摘要：營口港鲅魚圈港區一港池成品油及液體化工品儲運工程于2005年4月開工建設，到2006年6月竣工并投入試生產。此后，作者針對港口罐區油氣產生的主要環節，以及國內外的相關防治措施和工程實際建設內容情況進行了詳實的調研，在此基礎上對營口港鲅魚圈港區一港池成品油及液體化工品儲運工程設置油氣回收設施的可行性進行論證，以期為主管部門和同類建設工程提供參考。
　　關鍵詞：港口罐區、設置油氣回收、綜述
　　1我國油氣回收行業的發展與意義
　　油氣回收是指對儲、運、銷環節裝卸汽油過程發生的油氣污染采取的治理和回收利用措施。20世紀70年代，國內石油系統科研單位和企業開始研究油氣回收技術和產品。然而，經過三十年漫長的發展，我國至今還沒有形成規模的油氣回收行業，也沒有較成熟的油氣回收產品市場或有名氣的油氣回收產品品牌。直到2007年國內油氣回收行業才得以迅猛發展。一方面，相應的國家法律法規、執行標準連續頒發，國家發改委、科技部、環保部等政府部門配套的管理方案、實施細則、技術導則陸續出臺，對油氣回收行業發展的指導文件、扶持政策也不斷完善；另一方面，奧運會的召開有力地推動了油氣污染的治理和油氣的回收利用。京、津、冀地區部分油庫、加油站安裝了油氣回收處理裝置，全國的油氣回收行動邁出了很大步伐。
　　1.1我國油氣回收行業的發展歷程及現狀
　　油氣回收行業發展歷程20世紀70年代，國內石油系統科研單位和企業開始研究油氣回收技術和產品。最初有中石化北京設計院在東方紅煉油廠建立的工業實驗裝置；中石化撫研院在撫順石油三廠開展油氣回收與減少損耗的研究。80年代初期，上海石油公司科技部與江蘇石油化工學院儲運系師生合作，以楊樹浦油庫日本善丸公司設備問題為案例研究油氣回收技術，開發了新吸收法油氣回收技術和專用吸收劑。還有中石化洛陽設計院與長嶺煉油廠合作建成了吸收法油氣回收處理裝置。1987年，桂林石油公司向桂林市科委申請立項組織石油、化工、制冷、機械等多個專業人員研制冷凝吸收式油氣回收裝置，經過小試、中試，1992年完成大型樣機并在桂林羊角山油庫成功運行，通過了科技鑒定和專利授權。90年代后期，上海藍泓科技公司開發的人工制冷油氣回收裝置在上海耀華加油站投用。
　　上海維高環保科技有限公司也進行了冷凝回收的樣機試驗。80年代原商業部中國石油公司（現中石化銷售公司）從國外引進了采用冷凝法、吸收法、吸附法的油氣回收裝置各一套，分別設在天津、上海、太原的油庫使用。其中只有冷凝法裝置的使用效果較好，并于1998年9月調撥到鎮海煉油廠。1998年，廣東泰登公司引進了國外加油站一次、二次油氣回收產品。2000年之后國內相繼從美國、德國等公司進口了多套油氣回收設施。但進口裝置價格高昂，安裝調試周期漫長（有的兩、三年甚至六、七年都不能正常運行），而且一些裝置投用后達不到供應商事前承諾的效果，造成國內的有關企業不得不接連派員出國進行考察等，這些情況促進了國內環保企業開發油氣回收技術和產品的積極性。
　　1.2油氣回收技術的意義和價值
　　1.2.1有利于人類的健康
　　汽油揮發物有很多，大多是對人體有極大損傷的，比如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等，不僅有損失，據可靠研究表示還有很大的毒性，這些毒性中以苯最高。苯為致癌物，會導致基因問題，最大可能會引起白血病。安裝油氣回收裝置的加油站，其油氣回收率可達到95%以上，對人體的傷害可以得到控制和避免。
　　1.2.2對環境保護和可持續發展的好處很大
　　加油站油氣的排放除對人類的健康有直接影響外，還間接對環境造成二次污染。近年來，全球環境急劇惡化的前提下，如何實現環境與能源的可持續發展已經成為了一個人類日益關注的問題，而環境問題中有一部分就是油氣污染造成的。近幾年來我國針對成品油銷售環節揮發排放的污染，國家環保等有關部門明確規定：“應保證油料運輸、儲存、銷售等環節的可靠性和安全性，防止由于上述環節的失誤造成對環境的污染。
　　1.2.3節約能源和損耗
　　油氣的排放還可能造成資源的極大浪費，根據日本資源能源廳有關資料統計，目前加油站采用的一般的密閉卸油工藝年平均汽油損耗量為860g／m3，而具有油氣回收功能的加油站采用密閉卸油時，油氣損耗量僅為45g／m3。日本資源能源廳的另一份調查報告介紹，油罐車向加油站地下油罐卸油時，平均每接收lm3的汽油，損耗1．08kg，由加油站向汽車油箱裝汽油時，平均每罐裝lm3的汽油，損耗1．44kg【1】。所以油氣回收設備除了可以降低油氣污染，還可以減少油量損失，因此加油站設置油氣回收設備，可謂兼顧環保與經濟雙重成效【2】。
　　2港口罐區油氣產生環節及主要防治對策分析
　　2.1港口罐區裝卸流程及油氣產生環節分析
　　碼頭成品油儲罐工程的油氣揮發主要發生在卸火車階段、儲油階段和收發油階段。以下針對各個環節進行具體說明。
　　（1）卸火車階段
　　目前成品油的運輸主要以火車為主，卸油時會有部分油氣揮發排放，又因油氣在卸油過程中主要處于負壓狀態，故其排放量較小。
　　（2）儲罐“小呼吸”
　　儲罐區罐內油品則沒有收發作業靜止儲存情況下，隨著外界氣溫、壓力在一天內的升降周期變化，罐內氣體空間溫度、油品蒸發速度、油氣濃度和蒸汽壓力也隨之變化，這種排出油蒸氣和吸入空氣的過程造成的油品損失叫“小呼吸”損耗，通常也叫油罐靜止儲存損耗。
　　（3）儲罐“大呼吸”
　　油罐在進行收發作業時，由于油面的升降變換引起油罐內氣體空間變化，進而帶來氣體壓力的升降變化，使混合油氣排出或外界空氣吸入，這個過程所造成的損耗叫油罐“大呼吸”損耗，有時也叫油罐動態損耗。
　　（4）油品裝車損耗
　　裝車時油品從伸入車內的鶴管中高速流出，對槽車內壁和油品表面造成強烈的沖擊，使液體噴射、飛濺，引起槽車內油品液面強烈波動和攪拌，加速了成品油表面的蒸發速度，高濃度的油氣很快充滿槽車的氣體空間，隨著成品油液面的上升高濃度油氣被排出車外，由此形成了裝車損耗。
　　（5）油品裝船損耗
　　裝船采用管道輸送，油品從插到油艙底部的管道進入油艙。油船裝卸之前，油艙里油氣的濃度通常是均勻的。裝汽油時油艙中氣體含0～20%(V)的油氣，甚至可超過50%。
　　2.2油氣控制措施
　　2.2.1儲罐“小呼吸”損耗控制
　　對于“小呼吸”損耗，油罐“小呼吸”損耗的產生主要與氣體空間高度和大氣溫差有關。因此,要減少“小呼吸”損耗、應從減小氣體體積和油罐表面的溫差著手,主要措施如下。
　　(1)使用浮頂罐或內浮頂罐,選用合適的密封裝置。對于易揮發的輕質油品,宜儲存在浮頂罐或內浮頂罐中。
　　(2)高溫季節對油罐適當延長淋水期。。據統計,在高溫時,采用淋水的辦法可以減少90%的油品蒸發損耗。對處于不同地區的油罐,應根據當地實際天氣情況,在適當的時機對油罐進行淋水,并適當的確定淋水時間以達到最佳效果【3】。
　　2.2.2儲罐“大呼吸”損耗控制
　　(1)盡量選擇在降溫時收油。由于在降溫時罐內氣體因溫降而收縮,使蒸氣分子凝結加快或蒸發減慢,因此進油時罐內排除的氣體量必然少于進油量,致使損耗量比升溫時大量減少【4】。另外,在油罐進油時應盡量加大泵的排量,使油品在進油過程中來不及大量蒸發,從而減少損耗。同時,在安排油罐進油時,應優先安排剛排空的儲罐。
　　(2)應盡緩慢進行油罐發油操作。這樣可使罐內氣體濃度下降較為遲緩,以避免或減少發油結束后出現回逆呼出損耗。
　　(3)采用浮頂罐。現有浮頂罐罐內壁防腐施工工藝運行段僅做除銹處理,從而減小了罐內壁的表面積,降低儲罐內壁的粗糙度,進而減少原油在罐壁上的附著。當浮頂罐發油時,浮頂下沉,暴露在空氣中的原油量也就隨之減少。
　　(4)采用密閉收發油技術。將油罐、管路及位于零發油灌裝場地的油罐車視作一個整體,將油蒸氣密封起來,盡量減少油蒸氣的逸出。
　　2.2.3裝車損耗控制
　　（1）采取液下裝車。輸油管管口能夠直接到達槽車底部，且油品從管口側向水平流出，不僅大大減輕了對車壁的沖擊而且極大的降低了液流對油品液面的強烈沖擊和攪拌作用，使槽車內氣體空間的油氣濃度長時間保持在一個較低的水平，只是在裝車即將結束時才達到最大濃度，可以較好地降低裝車的油品損耗【5】。
　　（2）限制流速。裝車速度快，油槽車內氣體空間油氣濃度上升也快，裝車損耗大。為減小這種不利影響，裝車時可以限制流速。
　　（3）密閉裝車。為了解決高濃度油氣不斷從槽車帽口逸出而造成損耗，采取密閉裝車。
　　（4）及時封車。裝完車后應逐一上升鶴管并立即封車，然后進行下一節作業。避免在作業時先全部升完鶴管后再逐一施封，盡量縮短槽車的敞口時間從而減少輕質油品的揮發損耗。
　　（5）使用油氣回收裝置。槽車內產生的油氣通過密封蓋內側的氣相出口匯集到油氣線輸送到油氣回收裝置進行回收。
　　2.2.4裝船損耗控制
　　（1）在油輪裝油時，通過周期性的增壓使鍋爐貧氧廢氣保持在油艙的油面上。在卸油時，不斷地將鍋爐貧氧廢氣送至油艙，以確保艙中為惰性氣體，減少油氣損耗并排除爆炸的危險。
　　（2）泡沫屏障。裝石油前，在油艙石油的表面上，加上一層水溶性泡沫，可避免在裝油的過程中造成油氣逸散時對大氣的污染。
　　（3）使用油氣回收裝置。通過設置油氣回收裝置回收船舶裝船過程中產生的油氣。用于汽車油罐車裝油時的油氣控制技術，并不完全適用于油艙裝油。因為汽車油罐車裝油所產生的油氣濃度在大部分時間是在爆炸燃燒濃度范圍以上。且油氣的逸散量遠比油船裝油時為低。一般是將油氣從呼吸閥引出，通過可移動軟管連接到油氣回收裝置。
　　2.3油氣回收技術應用情況
　　油氣回收是節能環保型的高新技術，回收在儲運、裝卸過程中排放的油氣，防止油氣揮發造成的大氣污染，消除安全隱患，提高對能源的利用率，減小經濟損失。常見的方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分離法。
　　（1）吸附法
　　利用活性炭、硅膠或活性纖維等吸附劑對油氣/空氣混合氣的吸附力的大小，實現油氣和空氣的分離。油氣通過活性炭等吸附劑，油氣組分吸附在吸附劑表面，然后再經過減壓脫附或蒸汽脫附，富集的油氣用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化；而活性炭等吸附劑對空氣的吸附力非常小，未被吸附的尾氣經排氣管排放。
　　（2）吸收法
　　根據混合油氣中各組分在吸收劑中的溶解度的大小，來進行油氣和空氣的分離。一般用柴油等貧油做吸收劑。一般采用油氣與從吸收塔頂淋噴的吸收劑進行逆流接觸，吸收劑對烴類組分進行選擇性吸收，未被吸收的氣體經阻火器排放，吸收劑進入真空解吸罐解吸，富集油氣再用油品吸收。由于吸收法有著其致命的缺陷即回收率太低，一般只能達到80%左右，現在很少單獨使用。隨著國家《儲油庫大氣污染物排放標準》的施行，這套裝置已經無法達標。
　　（3）冷凝法
　　利用制冷技術將油氣的熱量置換出來，實現油氣組分從氣相到液相的直接轉換。冷凝法是利用烴類物質在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過降溫使油氣中一些烴類蒸汽壓達到過飽和狀態，過飽和蒸汽冷凝成液態，回收油氣的方法。一般采用多級連續冷卻方法降低油氣的溫度，使之凝聚為液體回收，根據揮發氣的成分、要求的回收率及最后排放到大氣中的尾氣中有機化合物濃度限值，來確定冷凝裝置的最低溫度。
　　一般按預冷、機械制冷等步驟來實現。預冷器是一單級冷卻裝置，為減少回收裝置的運行能耗，現已開發出一種使用冷量回用的技術，使進入回收裝置的氣體溫度從環境溫度下降至4℃左右，使氣體中大部分水汽凝結為水而除去。氣體離開預冷器后進入淺冷級。可將氣體溫度冷卻至－30℃～－50℃，根據需要設定，可回收油氣中近一半的烴類物質。離開淺冷的油氣進入深冷級，可冷卻至－73℃到－110℃，根據不同的要求設定溫度和進行壓縮機的配置。冷凝法的優勢非常明顯，在世界范圍內應用也較廣泛。
　　（4）膜分離法
　　利用特殊高分子膜對烴類有優先透過性的特點，讓油氣和空氣混合氣在一定壓力的推動下，使油氣分子優先透過高分子膜，而空氣組分則被截留排放，富集的油氣傳輸回油罐或用其他方法液化。
　　（5）“冷凝+吸附”法
　　冷凝法和吸附法相結合目前是比較流行的方法，也能得到大多數人的認可。一般，先采用二級冷凝將油氣冷凝到-40度至-50度，通過二級冷凝后85%以上的油氣都液化了，未冷凝為液態的濃度較低的油氣再通過一個吸附系統，對油氣進行富集，使油氣濃度大大提高，同時體積大大減小了（經過吸附系統分離出來的達標尾氣已經排放了），這時富集的油氣再進入三級冷凝系統深度冷凝，此時三級冷凝器的功率就大大的減小了。此工藝的優點：（1）有效的結合了冷凝法和吸附法的優點；（2）由于用吸附系統對油氣進行了富集，三級冷凝要處理的油氣就大大的降低了，能耗也降低了；（3）經過二級冷凝的油氣是中低溫油氣，活性炭床的不會產生高溫熱點，吸附系統也克服了安全隱患【6】。
　　表1油氣回收技術應用情況對比分析
　　回收
　　技術 優點 缺點 性價比
　　以油氣排放濃度≤25g/m3
　　油氣處理效率≥95%為標準
　　   
　　吸附法 流程簡單、操作方便；
　　回收率高，尾排濃度低；
　　自動化程度高；運行費用低； 占地面積較大；
　　吸附劑需集中回廠處理 可達標,性價比最優
　　冷凝法 流程簡單；回收率高；安全性好；
　　占地面積小 維修困難；
　　能耗很高，不利于間歇操作。 需制冷到-110℃方可達標；
　　使用不便、投入成本高很少使用；運行成本較高
　　吸收法 流程簡單，操作方便；
　　投資省、安全性好 占地面積較大；
　　不利于間歇操作；操作費用高 由于本身技術的回收效率只能達到85%左右，故不宜選擇。
　　膜分離法 操作性好，便于放大；
　　操作簡便，易于維護；運行費用低 價格昂貴；防爆要求高；
　　控制要求高；占地面積大，存在安全隱患 投資成本大，安全性能低。
　　冷凝
　　+
　　吸附 適用于加油站；
　　自動化程度高，運行費用低；
　　冷凝機組每天定時工作 對加油站而言設備體積顯得稍大 尾氣達標排放
　　性價比優
　　
　　3討論
　　國內油氣揮發的污染問題雖然已引起有關部門的關注，但油氣回收后的處理尚未引起足夠的重視。目前，經濟發達、人口密集的大中城市的加油站都在安裝油氣回收設備，但加油站油氣治理的情況并不理想。由于回收油氣的處理問題未得到落實，加油站花錢上了油氣回收設備，卻也停留在加油站作業現場的油氣回收上，而回收來的油氣沒有地方進行處理和再利用，油氣又被白白放掉了，環境污染依然存在，資源浪費問題也沒有得到根本解決，油氣回收的意義沒有從根本上得到體現。
　　綜上所述，油氣治理的關鍵一方面是油氣回收，另一方面是回收后對油氣的處理和利用，兩者缺一不可。只有先在油庫建立油氣處理站，然后從每個環節去加以控制，順序合理，才能真正起到保護環境，節約資源的作用。
　　
　　參考文獻
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