油品销售企业乙醇汽油油库改造的分析与建议

程 琪

〔中国石化销售股份有限公司 北京 100728〕

我国生物燃料乙醇产业的发展始于“十五”初期。2001年为了解决大量“陈化粮”处理问题，改善大气及生态环境质量，调整能源结构，经国务院同意，启动了生物燃料乙醇生产和应用的试点。从“十一五”起，根据形势变化暂停了粮食燃料乙醇的发展，陆续在广西、内蒙古、山东、河南等地建成多个非粮燃料乙醇示范项目或产业化装置。2017年9月，经国务院同意，国家发展改革委、国家能源局等十五部委联合下发了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。方案要求2017年在湖北、广东等6省的32个市全面推广应用车用乙醇汽油，其他地区启动准备工作，到2020年全国基本实现全覆盖。总体上看，我国车用乙醇汽油的试点工作取得了预期效果，且具有以“核准生产、定向流通、封闭推广”的特征[1]，符合国情和历史发展阶段、行之有效的中国可再生燃料推广模式，为进一步推广使用车用乙醇汽油奠定了坚实基础。

车用乙醇汽油E10的调和比例为90 %调和组分油+10 %变性燃料乙醇。乙醇汽油与普通汽油的性质有一定差异，具有水溶性、腐蚀性和溶解性，因此在储存、接卸、调和、质量管理等方面均需要专门的配套工艺，本文对当前阶段我国油品销售企业普遍面临的将普通储存汽油、柴油等的油库，改造为同时适用于乙醇汽油的油库项目，进行了分析，并提出了相关建议，供参考。

1 乙醇汽油油库改造的平面布置

乙醇的闪点为12℃，火灾危险性属于甲B类。根据《石油库设计规范》(GB50074—2014)和《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T 3007—2014)变性燃料乙醇(甲B)可以与汽油(甲B)、柴油(乙B或丙A类)罐区的储罐布置在同一个油罐组内，但由于其水溶性的差异，用于储存变性燃料乙醇的内浮顶储罐与汽油、柴油罐之间应设置隔堤。

在增加燃料乙醇储运设施的改造中，变性燃料乙醇的收、发设施与油库原有普通汽、柴油等的收发设施可以合建、接建，并宜与原有的接卸设施协调统一布置。当接卸泵房(棚)不合建、接建时，应按照相邻甲B、乙类液体泵房(棚)之间的间距要求控制两者的安全间距。燃料乙醇的卸车口与仅用于燃料乙醇接卸用泵的间距可均按照燃料乙醇接卸设施考虑，而不特意强调其间距要求。但当燃料乙醇卸车口与泵房(棚)临近且泵房(棚)内含有其他用途的机泵时，应按照石油库设计规范的要求严格控制乙醇卸车口与泵房的间距15 m的要求。

在多年的增加乙醇汽油储运设施改造的实践中，公路发乙醇汽油的泵通常可以布置在集中泵棚(房)或布置在公路发油台的首层。

2 乙醇汽油储罐罐容的复核调整

随着国家社会经济的发展和能源结构的调整，市场对油品的需求结构较前些年也有了变化，汽油需求量逐年递增，柴油的需求量出现适当下滑。油库内的经营品种和各品种的经营需求量均要求对油库内现有的储罐和罐容结构进行复核以及必要的调整，调整过程应同步考虑新增变性燃料乙醇的储存及经营需求，以使罐容的利用趋于合理。

汽油、柴油及各品种的罐容需求的复核主要依据油库近年来的经营量数据和经营量的增长率，在综合分析社会经济发展情况下汽车保有量、汽车技术进步和能源替代等因素基础上合理预测未来5至10年的经营量，按照各油品合理的年周转次数，对各品种油品的需求罐容进行测算，并对比油库现有罐容设置的情况做出必要调整。通常管输油库合理的罐容周转次数为25～30次/年，油品铁路运输进库的油库罐容的周转次数宜为18～20次/年。油品水路运输进库的油库罐容的周转次数宜为20～22次/年。关于需求罐容、油品经营量和油品的年周转次数之间的关系可以按公式(1)计算。

(1)

式中：V——某油品的需求罐容，m3；

G——该油品的年经营量，t/a；

ρ——该油品的密度，t/m3；

N——油品年周转次数，次/a；

φ——油罐的装量系数，单位为1，内浮顶罐通常取0.8，固定顶油罐通常取0.85～0.90。

变性燃料乙醇储罐的规模应根据乙醇汽油的经营量和存储天数确定，其计算过程可以通过公式(2)确定。

(2)

式中：V乙醇——乙醇的需求罐容，m3；

G汽油——汽油的年经营量，t/a；

ρ汽油——汽油的密度，t/m3；

N1——油库年经营天数，一般取350 d/a；

φ——乙醇罐的装量系数，单位为1，内浮顶罐通常取0.8；

n——变性燃料乙醇的储存天数，一般取7～10d。

以河北某油库为例，其近4年的经营量数据和未来10年的预测经营量数据如表1所示。

表1 河北某油库近4年以及未来10年的经营量预测

按照目标设计年(2028年)的经营量进行各油品需求罐容的计算结果如表2所示。此外，通过对比油库现有罐容情况，对油库的罐容进行适当的调整，对调整后罐容的需求满足情况进行判断。

表2 某油库增加乙醇汽油储运设施改造前、后各品种罐容情况对比表

*注：此表中的经营量为2028年的预测数据，变性燃料乙醇的储存天数n取10d。

在乙醇汽油改造项目中，对罐容规模的全面分析并做出必要的调整是十分必要的， 其规模的计算也是该类改造的第一步。

3 乙醇汽油的储存接卸和发油设施的改造

3.1 变性燃料乙醇接卸设施系统的设置

变性燃料乙醇的运输入库方式根据各油库的情况而异，但归纳起来可以通过密闭的船舶、铁路罐车、公路罐车运输几种入库方式[2]，因质量控制难以保证，暂无管输方式。装运变性燃料乙醇船舶的舱内和罐车内应保持洁净，不应有水和污垢。通常公路运输具有调度灵活、经济适用的特点，一般情况下均会设置乙醇的公路罐车接卸设施。关于铁路、水路运输入库需要确认具体油库和乙醇生产或供应商的运输方式。

燃料乙醇的接卸系统，通常可以采用离心泵接卸辅以容积泵扫舱相结合的接卸工艺，根据油库的经营量和乙醇罐车的运输周期，确定一次接卸变性燃料乙醇的数量。并通过运行的接卸时间，确定变性燃料乙醇接卸的流量，进而初选油库内燃料乙醇输送管道的口径，通过泵扬程的计算并最终确定乙醇输送管道的管径、壁厚、设计压力、设计温度等重要参数。

乙醇接卸流量通常选择100 ～ 360 m3/h(根据具体接卸量和允许时间确定)的管道离心泵，乙醇扫舱的流量一般选用流量30～ 60 m3/h的容积泵。在油库的改造工程中，通常变性燃料乙醇需要专用接卸设施(如鹤管、机泵、管道等均为专用)，以方便控制油品的质量。此外乙醇的接卸泵通常选择2台，互为备用或1用1备用，乙醇的扫舱泵一般仅设1台。

对于船舶自带泵的情况，一般利用船舶自带泵进行接卸，码头仅需建设乙醇输送接收设施。对于接收变性燃料乙醇的码头乙醇输送管道不应采取顶水等措施，宜采用氮气顶球吹扫等措施，或通过控制来船的频率，控制变性燃料乙醇在管道内的存放时间。此外，接卸系统需要密闭设置，避免水分进入引起乙醇变质。

在有条件的油库变性燃料乙醇和车用乙醇汽油的装卸台宜设置遮雨棚，卸车(如罐车的)、船舶的气相管宜安装干燥器[3]，干燥器内宜装设变色硅胶等干燥剂，能够通过观察硅胶的颜色变化及时更换。

图1为油库乙醇汽油在线管道调合和定量装车与油气回收的工艺管道及仪表流程图。

图1 油库典型的比例调合与定量装车工艺管道及仪表流程图

2套下装乙醇汽油鹤管与1套油气回收鹤管

3.2 乙醇汽油调和工艺和公路发车系统

乙醇汽油调合理论上有罐调合和管道调合两种方式，但罐调合存在增加不必要的周转环节，油气损耗大，易增加空气中的水分，经调合罐周转还会影响油品的质量。故从规范和实践总结情况来看均推荐使用管道在线比例调合[4,5]和定量装车系统。变性燃料乙醇和组分汽油均在公路发油时通过各自的发货泵和管道分别将变性燃料乙醇和组分汽油输送至发油台，经各自的流量计、电液阀，在发油控制器的控制下按比例调合成车用乙醇汽油，并在发油控制器的控制下定量向汽车油罐车发油。

管道在线调合系统中存在双泵单鹤管和双泵多鹤管两种工艺。采用工艺主要取决于油库原有公路发油系统的情况。若原有汽油公路发油系统为双泵单鹤管，乙醇汽油调和宜采用双泵单鹤管工艺(1台组分汽油泵和1台变性燃料乙醇泵对应1套乙醇汽油下装公路发油鹤管)；若原有发油系统为双泵多鹤管工艺，则宜采用双泵多鹤管工艺(1台组分汽油变频泵和1台变性燃料乙醇变频泵对应多套乙醇汽油下装公路发油鹤管)。一般在双泵多鹤管情况下，最多支持4套鹤管。单套乙醇汽油鹤管的发油能力以90～95 m3/h为佳，即原有组分汽油公路发油泵的流量85 m3/h和变性燃料乙醇9.44 m3/h，也有一大批油库原有汽油发油泵的流量为60 m3/h，在满足油库公路发油能力需求的情况下可以按此匹配变性燃料乙醇公路发油泵(6.67 m3/h)，总的乙醇汽油发油能力约为66.7 m3/h。

公路发油系统变性燃料乙醇发油泵的扬程理论上应与组分汽油泵保持一致，但在实际应用中发现变性燃料乙醇发油泵的扬程宜略高于组分汽油泵的扬程，以确保变性燃料乙醇能够顺利地注入组分汽油管道而进行混合。

根据当前规范，汽油的装载系统应采用密闭装车系统，结合早些年的使用经验应采用密闭效果好的下装鹤管和下装油气回收鹤管配合使用，口径宜为DN100 mm。

关于已有油气回收装置的油库，应复核油库乙醇汽油改造后油气回收处理装置的适应性，对于处理量和排放浓度均略有问题的油库应联系油气回收厂家对原有的油气回收系统进行必要的升级。对于原有油气回收处理装置处理能力有一定裕量，且适应增加乙醇汽油储运设施改造后处理量有需求的油库，理论上可不做调整。

4 乙醇汽油的质量管理

4.1 乙醇汽油储运设施的材料选择

由于变性燃料乙醇具有溶胀性、较强的溶解性，对部分金属材料具有微腐蚀性、吸水性和乙醇汽油因含水量超过限度后会出现相分离等特点[6]。

若直接与变性燃料乙醇接触的设备设施不耐乙醇，一方面容易导致设备的损坏，另一方面也会对乙醇的质量造成影响，因此在油库乙醇汽油储运设施改造项目中，需要注意选材必须符合要求。

在选材设计中与变性燃料乙醇以及乙醇汽油接触的金属材料不应使用镀锌材料、铜制品；聚合物中不应使用聚氨酯材料。可以选用铝、碳钢、不锈钢等金属材料；可以选择缩醛树脂、尼龙、聚丙烯、聚四氟乙烯、玻璃纤维增强塑料等聚合物材料；可以选用丁晴橡胶、氟橡胶、硅氟橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、维通等弹性体材料[7]。

在乙醇汽油储运设施改造项目的设备采购中，对各设备均需与供应商或厂家约定其供货需适应乙醇及乙醇汽油介质，并复核设备的供货材料是否符合耐油防静电与耐乙醇的特性。

4.2 乙醇汽油储运设施改造的有关要求

车用乙醇汽油中的水含量与相分离温度直接相关。当水(质量分数)在0.3 %时，-24 ℃就会产生相分离[6]，乙醇和水将从乙醇汽油中分离出来，产生分层，使乙醇汽油不能正常燃烧，造成车辆“趴窝”。 考虑到车用乙醇汽油的生产、运输、储存及加入汽车油箱后的时间因素，规定变性燃料乙醇中水的(体积分数)≤0.8 %，车用乙醇汽油中水的(质量分数)不大于0.20 %[8]。在乙醇汽油改造项目的施工、运行和运输等环节严控严防水分进入乙醇汽油是控制乙醇汽油质量的重要方面。

4.3 乙醇汽油相关质检设备的升级

乙醇汽油的性能指标主要包括抗爆性(辛烷值)、蒸发性(馏程、饱和蒸气压)、氧化安定性(诱导期、胶质)、腐蚀性(硫含量、博士试验、铜片腐蚀、水溶性酸碱)、环保指标(苯含量、芳烃含量、烯烃含量)、含氧化合物(乙醇含量、其他有机含氧化合物)、金属含量(锰、铁、铅含量)和其他一些重要指标如水分。

乙醇汽油改造油库需根据质检室等级补充相应的质检项目，其中B级质检室需要增加“变性燃料乙醇酸度”、“变性燃料乙醇pHe值”、“车用乙醇汽油水分”；A级质检室在B级质检室增加检测项目的基础上尚需增加“变性燃料乙醇水分”和“车用乙醇汽油乙醇含量”两项检测项目。

5 乙醇汽油的安全环保管理

5.1 乙醇汽油油库的消防系统

由于变性燃料乙醇属于水溶性介质，在泡沫灭火系统设置时，首先应该对油库的泡沫灭火系统进行必要的更换，选用抗溶性泡沫。此外，对于原有油库的消防系统仅满足2002版《石油库设计规范》(GB50074)的要求，改造中需要对油库涉及改造的油罐组进行消防冷却水系统(流量、供给强度、冷却时间等)和泡沫灭火系统(泡沫混合液的流量、供给强度等)进行复核计算以满足新版《石油库设计规范》(GB50074—2014)的要求。新老规范的差异主要体现在冷却水喷淋时间增加了50 %及增加了移动冷却水量，泡沫混合液需要100 %的富余量。

5.2 乙醇汽油油库的可燃气体检测系统

由于变性燃料乙醇属于甲B类介质，故在乙醇储罐、乙醇泵组(棚、房)及乙醇卸车位附近增设可燃气体检测，对于原有汽车公路发油车位缺少可燃气体检测报警器的位置应予以增设。并将报警信号送入可燃气体检测报警系统，在安监工作站集中显示报警。

5.3 乙醇汽油油库的污水处理

由于乙醇的水溶性，乙醇汽油所产生的污水含有乙醇，油库的油污水处理装置无法处理，需要运送至污水处理厂进行处理。但由于乙醇系统密闭，基本上不产生油污水。在乙醇储罐清罐检修等作业中产生的部分含乙醇的污水宜收集并运送至污水处理厂处理[5]。

6 结束语

在国家部署在全国范围推广应用车用乙醇汽油的战略背景下，为推动这项利国利民的重要举措落到实处，销售企业油库应从自身的实际情况出发，解决好油库乙醇汽油储运设施改造过程中的共性和个性问题。本文仅通过总结此前多年的油库改造经验，围绕销售企业油库乙醇汽油储运设施的改造系统地阐述了该过程中的一些注意事项，提出了相关的合理化建议，可为今后面临的众多类似项目的实施提供借鉴和参考。