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油氣回收技術(shù)在石油庫中的應(yīng)用

文檔作者：陳雪松陳雪梅郭慧軍盧建成楊建剛張永健文檔來源： (1．中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司北京分公司(2．華北油田采油工藝研究院自動化室(3沖國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司(4．中國石油冀東油田分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月20日
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油氣回 收技術(shù)在石油庫中的應(yīng)用
陳雪松 ，陳雪梅 ，郭慧軍 ，盧建成 ， 楊建剛 ， 張永健，
(1．中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司北京分公司，北京1 00085)
(2．華北油田采油工藝研究院自動化室，河北任丘062552)
(3沖國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司，河北任丘062552)
(4．中國石油冀東油田分公司，河北唐海063002)
[摘要]由于油氣回收對環(huán)境保護和資源綜合利用具有重大意義，
的油氣揮發(fā)情況，對不同油氣回收方案的工藝流程進行系統(tǒng)對比，
的因素。
[關(guān)鍵詞]油氣回收；石油庫；揮發(fā)損失；環(huán)境保護；應(yīng)用
輕質(zhì)油品(如汽油)在生產(chǎn)、儲存、運輸
和銷售過程中， 由于溫度、壓力的變化，不可避
免的揮發(fā)出大量的油氣，不僅造成石油資源的浪
費， 油品質(zhì)量下降，而且由于大量的油蒸氣排入
大氣中，造成了嚴重的環(huán)境污染， 同時也給安全
生產(chǎn)造成了嚴重的隱患。因此必須對揮發(fā)的油氣
進行回收處理。
我國在1996年制定的GB 16297—1996《大氣污染
物綜合排放標準》規(guī)定：非甲烷總烴最高允許排放
濃度為150mg／m 。按照這一標準，在輕質(zhì)油品的裝
車、裝船過程中，必須采用一定的油氣回收方法，
以控制油氣的排放濃度。2007年6月，國家環(huán)境保
護總局頒布的《儲油庫大氣污染物排放標準》等三
項污染物排放控制標準要求，儲油庫等油品大周轉(zhuǎn)
量場合安裝的油氣回收處理裝置應(yīng)符合油氣排放濃
度≤25mg／L和處理效率995％的要求。
從20世紀60年代開始，國外先進工業(yè)國家就將
近年來得到了廣泛關(guān)注。本文介紹了輕油裝車過程產(chǎn)生
分析了各方案應(yīng)用中存在的一些問題以及影響回收效果
油氣回收處理作為降低油品蒸發(fā)損耗及防止油氣污
染的重點技術(shù)加以研究推廣，并且對油氣的排放標
準加以立法，從而促進了油氣回收裝置的推廣和利
用。隨著油氣回收處理技術(shù)的不斷發(fā)展，吸收法、
冷凝法、吸附法都先后成為西方發(fā)達國家特定時期
油品大周轉(zhuǎn)量場合的主流技術(shù)方案。
本文介紹了輕油裝車過程產(chǎn)生的油氣揮發(fā)情
況，對不同的油氣回收方案工藝流程進行系統(tǒng)對
比分析，分析了各自工程應(yīng)用時存在的一些關(guān)鍵
問題、回收效果和影響因素。提出了本工程的油
氣同收方案，并對設(shè)計計算進行了介紹。應(yīng)用油
氣回收裝置將帶來明顯的經(jīng)濟效益、社會效益及
環(huán)境效益。
1石油庫儲運過程中揮發(fā)損耗量
根據(jù)GB 11085—1989《散裝液態(tài)石油產(chǎn)品損害
標準》規(guī)定，A類地區(qū)汽油存接卸、貯存、運輸、
零售的損耗規(guī)定見表1。
表1 汽油儲運過程損耗率 單位：％
裝車 運輸
項 目 貯存 鐵路 汽車 油輪 輸轉(zhuǎn) 卸車 零售 G00k
m以下鐵路
損耗率 O．O1 0．17 O．10 O．O7 O．O1 O．Ol O．29 0．16
據(jù)彭國慶介紹，裝車過程中汽油的平均揮發(fā)
量為裝車量的1．3‰_lJ。根據(jù)統(tǒng)計，2007年汽油生
產(chǎn)量為5994萬噸f2]，按損失率1．3‰計算，如果
采取油氣回收措施，2007年僅汽油一次裝車就揮
發(fā)損耗掉7．8萬噸汽油。每噸汽油按6000元計算，
僅一次裝車損耗造成的經(jīng)濟損失即達4．68億元。而
汽油從煉油廠生產(chǎn)至最終用戶，至少要經(jīng)過3次裝
卸，分別為煉油廠、油庫、加油站。整個過程會
產(chǎn)牛大量油氣損耗，造成極大的經(jīng)濟損失。同時
對環(huán)境造成極人的污染。
2油氣回收方案的比較
要實現(xiàn)油氣回收，關(guān)鍵技術(shù)(步驟)在于怎
樣分離油氣和空氣。目前， 國內(nèi)外常見的油氣回
作者簡介：陳雪松，男，畢業(yè)于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，現(xiàn)在中國石油工
程設(shè)計有限公司北京分公司工作。
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第2期 陳雪松等油氣回收技術(shù)在石油庫中的應(yīng)用 ．4J ．
收方式主要包括吸附法、冷凝法、吸收法、膜分
離法等 。有些還含有壓縮過程或幾種方法的綜
合利用。下面對這幾種常見的方法進行比較。
2．1吸收法
本方法包括兩種典型的方法： 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。該方法有兩種回收
類型，一是富吸收液可以再生，裝置可設(shè)計為一
個獨立完整的系統(tǒng)， 適用范圍廣，但吸收液性能
要求嚴格 二是富吸收液要送回?zé)捰脱b置再加工
處理，適用于煉油廠回收油氣。如中國石化長嶺
分公司的油氣回收系統(tǒng)。
常壓低溫吸收法是使用冷凍機將吸收液冷
卻到低溫，然后送到吸收塔對混合氣進行噴淋吸
收。吸收液一般用產(chǎn)品汽油來直接回收油氣。為
了達到較高的回收率， 吸收液(汽油)的冷卻溫
度要控制在一30℃ 以下。此時，系統(tǒng)需要制冷系
統(tǒng)、低溫鋼材及保溫處理， 投資及運行費用較
高。該方法還應(yīng)注意結(jié)冰(即要預(yù)冷脫水及適時
除霜)。如果使用其它高效吸收劑，可適當(dāng)提高
操作溫度，但要增加解吸、回收工藝，加上制冷
曲
醐
環(huán)節(jié)，裝置投資費用較高。
吸收法油氣回收工藝回收效率低，環(huán)保要求
較高時，很難達到允許的油氣排放標準。
2．2吸附法
利用活性炭(或其它孔隙率較大的物質(zhì))作
為吸附劑，使油氣與空氣分離。吸附法油氣回收
裝置一般包括三個單元：變壓吸附單元、分離罐
和吸收塔。油氣收集設(shè)備收集到的油氣通過密閉
管線首先進入變壓吸附單元，在變壓吸附單元完
成油氣的吸附和脫附，脫附的油氣經(jīng)過分離塔進
入吸收塔，吸收液自塔頂部噴淋下來，與自下而
上純烴氣混合， 由此實現(xiàn)烴在吸收液中的吸收。
實際上，吸附法油氣回收裝置是吸附法與吸收法
或冷凝法的組合。此方法油氣回收率在90％以上，
需用兩座吸附塔切換工作，活性炭定期更換，要
求輕烴脫吸設(shè)備具有較高的承受真空的能力。目
前，使用吸附法比較成功的廠家有丹麥庫索深公
司和美國喬丹公司。圖1是美國喬丹公司活性炭吸
附油氣回收工藝流程， 該裝置在國內(nèi)應(yīng)用較多，
如中石化北京黃村油庫， 上海楊浦油庫等均采用
該公司的吸附法油氣回收裝置。
圖l 美國Jordan Technologies公司活性炭吸附工藝流程
▲量■■■_■l 網(wǎng)流管學(xué)兔兔 www.xuetutu.com
一
44一 ■ 節(jié)能減排 2石0油10與年化第工13設(shè)卷備
2-3冷凝法
冷凝法是最早出現(xiàn)的油氣回收技術(shù)，是利用
冷凝劑通過熱交換器冷凝油氣， 當(dāng)冷凝氣的溫度低
于其露點溫度時將發(fā)生冷凝，由于易揮發(fā)性有機化
合物的露點溫度高于空氣的露點溫度，故當(dāng)對油氣
蒸氣和空氣的混合物進行冷凝時，大部分油氣蒸氣
會被冷凝成液態(tài)而空氣則可以通過通風(fēng)口被排出，
從而達到分離的目的。這種方法的優(yōu)點是原理較簡
單，直接回收到油品；操作安全可靠，回收的烴類
液體不含雜質(zhì)。缺點是投資高，操作費用高。美國
EDWARDS公司的直接冷凝法油氣回收裝置在世界
范圍內(nèi)應(yīng)用較多，并申請過專利 】。中國石化曾引
進過該公司的油氣回收裝置， 目前該裝置在鎮(zhèn)海石
化使用，回收效率在90％以上。
2．4膜分離法
此種方法的工藝流程是：裝車排出的油氣經(jīng)
過阻火器后進入壓縮機壓縮，經(jīng)加壓后送至膜分
離器，在有機物選擇性薄膜上，油氣比窄氣具有
更高的穿透性，含烴氣體被分離成兩股物流： 一
股富油氣的穿透物流和一股貧油氣的滯留物流。
富油氣物流中的油氣再被油品吸收下來，貧油氣
的滯留物流作為凈化氣體排放。
膜分離法是較新的油氣回收技術(shù)。這種方法
能耗高，價格高，投資大。目前工業(yè)應(yīng)用較少。
3幾種處理方法的對比
吸收法工藝比較簡單，設(shè)備投資較低，操作和
維修費用基本與碳吸附法相當(dāng)， 由于吸收介質(zhì)是采
用煤油和吸收液， 因此沒有二次污染問題。但該工
藝的回收效果較差，采用煤油做吸收液僅能達到80
mg／L的尾氣排放標準，如果采用專用吸收液基本
上可以達~mJ35 mg／L的尾氣排放標準。但由于專用
吸收液的使用壽命較短、費用較高。因此，該工藝
方法僅適于油氣排放控制要求不高地區(qū)。
吸附法與吸收法工藝十分相似，其不同點僅是
采用活性炭代替了吸收液。工藝流程比較簡單，對
于相對分子質(zhì)量在40-130范圍內(nèi)的烴類氣體回收
率高，其排放尾氣中含油氣量可以達到10mg／L以
下。由于填裝技術(shù)、解吸技術(shù)和活性炭本身質(zhì)量的
問題，活性炭的使用壽命在5～15年之問。同時，吸
附法油氣回收裝置的轉(zhuǎn)動設(shè)備較多，炭床需要頻繁
解吸，因此其維修量要大于其它工藝方法。當(dāng)環(huán)境
濕度過大時，其吸附能力會有所降低。
冷凝法較其它油氣回收工藝復(fù)雜，單純的制
冷劑冷卻，僅能使排放的貧油空氣中的油氣濃度
達到35mg／L水平；如果要達到10mg／L的環(huán)保要
求， 則需要液氮冷卻或采用尾氣發(fā)電裝置，增加
了維修費用。該工藝的優(yōu)點在于操作簡單，適用
范圍廣， 維修量小。冷凝法裝置運行時，會產(chǎn)生
一定量的含油污水，環(huán)境溫度也會影響裝置的運
行費用。
膜分離法操作簡單，適用范圍廣，不存在環(huán)
境二次污染，但裝置造價較高， 經(jīng)濟性遠不如前
幾種方法。
上述四種油氣回收工藝中， 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，膜分離法目前的應(yīng)用比較少。
國內(nèi)目前使用較多的回收工藝是活性炭吸附
法，冷凝法使用也較多。但是隨著環(huán)保要求的進
一步提高，迫使冷凝法油氣回收系統(tǒng)進一步降低
冷媒溫度，使得操作和維護費用進一步提高。使
用冷凝法油氣回收系統(tǒng)的用戶發(fā)現(xiàn)，雖然這類系
統(tǒng)的初期投入略低于活性炭吸附／吸收設(shè)備， 但
冷凝系統(tǒng)的操作與維護費用較高。因此，美國在
1980年以后大量牛產(chǎn)、安裝活性炭吸附／吸收設(shè)
備，美國環(huán)保署(EPA)甚至認為活性炭吸附油氣
回收技術(shù)是最佳示范技術(shù)和最易實現(xiàn)的控制技術(shù)
而加以推廣應(yīng)用。
隨著《儲油庫大氣污染物排放標準》等標準
的實施，要求油庫油氣回收處理裝置油氣排放濃
度更低(≤25mg／L)。鑒于冷凝法要達到該標準
需要冷凝溫度達到一1 10~C以下，對設(shè)備材料要求
較高， 同時，操作費用也相應(yīng)提高，建議采用吸
附法油氣 收裝置。
4效益分析
4．1經(jīng)濟效益
根據(jù)《儲油庫大氣污染物排放標準》要求，
年周轉(zhuǎn)量20萬噸以上的油庫需安裝油氣回收裝
置。按石油庫汽油年周轉(zhuǎn)量20萬噸， 油庫主要油
氣損失包括火車卸車。儲存和汽車裝車，一次裝
車油氣損失率按1．3‰計算，安裝油氣回收裝置油
氣回收率按98％計算，汽油價格按8000元／t計算，
則安裝油氣回收裝置每年收入如表2所示。
表2 年周轉(zhuǎn)量2O萬噸油庫經(jīng)濟效益表
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第2期 陳雪松等油氣回收技術(shù)在石油庫中的應(yīng)用 一45一
一套活性炭油氣回收裝置總投資約為450萬
元，年運行費用為80萬元，人員工資24萬元，則
年利潤額99．84萬元?？紤]到成品油價格繼續(xù)上漲
的趨勢，該裝置投資回收期為4～5年。
4．2社會效益
油氣回收對大氣環(huán)境保護極為有益，可大大
降低裝車作業(yè)區(qū)的油氣濃度，有效防止裝車過程
中揮發(fā)出的油氣向周圍擴散，保護了裝車現(xiàn)場的
環(huán)境，有利于裝車作業(yè)人員的身體健康和周圍居
民的安全。
5結(jié)論
推廣油氣回收技術(shù)符合國家環(huán)保要求和人民
日益增強的環(huán)保意識。該技術(shù)的推廣使用具有明
顯的社會效益、環(huán)境生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。奧運
會召開前后， 北京市各油庫和加油站陸續(xù)設(shè)置了
油氣回收裝置。根據(jù)GB20950．2007《儲油庫大氣
污染物排放標準》的要求，~rJ2011年底全國設(shè)市
城市和承擔(dān)相應(yīng)城市加油站供應(yīng)的儲油庫均應(yīng)設(shè)
置油氣回收裝置。汽油密閉液下裝車及油氣回收
裝置的實施， 將使汽油裝車技術(shù)提高到一個新水
平，這將為降低汽油裝車損耗，減少大氣污染，
回收寶貴的石油資源，做出巨大的貢獻。
◆參考文獻
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化工環(huán)境保護，1998， (1)：51-56．
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[6】Edwards R C．Vapor Recovery System for Volatile Liquids
and Condensing Apparatus for Use Therein．US
4027495．1 977
(上接39頁)
3．3處理故障 閥位置指示錯誤。手動活動燃油控制閥，在閥門
電氣連接圖如下： 開度小的情況下， 閥I'q很難活動，并且不能活動
控制閥據(jù) 姜囊 警 于 鎏 及閥門，重新測
。斷開控制系統(tǒng)電源，檢查燃油閥，燃油 兒 酞^匕世¨伍 』~0。。
圖3 FDAE電氣連接圖
4結(jié)束語
該機組在故障排除前， 只能在燃油模式下
運行，機組每天消耗燃油約24噸，每噸燃油7000
元，1天的燃油費用近17萬元，六個月即耗費燃油
3000萬元。故障排除后，為油田節(jié)約了大筆燃料
費； 同時為安全穩(wěn)定運行提供了保障， 經(jīng)濟效益
及社會效益顯著。通過此次實踐， 發(fā)現(xiàn)國外設(shè)計
的控制程序并非無懈可擊，仍然存在一些需完善
之處。

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