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油气回收技术在石油库中的应用

文档作者：陈雪松陈雪梅郭慧军卢建成杨建刚张永健文档来源： (1．中国石油工程设计有限责任公司北京分公司(2．华北油田采油工艺研究院自动化室(3冲国石油工程设计有限责任公司华北分公司(4．中国石油冀东油田分公司		点击数：	更新时间： 2021年10月20日
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油气回 收技术在石油库中的应用
陈雪松 ，陈雪梅 ，郭慧军 ，卢建成 ， 杨建刚 ， 张永健，
(1．中国石油工程设计有限责任公司北京分公司，北京1 00085)
(2．华北油田采油工艺研究院自动化室，河北任丘062552)
(3冲国石油工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘062552)
(4．中国石油冀东油田分公司，河北唐海063002)
[摘要]由于油气回收对环境保护和资源综合利用具有重大意义，
的油气挥发情况，对不同油气回收方案的工艺流程进行系统对比，
的因素。
[关键词]油气回收；石油库；挥发损失；环境保护；应用
轻质油品(如汽油)在生产、储存、运输
和销售过程中， 由于温度、压力的变化，不可避
免的挥发出大量的油气，不仅造成石油资源的浪
费， 油品质量下降，而且由于大量的油蒸气排入
大气中，造成了严重的环境污染， 同时也给安全
生产造成了严重的隐患。因此必须对挥发的油气
进行回收处理。
我国在1996年制定的GB 16297—1996《大气污染
物综合排放标准》规定：非甲烷总烃最高允许排放
浓度为150mg／m 。按照这一标准，在轻质油品的装
车、装船过程中，必须采用一定的油气回收方法，
以控制油气的排放浓度。2007年6月，国家环境保
护总局颁布的《储油库大气污染物排放标准》等三
项污染物排放控制标准要求，储油库等油品大周转
量场合安装的油气回收处理装置应符合油气排放浓
度≤25mg／L和处理效率995％的要求。
从20世纪60年代开始，国外先进工业国家就将
近年来得到了广泛关注。本文介绍了轻油装车过程产生
分析了各方案应用中存在的一些问题以及影响回收效果
油气回收处理作为降低油品蒸发损耗及防止油气污
染的重点技术加以研究推广，并且对油气的排放标
准加以立法，从而促进了油气回收装置的推广和利
用。随着油气回收处理技术的不断发展，吸收法、
冷凝法、吸附法都先后成为西方发达国家特定时期
油品大周转量场合的主流技术方案。
本文介绍了轻油装车过程产生的油气挥发情
况，对不同的油气回收方案工艺流程进行系统对
比分析，分析了各自工程应用时存在的一些关键
问题、回收效果和影响因素。提出了本工程的油
气同收方案，并对设计计算进行了介绍。应用油
气回收装置将带来明显的经济效益、社会效益及
环境效益。
1石油库储运过程中挥发损耗量
根据GB 11085—1989《散装液态石油产品损害
标准》规定，A类地区汽油存接卸、贮存、运输、
零售的损耗规定见表1。
表1 汽油储运过程损耗率 单位：％
装车 运输
项 目 贮存 铁路 汽车 油轮 输转 卸车 零售 G00k
m以下铁路
损耗率 O．O1 0．17 O．10 O．O7 O．O1 O．Ol O．29 0．16
据彭国庆介绍，装车过程中汽油的平均挥发
量为装车量的1．3‰_lJ。根据统计，2007年汽油生
产量为5994万吨f2]，按损失率1．3‰计算，如果
采取油气回收措施，2007年仅汽油一次装车就挥
发损耗掉7．8万吨汽油。每吨汽油按6000元计算，
仅一次装车损耗造成的经济损失即达4．68亿元。而
汽油从炼油厂生产至最终用户，至少要经过3次装
卸，分别为炼油厂、油库、加油站。整个过程会
产牛大量油气损耗，造成极大的经济损失。同时
对环境造成极人的污染。
2油气回收方案的比较
要实现油气回收，关键技术(步骤)在于怎
样分离油气和空气。目前， 国内外常见的油气回
作者简介：陈雪松，男，毕业于河北农业大学，现在中国石油工
程设计有限公司北京分公司工作。
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第2期 陈雪松等油气回收技术在石油库中的应用 ．4J ．
收方式主要包括吸附法、冷凝法、吸收法、膜分
离法等 。有些还含有压缩过程或几种方法的综
合利用。下面对这几种常见的方法进行比较。
2．1吸收法
本方法包括两种典型的方法： 常压常温吸收
法与常压低温吸收法。常压常温吸收法是在常压
常温下，利用馏吸收剂在吸收塔内与混合气喷淋
接触以溶解吸收其中的油气。该方法有两种回收
类型，一是富吸收液可以再生，装置可设计为一
个独立完整的系统， 适用范围广，但吸收液性能
要求严格 二是富吸收液要送回炼油装置再加工
处理，适用于炼油厂回收油气。如中国石化长岭
分公司的油气回收系统。
常压低温吸收法是使用冷冻机将吸收液冷
却到低温，然后送到吸收塔对混合气进行喷淋吸
收。吸收液一般用产品汽油来直接回收油气。为
了达到较高的回收率， 吸收液(汽油)的冷却温
度要控制在一30℃ 以下。此时，系统需要制冷系
统、低温钢材及保温处理， 投资及运行费用较
高。该方法还应注意结冰(即要预冷脱水及适时
除霜)。如果使用其它高效吸收剂，可适当提高
操作温度，但要增加解吸、回收工艺，加上制冷
曲
醐
环节，装置投资费用较高。
吸收法油气回收工艺回收效率低，环保要求
较高时，很难达到允许的油气排放标准。
2．2吸附法
利用活性炭(或其它孔隙率较大的物质)作
为吸附剂，使油气与空气分离。吸附法油气回收
装置一般包括三个单元：变压吸附单元、分离罐
和吸收塔。油气收集设备收集到的油气通过密闭
管线首先进入变压吸附单元，在变压吸附单元完
成油气的吸附和脱附，脱附的油气经过分离塔进
入吸收塔，吸收液自塔顶部喷淋下来，与自下而
上纯烃气混合， 由此实现烃在吸收液中的吸收。
实际上，吸附法油气回收装置是吸附法与吸收法
或冷凝法的组合。此方法油气回收率在90％以上，
需用两座吸附塔切换工作，活性炭定期更换，要
求轻烃脱吸设备具有较高的承受真空的能力。目
前，使用吸附法比较成功的厂家有丹麦库索深公
司和美国乔丹公司。图1是美国乔丹公司活性炭吸
附油气回收工艺流程， 该装置在国内应用较多，
如中石化北京黄村油库， 上海杨浦油库等均采用
该公司的吸附法油气回收装置。
图l 美国Jordan Technologies公司活性炭吸附工艺流程
▲量■■■_■l 网流管学兔兔 www.xuetutu.com
一
44一 ■ 节能减排 2石0油10与年化第工13设卷备
2-3冷凝法
冷凝法是最早出现的油气回收技术，是利用
冷凝剂通过热交换器冷凝油气， 当冷凝气的温度低
于其露点温度时将发生冷凝，由于易挥发性有机化
合物的露点温度高于空气的露点温度，故当对油气
蒸气和空气的混合物进行冷凝时，大部分油气蒸气
会被冷凝成液态而空气则可以通过通风口被排出，
从而达到分离的目的。这种方法的优点是原理较简
单，直接回收到油品；操作安全可靠，回收的烃类
液体不含杂质。缺点是投资高，操作费用高。美国
EDWARDS公司的直接冷凝法油气回收装置在世界
范围内应用较多，并申请过专利 】。中国石化曾引
进过该公司的油气回收装置， 目前该装置在镇海石
化使用，回收效率在90％以上。
2．4膜分离法
此种方法的工艺流程是：装车排出的油气经
过阻火器后进入压缩机压缩，经加压后送至膜分
离器，在有机物选择性薄膜上，油气比窄气具有
更高的穿透性，含烃气体被分离成两股物流： 一
股富油气的穿透物流和一股贫油气的滞留物流。
富油气物流中的油气再被油品吸收下来，贫油气
的滞留物流作为净化气体排放。
膜分离法是较新的油气回收技术。这种方法
能耗高，价格高，投资大。目前工业应用较少。
3几种处理方法的对比
吸收法工艺比较简单，设备投资较低，操作和
维修费用基本与碳吸附法相当， 由于吸收介质是采
用煤油和吸收液， 因此没有二次污染问题。但该工
艺的回收效果较差，采用煤油做吸收液仅能达到80
mg／L的尾气排放标准，如果采用专用吸收液基本
上可以达~mJ35 mg／L的尾气排放标准。但由于专用
吸收液的使用寿命较短、费用较高。因此，该工艺
方法仅适于油气排放控制要求不高地区。
吸附法与吸收法工艺十分相似，其不同点仅是
采用活性炭代替了吸收液。工艺流程比较简单，对
于相对分子质量在40-130范围内的烃类气体回收
率高，其排放尾气中含油气量可以达到10mg／L以
下。由于填装技术、解吸技术和活性炭本身质量的
问题，活性炭的使用寿命在5～15年之问。同时，吸
附法油气回收装置的转动设备较多，炭床需要频繁
解吸，因此其维修量要大于其它工艺方法。当环境
湿度过大时，其吸附能力会有所降低。
冷凝法较其它油气回收工艺复杂，单纯的制
冷剂冷却，仅能使排放的贫油空气中的油气浓度
达到35mg／L水平；如果要达到10mg／L的环保要
求， 则需要液氮冷却或采用尾气发电装置，增加
了维修费用。该工艺的优点在于操作简单，适用
范围广， 维修量小。冷凝法装置运行时，会产生
一定量的含油污水，环境温度也会影响装置的运
行费用。
膜分离法操作简单，适用范围广，不存在环
境二次污染，但装置造价较高， 经济性远不如前
几种方法。
上述四种油气回收工艺中， 目前世界上采用
较普遍的是碳吸附法和冷凝法。吸收法在日本应
用较多，膜分离法目前的应用比较少。
国内目前使用较多的回收工艺是活性炭吸附
法，冷凝法使用也较多。但是随着环保要求的进
一步提高，迫使冷凝法油气回收系统进一步降低
冷媒温度，使得操作和维护费用进一步提高。使
用冷凝法油气回收系统的用户发现，虽然这类系
统的初期投入略低于活性炭吸附／吸收设备， 但
冷凝系统的操作与维护费用较高。因此，美国在
1980年以后大量牛产、安装活性炭吸附／吸收设
备，美国环保署(EPA)甚至认为活性炭吸附油气
回收技术是最佳示范技术和最易实现的控制技术
而加以推广应用。
随着《储油库大气污染物排放标准》等标准
的实施，要求油库油气回收处理装置油气排放浓
度更低(≤25mg／L)。鉴于冷凝法要达到该标准
需要冷凝温度达到一1 10~C以下，对设备材料要求
较高， 同时，操作费用也相应提高，建议采用吸
附法油气 收装置。
4效益分析
4．1经济效益
根据《储油库大气污染物排放标准》要求，
年周转量20万吨以上的油库需安装油气回收装
置。按石油库汽油年周转量20万吨， 油库主要油
气损失包括火车卸车。储存和汽车装车，一次装
车油气损失率按1．3‰计算，安装油气回收装置油
气回收率按98％计算，汽油价格按8000元／t计算，
则安装油气回收装置每年收入如表2所示。
表2 年周转量2O万吨油库经济效益表
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第2期 陈雪松等油气回收技术在石油库中的应用 一45一
一套活性炭油气回收装置总投资约为450万
元，年运行费用为80万元，人员工资24万元，则
年利润额99．84万元。考虑到成品油价格继续上涨
的趋势，该装置投资回收期为4～5年。
4．2社会效益
油气回收对大气环境保护极为有益，可大大
降低装车作业区的油气浓度，有效防止装车过程
中挥发出的油气向周围扩散，保护了装车现场的
环境，有利于装车作业人员的身体健康和周围居
民的安全。
5结论
推广油气回收技术符合国家环保要求和人民
日益增强的环保意识。该技术的推广使用具有明
显的社会效益、环境生态效益和经济效益。奥运
会召开前后， 北京市各油库和加油站陆续设置了
油气回收装置。根据GB20950．2007《储油库大气
污染物排放标准》的要求，~rJ2011年底全国设市
城市和承担相应城市加油站供应的储油库均应设
置油气回收装置。汽油密闭液下装车及油气回收
装置的实施， 将使汽油装车技术提高到一个新水
平，这将为降低汽油装车损耗，减少大气污染，
回收宝贵的石油资源，做出巨大的贡献。
◆参考文献
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介绍【J】．石油商技，2002，20(5)：28．30．
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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页)
3．3处理故障 阀位置指示错误。手动活动燃油控制阀，在阀门
电气连接图如下： 开度小的情况下， 阀I'q很难活动，并且不能活动
控制阀据 姜囊 警 于 鎏 及阀门，重新测
。断开控制系统电源，检查燃油阀，燃油 儿 酞^匕世¨伍 』~0。。
图3 FDAE电气连接图
4结束语
该机组在故障排除前， 只能在燃油模式下
运行，机组每天消耗燃油约24吨，每吨燃油7000
元，1天的燃油费用近17万元，六个月即耗费燃油
3000万元。故障排除后，为油田节约了大笔燃料
费； 同时为安全稳定运行提供了保障， 经济效益
及社会效益显著。通过此次实践， 发现国外设计
的控制程序并非无懈可击，仍然存在一些需完善
之处。

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