浅谈油气回收系统工作原理

孙宜权

摘 要：挥发性有机物（volatile organic compound，VOC） 造成的光化学污染已成为我国部分城市面临的一个重要环境问题。城市加油站的油品蒸发和储油库发油是VOC排放的一个重要来源。在无控制的情况下，这部分来源于加油站油品蒸发而产生的排放对环境和经济的影响会越来越严重。因此深入我国加油站、储油库油气回收污染治理，选出适合我国使用的油气回收装置具有重要意义。

关键词：加油站；储油库；油气回收；挥发性有机物

引言

目前挥发性有机物（volatile organic compound，VOC） 造成的光化学污染已成为我国部分城市面临的一个重要环境问题。城市加油站的油品蒸发和储油库发油是VOC排放的一个重要来源。并且油品蒸气所含的VOC物种的化学活性非常高，因此加油站VOC排放对臭氧生成的贡献率不容忽视。同时VOC物质自身具有很强的毒性， 且绝大多数的加油站都位于城镇交通要道等人群相对集中地方， 存在较大的潜在危险。加油站的油品蒸发还造成巨大的资源浪费和经济损失。因此深入我国加油站、储油库油气回收污染治理，选出适合我国使用的油气回收装置具有重要意义。

1 加油站系统油气处理技术的发展现状

1.1 加油站系统的现状及油气对环境影响

难闻的汽油味一直是加油站、储油库的标志， 烃类物质（油气等VOC）在大气中易和机动车废气、火力发电等高温作业排放的氮氧化物等在太阳光照作用下，发生一系列光化学反应，从而形成光化学烟雾，并引发阴霾天气、最终影响大气能见度、并使臭氧浓度上升，降低大气环境质量；汽油油气的排放是造成短期光化学污染的主要原因之一。

1.2 加油站的油气回收系统

从已有的加油站各排放环节的排放因子可知：绝大多数的油气排放来源于油罐车卸油和机动车加油2 个过程， 因此这2个过程是控制加油站油气排放的关键。目前可以供我国选用的油气回收系统主要有：一级油气回收系统、二级油气回收系统和车载油气回收系统。常见的一级和二级回收系统。

一级油气回收系统，即指卸油回收系统（vapor recovery system for unloading gasoline）和汽油的密闭储存。随着加油机不断为汽车加油，汽油罐逐渐被放空，空余的空间就会被空气和油蒸气的混合气体所填充。当油罐车在加油站卸油时，随着汽油进入地下油罐， 液位上升，此时汽油罐中的油蒸气就会被挤压向外排放，进入空气中。一级油气回收系统主要是针对这一部分逃逸蒸气而设计， 是在油罐车卸油时采用密封式卸油减少油气向外界溢散的装置系统，其基本原理是用回气管将逃逸的油气重新输送回油罐车里， 完成油气循环的卸油过程，回收到油罐车的油气，可由油罐车带回油库后再经冷凝、吸附或膜处理等方式处理变成汽油。

二级油气回收系统，即指加油油气回收系统（vapor recovery system for filling gasoline）。该系统是指安装在油枪上的回气装置，将在汽车加油时将原本会由汽车油箱溢散于空气中的油气， 经由加油枪、抽气泵汇入油罐内。回收到油管内的油气通过密闭储存，待下一次油罐车卸油时，通过一次回收系统重新输送回油罐车里，经油罐车带回油库后再经冷凝、吸附或膜处理等方式处理变成汽油。

1.3 储油库油气回收系统

储油库油气挥发的过程主要可分为三个阶段，即卸油、油库储油和发油阶段。虽然每一个阶段中都有油气的排放，但排放量有一定区别，通常情况下，把储油阶段的油气挥发称为小呼吸，把收、发油阶段的油气挥发称为大呼吸。[1，2]详细排放过程见图1。

为了控制汽油在发油过程中的油气挥发，一般采用油气回收处理装置来控制油气对环境的污染。即在油气回气管路末端安装油气处理装置，通过设备对油气进行处理，使净化后的气体排入大气并符合GB20950-2007《储油库大气污染物排放标准》。

1.4 储油库几种比较常用的关于油气回收处理方法

1.4.1 几种方法的介绍

（1） 吸附法

以美国乔丹公司和丹麦库索深公司为代表的活性炭吸附装置，目前上海中石化几座大型油库采用较普遍。油气混合气体通过分液罐分离携带的凝液，然后进入处于吸附状态的炭床（两个炭床切换工作），烃类气体被活性炭吸附，净化后的气体被排入大气。吸附饱和的炭床采用真空解析，再通过吸收或其他方法转变成液体汽油，实现油气回收。由于经常换活性炭，一换就是好几吨，运行成本较大，较适用于发油量较大的企业。

（2） 冷凝法

原理是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异，通过适宜温度范围逐步降温的形式，使释放的大部分油气蒸汽压达到过饱和状态，从而使过饱和油气冷凝析出形成液态汽油的回收油气方法。缺点是冷却温度越低，汽油蒸发的回收率越高，但在冷却工艺中要消耗很大的能源。

（3） 膜分离法

作为一种较新的油气回收技术，含烃气体经加压后送至膜分离器，在有选择性的有机膜上，油气比空气具有更高的穿透性，含烃气体被分离成两股物流，富油物流与贫油物流。富油物流油气再被油品吸收下来，贫油气的滞留物经再处理达标后作为净化气体排放。

1.4.2 吸附法和冷凝法的效果比较

吸附法和冷凝法两种技术的投资对比基本相当，但在合理的投资和能耗范围内，冷凝法很容易满足低于10g/m3的排放指标，投资和运行费用都将显著增加。而吸附法较难满足低于25g/m3的排放指标，同时也存在着安全隐患。

几种油气回收工艺都有着各自的优缺点，因此只有几种工艺相结合，各取优势互补，才能更好的发挥各种工艺的优势。其中汽油年周转量在10万吨以上的大油库均采用吸附法+冷凝处理油气；汽油年周转量10万吨以下的油库采用膜分离+冷凝法处理油气居多，实际使用效果也十分理想。现在，多家小型储油库的油气处理装置都采用“冷凝+膜分离”这类比较成熟的方法。

吸附法+冷凝法主要针对日发油量在1000吨以上较大的储油库，其中上海某油库日最大发油量可达2500吨每天，对应11个汽油发油平台。上海使用的设备主要有： JT-85120-85340-735油气回收装置，处理能力600m/h3。JT-85120-150-200-730油气回收装置，处理能力600m/h3。

根据上海某油库监测数据分析，发现吸附法+冷凝法的特点是

（1）处理效率一般：通过两个油库的数据分析，该方法油气处理效率不高，仅可维持在95%左右，易超标。

（2）进口浓度较高：由于油库发油量较大，进口浓度一般维持在300g/m3左右，易保证进口浓度。

（3）出口浓度较高：由于油库发油量较大，最终排口浓度一般维持在20g/m3左右，不易保证出口浓度达标。

膜分离法+冷凝法主要针对日发油量在300吨左右的较小的储油库，上海使用设备主要有WRD300 膜式冷凝油气液化装置，处理能力300m/h3。JYYQ- LXS-200 油气回收装置，处理能力200m/h3。

根据上海某监测油库数据分析，发现膜处理法+冷凝法的特点是

（1）处理效率优量：通过两个油库的数据分析，该方法油气处理效率较高，仅可维持在97%以上，不易超标。

（2）进口浓度不稳定：由于油库发油量不大，进口浓度受油罐车数量影响，一旦油罐车停止发油，进口浓度降低较大。

（3）出口浓度较低：由于油库发油量较大，最终排口浓度一般维持在8g/m3以下， 易保证出口浓度达标。

1.4.3 结合检查设备使用情况掌握监测重点

对设备处理方式了解后掌握设备使用的情况，配合检查设备使用台账，了解设备是否满足日常油气处理需要。

结合油库的油气处理方式，对设备的油气处理能力进行了解。提前计算设备能否在满负荷发油情况下，具备油气回收处理的能力。

对不同处理方法的油气处理装置，掌握能反映该设备处理能力的最佳监测时间。

2 结束语

加油站系统的油气回收的运行管理尤为重要。油气处理装置的监测仅能代表该装置一段时间内的运行的情况，对油气回收而言，如何在平时对加油站系统进行监管才是关键。相关环境监测部门应配合环境监察对加油站系统进行不定期的抽查，检查内容可以包括油气回收处理设施使用情况，要求企业提供相关设备使用维修等记录等。

参考文献

[1]李瑾.液体储罐无组织排放估算方法[J].石油化工环境保护，2003，26（4）：51-53.

[2]李志民.油品储存损耗的分析和建议[J].工业计量，2001，10（1）：75-77.