产品码头油气排放治理的探讨

侯红而(中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司，广东 揭阳 515200)

0 引言

码头油气回收是指在船舶进行油品装船时，利用油气回收设备设施对挥发的油气(也称“VOCs”)进行回收，减少油品损耗的过程。某些成品油及化工品码头存在货种多，装船过程中油气排放浓度不稳定，同时装船造成油气排放量大以及难以控制等问题，容易危及作业安全以及影响油品质量。油气回收不仅可以重新利用挥发出来的油气，还可以有效地防止大量油气进入大气层，减少环境污染，进一步提高码头的安全性。因此，学习了解油气回收相关法规政策及规范，掌握各种油气回收技术，及时发现并解决油气排放问题对于开展油气回收工作是十分必要的[1]。

1 码头油气回收的相关政策法规和标准规范

1.1 相关政策法规

(1)《中华人民共和国大气污染防治法》第二条要求防治大气污染，要会规划路线，会转变方式，会优化布局，会调整结构，从源头开始治理，最终达到改善大气环境质量的目的。同时，应当加强综合防治，推行联合防治，对挥发性有机物、氨等大气污染物实施协同控制。第四十一条规定要求了成品油码头、成品油运输船舶等应当按照国家有关规定安装油气回收装置，并且保证该油气回收装置要落到实处，能够保持正常使用的状态[2]。(2)《石化行业挥发性有机物综合整治方案》中提到应该首先考虑采用高效油气回收措施治理煤油、汽油等具有高挥发性的有机液体以及具有危险性的苯、二甲苯等化学品在装卸时挥发出来的有机废气，同时要求运输相关具有高挥发性或危险性产品的油船，应安装配备相应的油气回收接口[3]。(3)《大气污染防治行动计划》中规定要推进挥发性有机物污染治理，综合整治石化、有机化工、表面涂装等行业产生的挥发性有机物，并且要求储油库、油罐车等在规定时间内完成油气回收治理。成品码头在装船时要落实环境要求，安装油气回收相关系统设备，切实进行油气回收治理。(4)《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015—2020年)》中提出要积极开展港口作业污染专项治理，防止油气污染，保护港口环境，努力推进码头油气回收治理工作，取得成效，并要求在2017年底，我国国内沿海成品码头油气回收工作稳步发展和推广[4]。

1.2 相关排放标准

(1)《储油库大气污染物排放标准》在2020年发布并于2021年实施，该标准指出具有万吨级及以上油品泊位的码头在装船时产生的油气要进行油气回收处理[5]。同时规定了油气处理排放限值：污染物项目排放浓度≤25 g/m3，处理效率≥95%。(2)《油品运输大气污染物排放标准》规定了油品运输过程中油气排放控制要求、检测和监督管理要求，并增加了油船控制要求。该标准要求新投入使用的油船(150总吨及以上)自2021年4月1日实施，现有8 000 总吨及以上的油船自2024年1月1日后实施。此外，《关于加快推进炼油企业VOCs提标治理工作的通知》、JTS196-12—2017《码头油气回收设施建设技术规范》[6]、《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》等标准规范对油气排放治理进行了规定和要求。

2 主要油气回收技术

为减少产品码头装船过程中油气挥发造成的油品损失，解决VOCs挥发产生的环境污染及安全隐患问题，油气回收技术在码头中发挥着巨大作用。其中，按工作原理不同可分为以下几种技术：活性炭吸附法、吸收剂吸收法、多级冷凝法、膜分离法和催化氧化法等。

2.1 活性炭吸附法

活性炭吸附法工作原理是根据活性炭纤维的多孔结构，将挥发性有机物吸附其中[7]。此法通常安装两组吸附罐，当油气进入两个活性炭吸附塔中的一个，吸附塔内填充有专用的油气回收吸附剂——活性炭。油气通过吸附罐罐体下端的进口阀门进入吸附罐，然后通过床层上的活性炭，再通过罐体顶部的出口阀门，从而进入催化氧化系统，此过程中碳氢化合物被活性炭吸附。处理后的气体进入后端CO装置。吸附塔安装有温度计可以监测活性炭吸附的工作温度，保证系统安全。活性炭吸附饱和后，使用真空泵进行解吸。当一个活性炭吸附塔饱和后，自动切换到另一个活性炭吸附塔。需要解吸的吸附塔自动关闭入口阀和出口阀，而另外一台吸附塔开始吸附。饱和后的活性炭吸附塔利用真空泵产生的高真空将吸附的油气从活性炭床上解吸下来，吸附塔内通过注入氮气使其恢复常压，解吸下来的油气送回风机前进气管道，再次送入吸附塔进行吸附，从而形成一个循环，保证出口废气质量。

2.2 吸收法

吸收法是一般采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，利用油气中各种组分在吸收剂中溶解度或化学反应特性的差异，使油气中的组分被吸收剂吸收，从而达到回收的目的[8]。例如，采用柴油对沥青烟气进行吸收，沥青烟气中较小的颗粒物或粘结性气体，经过和液体接触后，被凝结下来。气液接触时，烟气温度也被降下来，一部分气相转化为液相或者固相进入到吸收中。

2.3 冷凝法

冷凝法是通过多级连续冷却的方法，使混合油气中的烃类各组分的温度低于凝点，从气态变为液态，除水蒸气外空气仍保持气态，从而实现油气与空气的分离。冷凝法主要处理油气中的水分，有效降低后续低温冷凝结霜的概率，逐步液化回收部分油气组分，进而液化回收轻烃组分。

2.4 膜分离法

膜分离法是基于气体组分通过膜的不同速率，由膜两侧的气体组分产生的分压差作为气体分离的驱动力，油气组分的性质不同以及膜的特性差异都会影响气体各组分透过膜的速度。膜分离法一般适合处理小流量和中高浓度的挥发性有机物，通过膜分离法来回收处理油气，能降低能量消耗，没有二次污染，大大提高回收率。一般回收率可达到95%～99%，但运用膜分离法的设备容易出现堵塞和污染问题，维护保养困难，投资比较高[9]。

2.5 催化氧化法

有机废气进入催化氧化反应单元后，首先进入换热器进行预热(电加热)，开启风机进行吹扫，催化氧化炉开始一个约5 min的吹扫净化，吹扫完成进行下一步。启动电加热器，出口温度达到300 ℃，预热完成。经过吸附的尾气，与空气混合后被风机送入催化氧化装置。首先进入换热器进行预加热，然后经过电加热器加热到指定温度，最后送入催化氧化装置本体，有机废气在催化剂的作用下被氧化成二氧化碳和水并放出热量，产生的烟气和来气经过热交换回收热量后排放到大气中。

3 码头油气回收存在的问题

3.1 油船配套不健全

由于成品油及化工品码头泊位布置紧凑，油气回收设施通常在靠近码头前沿较近的陆域设置。在进行油气回收时，要和油船进行对接。码头陆域油气回收系统一般由多种装置组成，通常包括油气收集装置、油气预处理装置、船岸安全装置、油气输送装置、金属纤维表面燃烧装置及自动控制系统和其他配套系统。但目前，成品油及化工品船舶基本上都未安装油气接收管道、标准接头和惰性气体发生装置等，不具备油气回收条件，无法实现油气收集[10]。此时，岸上油气回收设施不能发挥应有的作用，造成码头油气回收系统无法真正投入使用。

3.2 油气回收投资成本高

码头油气回收系统的投资包括船舶改造费用、油气处理装置费用、接收管路和设施费用等。据不完全统计，我国沿海区域的液体散货船舶，其货舱透气系统并没有进行管路封闭，缺乏与岸方接连的气相回收管道，导致油气回收工作无法进展。因此，需要对船舶进行改造，每艘船舶规格不一致，沿岸接收装置的接口规格也不一样，改造难度加大，改造费用千差万别。从各泊位船岸安全装置出口至码头油气回收设施之间的气相输送管路费用是最高的，运输距离的长短决定着在运输过程中所消耗的管路费用的高低，油气回收的运输距离过长，管路设施中所配备的安全配件数量相应增多，投资费用明显提高。

3.3 码头油气回收存在安全问题

码头油气回收工作实际上存在着大量的安全问题，比如，一般油轮舱容较大，在油气回收工作中油舱压力不容易被控制，回收气体流速加快，油气回收管道通风系统不能快速反应，火灾、爆炸现象出现的可能性增高。另外，由于船舱与船舷之间的距离比较短，火灾出现之后工作人员难以对火势进行控制，火灾蔓延的速度加快，难以进行有效的救援活动，对外界环境造成严重的损害。此外，油气回收的安全问题还包括：缺乏惰性气体系统，在高含氧量的船舶上容易发生剧烈爆炸；缺乏连接输气臂的标准接头；输气臂上缺乏紧急脱离装置等，这些问题严重限制了油气回收的发展[11]。

3.4 码头油气回收运行经验欠缺

当前，国家开始加大环境保护力度，出台了各项有关挥发性有机物排放的政策标准，包括中石化、中石油在内的大中小型油类企业为了遵从国家对环境保护的号召，开始开展油气回收工作。但是由于老码头的位置有限，船岸安全设施安装工作无保证，辅助设施不配套等问题，直接导致码头油气回收的设备无法正常安装。随着码头油气回收工作的不断推广开展，我国很多码头都已经开始了试点工作。但是相对于其他的发达国家而言，实际运行经验并不成熟，因此还需要不断地探索。

3.5 利益归属问题尚不明确

码头油气回收相关设备进行安装投用之后，将会出现有关于利益归属的问题，比如物权与销售权的纠纷。目前，大多数港口均属于油品的仓储行业，只拥有油品的运输权，这些油品的归属权一般都为货主所有。大部分的油气被回收之后，相关利益人员开始争夺油气回收之后的归属权，给油气回收开展工作带来困难。油品物权利益冲突问题导致油商不愿意投资油气回收装置，严重阻碍码头油气回收技术工作的发展。

4 结语

通过对码头油气回收存在问题进行分析，结合相关文献，总结在成品油和化工品装船过程中，外排油气浓度不稳定，装船的中前期外排油气较低，且前后变化较小，油气浓度在装船中后期会有一个快速增高的过程。装船外排油气由于浓度从刚开始装船阶段的浓度极低处于爆炸极限范围以下，到装船后期浓度较高处于爆炸极限范围以上，此过程有穿越爆炸极限范围的过程，存在一定的爆炸风险，需采取必要的安全措施防止爆炸事故的发生。船船型覆盖范围广，从1 000 DWT～100 000DWT，各船型装船流量也不一样，最小200 t/h，最大3 200 t/h，且存在不同船型同时装船的可能，装船组合复杂，并且装船油气排放为间歇排放，VOCs排放量也随之较复杂。合理采用有效的油气回收治理措施，尽量最大限度回收利用VOCs，是目前探究的一大难题。在实际投用中，通常选择最佳工艺方案，合理组合不同工艺方法，针对性回收不同产品挥发性有机物，从而大大提高净化效率，最大限度回收油气。当今社会，随着国家法律法规和政策对环境保护力度的加持，科学技术的进步，工艺处理、相关设备不断创新，创新油气回收技术逐步替代传统回收技术，使得油气回收处理后没有二次污染，净化效果更明显[12]。总而言之，随着社会经济不断变化，港口油品贸易的不断发展，继续探讨码头油气回收工作也将任重而道远。