运 输 和 销 售 过程 中 ， 由 于温 度 、压 力 的变 化 ，不 可 避 免的挥发出大量 的油气 ，不仅造成石油资源 的浪 费 ， 油 品质 量 下 降 ，而 且 由于 大 量 的油 蒸 气 排 入 大气 中 ，造 成 了严 重 的环 境 污 染 ， 同时 也 给 安 全 生产造成 了严重 的隐患 。因此必须对挥发的油气 进行回收处理。 我 国在 1 9 9 6 年 制定 的G B 1 6 2 9 7 1 9 9 6 大气污 染 物综合排放标准规定非 甲烷总烃最高允许排放 浓度为1 5 0 mg ／ m 。按照这一标准 ，在轻质油品的装 车 、装船 过程 中，必须采 用一 定 的油气 回收方 法 ， 以控制油气的排放浓度 。2 0 0 7 年6 月，国家环境保 护 总局颁 布 的 储 油库 大气污 染物 排放 标准 等三 项 污染物 排放 控制 标准 要求 ，储 油库等 油 品大 周转 量场合安装的油气回收处理装置应符合油气排放浓 度 ≤2 5 mg ／ L 和处理效率99 5 ％的要求。 从2 0 世纪6 0 年代开始，国外先进工业国家就将 近年来得到 了广泛关注。本文介绍了轻油装车过程产生 分析 了各方案应用中存在的一些问题以及影响回收效果 油气 回收 处理作 为 降低油 品蒸发损 耗及 防止 油气污 染 的重点技 术加 以研 究推广 ，并且对 油气 的排 放标 准加 以立法，从而促进 了油气 回收装置的推广和利 用。随着油气回收处理技术的不断发展，吸收法、 冷凝 法 、吸附法 都先后 成为 西方发 达 国家特定 时期 油品大周转量场合的主流技术方案 。 本文介绍了轻油装 车过程产 生的油气挥发情 况，对 不同的油气 回收方案工艺流程进行系统对 比分析，分析 了各 自工程应用时存在 的一些关键 问题 、 回收 效 果 和 影 响 因 素 。提 出 了本 工 程 的油 气 同收 方 案 ，并 对 设 计计 算 进 行 了介 绍 。应 用 油 气 回收装置将带来 明显的经济效益 、社会效益及 环 境效 益 。 1石油库储 运过程 中挥发 损耗量 根据GB 1 1 0 8 5 1 9 8 9 散装液态石油产品损害 标准规定，A类地区汽油存接卸、贮存 、运输、 零 售 的损耗 规定 见表 1 。 表 1 汽油储 运过程损耗 率 单位 ％ 装车 运输 项 目 贮存 输转 卸车 零售 铁路 汽车 油轮 G 0 0 k m 以下铁路 损耗率 O ． O 1 0 ． 1 7 O ． 1 0 O ． O 7 O ． O 1 O ． O l O ． 2 9 0 ． 1 6 据彭 国庆介绍 ，装车过程 中汽油 的平均挥发 量 为 装车 量 的 1 ． 3 ‰ _ l J 。根 据 统 计 ，2 0 0 7 年 汽 油 生 产量为5 9 9 4 万吨f 2 ] ，按损失率 1 ． 3 ‰计算 ，如果 采取油气 回收措施 ，2 0 0 7 年仅汽油一次装车就挥 发损耗掉7 ． 8 万吨汽油 。每吨汽油按6 0 0 0 元计算 ， 仅 一 次装车 损 耗造 成 的经 济损 失 即达4 ． 6 8 亿元 。而 汽油从炼油厂生产至最 终用户，至少要经过3 次装 卸，分别为炼油厂 、油库 、加油站 。整个过程会 产牛大量油气损 耗，造成极大 的经济损失 。同时 对环境造成极人的污染。 2油气 回收方 案的 比较 要实现油气 回收 ，关键技术 步骤 在于怎 样分离油气和 空气 。 目前 ，国内外常见的油气 回 作者简介陈雪松，男，毕业于河北农业大学，现在中国石油工 程 设计有限公司北京分公司工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2 期 陈雪松等油气回收技术在石油库中的应用 ．． 4 J ． 收方式主要包括吸附法、冷凝法 、吸收法 、膜分 离法等 。有些还含有压缩过程或几种 方法 的综 合利用。下面对这几种常见的方法进行比较。 2 ． 1 吸 收法 本方法包括两种典 型的方法 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 。该方法有两种回收 类 型 ，一 是 富 吸 收 液 可 以再 生 ，装 置 可 设 计为 一 个独立完整 的系统，适用范 围广，但 吸收液性能 要求严 格 二是富吸收液要送 回炼 油装置再加 工 处理，适 用于炼 油厂 回收油气 。如 中国石化长 岭 分公司的油气回收系统 。 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 。吸 收 液 一般 用 产 品汽 油来 直 接 回 收 油气 。 为 了达 到较 高 的 回 收率 ， 吸 收液 汽 油 的冷 却 温 度 要 控 制 在 一 3 0 ℃ 以 下 。此 时 ，系 统 需 要 制 冷 系 统 、低 温 钢 材 及 保 温 处 理 ， 投 资 及 运 行 费 用 较 高 。该 方 法 还 应 注 意 结 冰 即要 预 冷 脱 水 及 适 时 除霜 。如 果 使 用 其 它 高 效 吸 收 剂 ，可 适 当提 高 操作温度 ，但要增加解吸 、回收工艺 ，加 上制冷 曲 醐 环节，装置投资费用较高 。 吸收法油气 回收工艺 回收效率低 ，环保要求 较高时，很难达到允许的油气排放标准 。 2 ． 2吸附法 利用 活性炭 或其它孔 隙率较大 的物 质 作 为吸 附剂 ，使 油气 与空气分 离。吸附法 油气回收 装置一般包括三个单元 变 压吸附 单元 、分离罐 和吸收塔 。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 自塔顶部喷淋 下来 ，与 自下而 上 纯 烃 气 混 合 ， 由此 实 现 烃 在 吸 收 液 中 的 吸 收 。 实际上 ，吸附法油气 回收装置是吸 附法与吸收法 或冷凝法 的组合 。此方法油气回收率在9 0 ％以上， 需用两座吸附塔切换工作 ，活性炭定期更换 ，要 求轻烃脱吸设备具有较高 的承受真空 的能力 。 目 前 ，使用吸附法 比较成功 的厂家有丹麦库索深公 司和美国乔丹公司。图 1 是美国乔丹公司活性炭吸 附油气 回收工艺流程 ，该装置在 国内应用较多 ， 如中石化北 京黄 村油库 ，上海杨浦油库等均采用 该公 司 的吸 附法油 气 回收装 置 。 图 l 美国J o r d a n T e c h n o l o g i e s 公司活性炭吸 附工 艺流 程 ▲ 量■■ ■_ ■ l 网 流管线 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 4 4 一 ■ 节能减排 石 油 与 化工 设 备 2 0 1 0 年 第1 3 卷 2 - 3 冷 凝 法 冷凝法是最早 出现 的油气回收技术 ，是利用 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，故当对油气 蒸气和空气 的混合物进行冷凝时，大部分油气蒸气 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。这种方法的优点是原理较简 单，直接回收到油品；操作安全可靠，回收的烃类 液体不含杂质。缺点是投资高，操作费用高。美国 E DWAR DS 公 司的直 接冷 凝法 油气 回收 装置 在世 界 范围内应用较多 ，并申请过专利 】 。中国石化 曾引 进过该公司的油气 回收装置 ，目前该装置在镇海石 化使用，回收效率在9 0 ％以上。 2 ． 4膜 分离 法 此种方法的工艺流程是装 车排 出的油气经 过 阻火 器 后 进 入 压 缩 机 压 缩 ，经 加 压 后送 至膜 分 离器 ，在有机物选择性薄膜上 ，油气 比窄气具有 更高的穿透性 ，含烃气体被分离成两股物流 一 股富油气 的穿透物流和一股贫油气 的滞留物流 。 富油气物流 中的油气再被油 品吸收下来 ，贫油气 的滞留物流作为净化气体排放 。 膜分离法 是较 新的油气 回收技术 。这种方法 能耗高，价格高，投资大 。目前工业应用较少。 3几种处理 方法的对 比 吸收法工艺比较简单，设备投资较低，操作和 维修 费用基本 与碳 吸 附法相 当 ， 由于吸 收介质 是采 用煤油和吸收液，因此没有二次污染问题。但该工 艺的回收效果较差，采用煤油做吸收液仅能达到8 0 mg／L 的尾气排放标准，如果采用专用吸收液基本 上可以达 mJ 3 5 mg／ L 的尾气排放标准 。但 由于专用 吸收液 的使用 寿命 较短 、费用较 高 。因此 ，该工 艺 方法仅适于 油气排放 控制要 求不高地 区。 吸 附法 与 吸收法 工艺十 分相似 ，其 不 同点仅 是 采用活性炭代替了吸收液。工艺流程比较简单，对 于相对分子质量在4 0 --1 3 0 范围内的烃类气体回收 率 高 ，其排 放尾 气 中含 油气量 可 以达到 1 0 mg／L 以 下 。由于填装 技术 、解 吸技 术和 活性炭 本身质 量 的 问题，活性炭 的使用寿命在5 ～ 1 5 年之问。同时，吸 附法油气回收装置的转动设备较多，炭床需要频繁 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 有所 降低 。 冷凝法较其它油气回收工艺复杂，单纯 的制 冷剂冷 却，仅 能使排放 的贫油空气中的油气浓度 达 到 3 5 mg ／ L 水 平 ；如 果 要 达 到 1 0 mg ／ L的 环 保 要 求，则需要液氮冷却或采用尾气 发 电装置 ，增加 了维修 费用 。该工艺 的优点在于操作简单 ，适用 范 围广 ， 维修 量 小 。冷 凝 法 装 置 运行 时 ，会 产 生 一 定量 的含 油污 水 ，环 境 温度 也 会 影 响装 置 的运 行 费用 。 膜分离法操作简单，适用范 围广 ，不存在环 境二次污染 ，但装置造价较高，经济性远不如前 几 种方 法 。 上述 四种 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 的应 用 比较少 。 国 内目前使用较 多的回收工艺是活性炭吸附 法 ，冷 凝 法 使 用 也 较 多 。但 是 随着 环 保 要 求 的 进 一 步提 高，迫使冷凝法油气 回收系统进一步降低 冷媒温度 ，使得操作和维护 费用进一步提高 。使 用冷凝法油气 回收系统的用户发现 ，虽然这类系 统 的 初 期 投 入 略低 于 活 性 炭 吸 附／ 吸 收 设 备 ， 但 冷 凝 系 统 的操 作 与 维 护 费用 较 高 。 因此 ，美 国在 1 9 8 0 年 以后大量 牛产 、安装活 性炭吸 附／ 吸 收设 备 ，美 国环 保署 E P A甚至 认为 活性 炭吸 附油气 回收技术是最佳示范技术和最 易实现 的控制技术 而 加 以推广应 用 。 随着 储 油库大气污染物排放标准等标准 的 实施 ，要 求 油 库 油 气 回 收 处理 装 置 油 气 排 放 浓 度 更 低 ≤2 5 mg ／ L 。鉴 于冷 凝 法 要 达 到该 标 准 需要冷凝温度达到 一1 1 0 C以下，对设备材料要求 较 高，同时，操作费用也相应提 高，建议采用吸 附法 油气 收装 置 。 4效益分析 4 ． 1 经 济效 益 根 据 储 油库 大气 污 染 物 排 放 标 准 要 求 ， 年 周 转 量 2 0 万 吨 以上 的 油 库 需 安 装 油 气 回 收 装 置。按石油库汽油年周转量2 0 万吨，油库主要油 气损 失包括火车卸车 。储存和汽 车装车 ，一次装 车油气损失率按 1 ． 3 ‰计 算，安装油气 回收装置油 气 回收率按9 8 ％计算 ，汽油价格按8 0 0 0 元／ t 计算 ， 则安装油气回收装置每年收入如表2 所示 。 表2 年周转量2 O 万 吨油库经济效益表 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2 期 陈雪松等油气回收技术在石油库中的应用 一 4 5 一 一 套活性 炭油气 回收装置 总投资 约为4 5 0 万 元 ，年 运 行 费 用 为 8 0 万 元 ，人 员 工 资 2 4 万 元 ，则 年 利 润 额9 9 ． 8 4 万元 。考 虑 到成 品油 价 格 继续 上 涨 的趋势 ，该装置投资回收期为4 ～ 5 年 。 4 ． 2社会 效 益 油 气 回 收对 大气 环 境 保 护 极 为 有 益 ，可 大 大 降低装车作业 区的油气浓度 ，有效防止装车过程 中挥发 出的油气 向周 围扩散 ，保护 了装车现场 的 环境 ，有利于装车作业人员 的身体健康和周 围居 民的安 全 。 5结论 推广油气 回收技术符合 国家环保要求和人 民 日益增强的环保 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 。奥运 会召开前后，北京 市各油库和加油站 陆续 设置 了 油气 回收装置。根据GB 2 0 9 5 0 ． 2 0 0 7 储油库大气 污染物排放标准 的要求 ， rJ 2 0 1 1 年底全 国设市 城市和承担相应城市加油站供应 的储油库均应设 置油气 回收装置 。汽油密 闭液下装车及油气 回收 装置的实施 ，将使汽油装车技术提高到一个新水 平 ，这 将 为 降 低 汽 油 装 车 损 耗 ，减 少 大 气 污 染 ， 回收宝贵 的石油资源，做出巨大的贡献。 ◆参考文 献 [ 1 ] 彭 国庆． 浅谈 石油储运工作 中的环境 问题和对策 [ J ] ． 石油 化工环境保护 ，1 9 9 8 ， 1 5 1 - 5 6 ． [ 2 】h t t p ／ ／ ww w． c h i n a n e ws ． c o rn． c n ／ e j ／ c y z h ／ n e ws ／ 2 0 0 8 ／ 0 2 0 l ／ 1 1 5 328 7． s ht m1 ． [ 3 ] 竺柏康 ． 加 油站建设应设 置油气 回收系统[ J ] ． 石油库 与加 油站，2 0 0 3 ，1 2 2 3 5 3 6 ． [ 4 ] 童健 昆，唐 良桂_ 、油气 回收的必要性和主要油气处理设备 介绍 【 J 】 ． 石油 商技 ，2 0 0 2 ，2 0 5 2 8 ． 3 0 ． [ 5 】 张建伟． 我 国吸收法油气回收技术发展状况[ J ] ． 石油商技 ， 2 0 0 1 ， 1 9 3 21 - 2 3 ． [ 6 】 E d w a r d s R C． V a p o r R e c o v e r y S y s t e m f o r V o l a t i l e L i q u i d s a nd Con de n s i ng A p pa r a t us f or Us e The r e i n．U S 402 74 95． 1 97 7 上接3 9 页 3 ． 3 处 理故 障 阀位 置 指 示 错 误 。手 动 活 动 燃 油 控 制 阀 ，在 阀 门 电气连接 图如下 开 度 小 的 情 况 下 ， 阀 I q 很 难 活 动 ，并 且 不 能 活 动 据 姜 囊 警 于 鎏 及 阀 门 ， 重 新 测 控 制 阀 。断开控制 系统 电源 ，检 查燃 油阀，燃 油 儿 酞 匕 世 伍 』 0 。 。 图3 F D A E 电气连接图 4结束语 该机 组在 故 障排 除 前 ，只 能在 燃 油模 式 下 运行 ，机组每 天消耗燃油约2 4 吨，每吨燃油7 0 0 0 元 ，1 天的燃油费用近1 7 万元 ，六个 月即耗 费燃油 3 0 0 0 万元 。故 障排 除后 ，为油 田节约 了大笔燃料 费 ；同时为安全稳定运行提 供 了保障，经济效益 及社会效益显著 。通 过此 次实践，发现 国外 设计 的控制程序 并非无懈 可击 ，仍然存在 一些 需完 善 之 处 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m