油气回收技术发展现状及其在我国的应用前景.pdf

热点专题 油气田环境保护 第 16 卷第 1 期 1 油气回收技术发展现状 及其在我国的应用前景 李巨峰 1 陈义龙1 李斌莲1 李羽中1 李秀珍1 贺丙恩2 （1.中国石油环境监测总站;2.中石化北京燕山分公司炼油厂第一作业部） 摘 要 重点介绍了油气回收的必要性及目前国际上通用的几种油气回收技术和方法， 并对油气回收技术 在我国的应用前景进行了预测。油气回收技术是一个系统工程，在设计和选型时，应该注意油气收集系统和油 气回收装置的同等重要性。 关键词 油气回收技术 油气收集系统 油气回收装置 应用前景 1 油气回收的必要性 汽油等轻质油品在装车等过程中会产生大量的 油气蒸气。 散装液态石油产品损害标准 （GB 11085 1989）规定，汽油通过铁路罐车、汽车罐车和油轮 装车（船）的损耗率分别不得大于 1.7‰、1.0‰和 0.7‰。这意味着 1 m 3 汽油通过铁路罐车、汽车罐车 和油轮装车时，分别损失 1.7 L、1.0 L 和 0.7 L 都是 符合国家规定的。根据大庆石化分公司的统计，如果 没有油气回收系统， 给汽油一次火车装车的油品损失 约占装车总量的 1.49‰左右。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‰ [1]。另据 中国石油和中国石化两大石油公司的公司年报， 2004 年中国石油和中国石化汽油生产量分别为 2386.6 万 吨 [2]及2358万吨[3]， 合计4744.6万吨。 按损失率1.3‰ 计算，如果不采取任何油气回收措施，2004 年两大 石油公司仅汽油一次装车就挥发损耗掉 6.16798 万 吨汽油。 实际上汽油从炼油厂生产出来到最终的用户 手中，一般要经过 4 次装卸。 油品的蒸发不但造成油品损耗、资源浪费、质量 下降，而且由于大量油气排入大气，严重污染环境， 同时也产生了严重的安全隐患。另外，蒸发的油气对 装卸车操作人员的身体危害非常严重， 油气主要成分 为丁烷、戊烷、苯、二甲苯、乙基苯等，多属致癌物 质。油气被紫外线照射以后，会与空气中其他气体发 生一系列光化学反应，形成毒性更大的污染物。 随着国民经济的发展， 国家对油气的排放已经开 始有序管理。目前国家环保总局正在制订石油及成 品油储存销售业污染物排放标准 ，要求石油及成品 油储存销售的各个环节必须密闭；商务部制订的成 品油批发、仓储企业经营管理技术规范2005 年征求 意见稿中，要求油气回收装置尾气排放执行大 气污染物综合排放标准 （GB162971996） ，非甲烷 总烃最高允许排放浓度为 120 mg/m 3。 防止汽油蒸发损耗以及控制其对环境污染的方 法可分为四种一是加强管理，完善制度，改进操作 措施；二是抑制油品蒸气排放，如内浮顶罐的大量推 广应用；三是焚烧排放气；四是集气回收排放气。显 然第二种方法对大量的车船装卸作业及固定顶罐收 发作业很难有所作为，而第三点是不经济的。可见在 当今油品收发作业（车、船、罐等）日益频繁及能源 日益紧张的情况下，在加强管理的同时，开展油气回 收工作非常必要。 2 油气回收技术方法 目前常用的油气回收技术从原理上分为 4 种， 即 吸收法、冷凝法、吸附法及膜分离法。 2.1 吸收法 [4，5] 易挥发油气蒸气从吸收塔的底部进入， 与从塔顶进 入的向下流或喷淋的吸收液形成对流接触， 大多数油气 被吸收液吸收， 剩余的气体排入大气。 这种方法回收效 果直接受吸收剂影响。 目前， 国内外应用的吸收法有两 种，即常压常温吸收法和常压冷却吸收法。 ◆ 常压常温吸收法对吸收剂性能要求严格，在我国 和日本都有应用案例。 江苏工业学院黄维秋博士等研 ────────── 李巨峰，1997 年毕业于西南石油学院应用化学专业，获硕士学位。现担任中国石油环境监测总站分析与检测室主任，工程师，中国石油勘探开发研究院 在读博士。通讯地址河北省廊坊市 44 号信箱，065007 2 2006 年 3 月 油气田环境保护 热点专题 制的吸收剂 2005 年在中国石化九江石化分公司得到 成功应用。 ◆ 常压冷却吸收法最早由丹麦库索深公司开发，并 于 1983 年申请专利。由于冷液体的分压远低于油气 蒸气的分压，且液体的质量较蒸气重，故大部分的易 挥发有机化合物蒸气不能保持气相， 易被吸收到液相 中。但方法要求吸收塔在 0℃以下运行，需加入除冰 剂（如甲醇）以防止吸收塔发生堵塞；另外轻质易挥 发性有机化合物组份（如甲烷）不易被吸收。 2.2 冷凝法 [6，7] 冷凝法的基本原理是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。 2.3 吸附法 [8] 吸附法的原理是利用活性炭等吸附剂吸附油气 中的烃。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， 目前常用的吸附剂 有活性炭和硅胶；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，与自下而上纯烃气 混合，由此实现烃在吸收液中的吸收。目前，常用的 吸收液有汽油、柴油。实际上，吸附法油气回收装置 是吸附法与吸收法的组合。 也有的厂家将吸附法与冷 凝法组合 [7]。 吸附法油气回收技术在欧洲和北美普遍应用。 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。 2.4 膜分离法 [9] 膜分离技术的基本原理是利用了高分子膜对油 气的优先透过性的特点，让油气-空气的混合气在一 定的压差推动下经膜的“过滤作用”使混合气中的 油气优先透过膜得以“脱除”回收， 而空气则被选择 性地截留。 膜片为复合结构， 由三层不同的材料构成。 表层为致密的硅橡胶层，很薄，厚度小于 1μm，起分 离作用。 中间层的材料为聚丙烯腈， 最下层为无纺布， 这两层结构疏松，主要起支撑作用，以增强膜片的机 械强度。 与传统的卷式和中空纤维式膜组件相比，德国 BORSIG 公司的膜组件是由数十个近似圆环状的膜袋 并排套封在一起，中间自然形成一个开孔的中心管， 然后装入桶状容器中而制成。 膜袋是由两张膜片中间 夹上格网，然后在膜袋中间开孔，四周密封而制成。 这样的设计使膜的渗透侧流道变短，流速可调，一方 面减少了压力损失，另一方面也可防止膜内产生静 电，消除了爆炸的可能性，使膜组件更高效、安全。 组件工作时，进料气在膜片两侧的压差推动下， 从膜袋外渗透入膜袋内侧，然后由中心管收集排出。 未渗透的气体则由组件的另一端排掉。 由于油气通过 膜片的渗透速率远大于空气， 从中心管流出的膜的渗 透气为富集油气， 从尾气端流出的未渗透气则是部分 脱除了油气的净化空气。 膜法 1988 年开始使用，至今全球已经安装 150 多套。 通过单一的膜法分离处理排放的废气中非甲烷 总烃量可以达到 35～5g/Nm 3。 随着全球环保意识的增强， 各国对油气回收装置 尾气排放要求也越来越严， 单一的一种油气回收技术 和工艺，逐渐显露出其缺点。例如，对于尾气中非甲 烷总烃允许排放标准，瑞士最初执行的是 35 g/Nm 3， 所以当初安装了许多套活性炭再生吸附法油气回收 装置；但 2002 年后瑞士执行更加严格的标准 150 mg/Nm 3，单一的活性炭再生吸附法不再能够满足要 求， 目前大多数在原有的活性炭再生吸附法油气回收 装置前增加膜分离工艺。 3 油气回收系统的应用前景 3.1 应用现状和展望 我国从 70 年代，已有研究机构开始油气回收的 研究， 并在北京东方红炼油厂建立了吸收法的工业实 验装置；80 年代中石化从国外引进了冷凝法、吸收 法和吸附法的油气回收装置各一套，分别在天津、上 海和太原的油库使用， 但当时由于大家对油气回收的 重要性认识不够，这些装置都没有正常使用。其中太 原的引进装置至今没有投产， 天津的引进装置在 1998 年转让给了镇海石化 [7,10]。 近年来， 随着我国经济的发展和人民生活水平的 提高，汽油的需求量越来越大，随着全社会环保意识 以及有关法规的健全， 油气回收技术已经在我国得到 有效应用。 中国石油天然气股份有限公司已经将油气 热点专题 油气田环境保护 第 16 卷第 1 期 3 回收工作列入“十一五”规划， 目前正组织有关单位 对油气回收技术和油气回收系统进行调研。 中国石化长岭炼油厂、齐鲁石化胜利炼油厂、北 京黄村油库等单位于 90 年代相继安装了常温轻柴油 吸收油气回收装置；2004 年，大庆石化分公司炼油 厂安装了一套有机溶剂吸收法油气回收装置， 用于回 收火车装车产生的油气； 华东销售分公司分别在上海 上中和灵广 2 个加油站安装了膜法油气回收系统。 目 前，这几套装置都取得了一定的社会和经济效益。 3.2 在设计和选型时，应该注意的问题 ◆ 成品油油气进行回收是一个系统工程，要系统化 统筹部署。设计油气回收系统时要全盘考虑、统一部 署， 也就是要从成品油集输到销售可能产生油气的各 个环节抓起， 包括 炼油厂成品油储油罐、 装车栈桥， 配送中心储油罐、装卸车栈桥，加油站卸加车等。另 外，油气收集系统和油气回收装置要同步进行。 ◆ 油气收集系统必须密封性好、安全性高、自动化 程度高。油气收集系统对油气回收装置是致关重要 的，只有通过油气收集系统收集到一定压力的油气， 油气回收装置才能正常工作。目前，我们的油罐车大 多是顶部装油，油罐车罐口口径不一，市场上新、老 汽车车型复杂，汽车油箱的进油口形状不统一，大多 数装车栈桥按顶部装油设计等。 这些都给我们在设计 和选择油气收集系统时带来一定的困难。 ◆ 油气回收装置和系统的建设起点要高。商务部制 订的 成品油批发、 仓储企业经营管理技术规范2005 年征求意见稿中要求油气回收装置尾气排放执行 大气污染物综合排放标准 （GB 16297-1996） 。根 据大气污染物综合排放标准 （GB 16297-1996） ， 1997 年 1 月 1 日起新建、扩建、改建的污染源非甲 烷总烃最高允许排放浓度为 120 mg/m 3。这就要求我 们安装的油气回收装置排放的尾气中非甲烷总烃浓 度不能超过 120 mg/m 3。所以，我们设计和选择的油 气回收装置工艺要本着安全第一、技术先进、经济适 用的原则， 在保证排放尾气达标的前提下尽可能节约 投资、占地和运行费用，特别要注意选择较成熟的工 艺和有实践经验的厂商， 另外要在处理过程中不再产 生新的污染物。 3.3 国家应该制定相应的激励政策和标准 油气回收系统要在我国得到真正有效应用， 国家 相关部门应制定相应的激励政策和标准。 ◆ 制定激励政策，鼓励企业积极开展油气回收工作 西方发达国家为了鼓励企业积极开展油气回收工作， 建立了一系列配套优惠政策。 例如丹麦政府对于安装 有油气回收装置的企业，出售 1m 3 汽油，其中 1.5L 油气免税。 我国台湾对于实施油气回收的单位给予财 政补贴。 应根据中国国情， 组织国家相关部门制定相应的 政策，以鼓励企业积极开展油气回收工作。 ◆ 制定切实可行的油气回收装置尾气排放标准 西 方发达国家早在 70 年代就已经使用油气回收装置。 这些国家对烃类气体的排放都有严格的法规。1993 年，欧共体要求非甲烷总烃允许排放标准为 35 g/m 3。 2002 年，德国政府提出非甲烷总烃允许排放标准为 150 mg/m 3。目前，丹麦和瑞士执行 150 mg/Nm 3的非甲 烷总烃允许排放标准。 而我国早在 1996 年实施的 大 气污染物综合排放标准（GB 16297-1996） ， 要求 1997 年 1 月 1 日起新建、扩建、改建的污染源非甲烷总烃 最高允许排放浓度为 120 mg/m 3。实际上执行这项指 标非常困难。目前，欧洲安装的大多数油气回收装置 很难满足尾气非甲烷总烃浓度小于 120 mg/m 3的要求。 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.石油化 工环境保护,1998,151～56 [2] 中国石油天然气集团公司 2004 年度报告 [3] 中国石油化工股份有限公司 2004 年度报告 [4] 黄 维 秋 等 . 蒸 发 油 气 回 收 技 术 的 研 究 . 油 气 储 运,1999,18837～40 [5] 张建伟.我国吸收法油气回收技术发展状况.石油商 报,2001,19321～23 [6] 彭国庆.冷凝法回收油气问题的探讨.石油化工环境保 护,1999,130～33 [7] 郝保良.实施油气回收的必要性和技术方案的探讨.石油 化工管理干部学院学报,2002,27269 [8] 张宏等.活性炭吸附法油气回收系统在石油库的应用.安 全、健康和环境,2004,7 [9] 王连军等.膜技术在油气回收过程中的应用.现代化 工,2004,241251～54 [10]赵世健.油气回收的必要性和技术方案的探讨.石油商 报,2000,18626～29 （收稿日期 2005-10-31） 编辑 黎 英 ABSTRACTABSTRACT ENVIRONMENTAL PROTECTION OF OIL oil-gas recovery system; oil-gas gathering unit; applied prospect Applied Study of Water On-line Automatic Monitoring System（4） Du Weidong Li Jufeng Zhang Fang Zhao Qing Li Binlian PetroChina Environmental Monitoring Centre ABSTRACT In order to monitor pollution source and exactly predominate the pollution emission, the PetroChina Environmental Monitoring Centre studied the On-line Automatic Monitoring Systems OAMS for controlling water quality. The on-line monitoring system for pollution emission has been installed. The situations of applied study about OAMS are introduced. KEY WORDS water monitoring; pollution source; on-line automatic monitoring system; applied achievement Question of Law in Environment Protection of Chinese Petroleum Industry （7） Dong Wenbing1 Hao Hongmei2 （1.School of Humanities and Social Science, China University of Petroleum；2.School of Law, Huaqiao University） ABSTRACT Petroleum industry has played a major role in energy resources industry. There are a large number of pollutants discharged in oil-gas production. The environmental pollution of petroleum industry is complicated and serious. It is pointed that the laws for environmental protection in petroleum industry are very important. Generally speaking, the initial legal system has been ed, but some contents need to be improved, such as making laws, cuting laws, establishing plans to dispose of the pollution accidents, creating mechanism of public message. KEY WORDS petroleum industry; environment protection; laws; legal system Development of Management System for Effectively Reducing Enterprise Risk（12） Jia Suhong Safety and Environment Department of Daqing Refining and Chemical Company ABSTRACT There are some risks in every part of production management to any enterprises in the procedure of China national economy involved into the international integral economy. Those enterprises are all facing the complex and fierce international competition. According to the advanced scientific management standards, effectively avoiding risks of enterprises becomes the focus to every enterprise. The development, implement and improvement principles of the quality-health-safety system and environmental control management system are discussed. The necessary and operating possibility to establish control system for avoiding risks of diversified enterprises are analyzed. A new management system by combining several standard systems is presented. KEY WORDS enterprise risk; management