油氣回收技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析

武 鑫，丁澤中，王旭飛，念合新

（1.后勤工程學(xué)院，重慶 401311；2.66152部隊(duì)，天津 300450；3.69064部隊(duì)，新疆 庫爾勒 841000）

油氣回收技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析

武 鑫1，丁澤中1，王旭飛2，念合新3

（1.后勤工程學(xué)院，重慶 401311；2.66152部隊(duì)，天津 300450；3.69064部隊(duì)，新疆 庫爾勒 841000）

由于原油及成品油的蒸發(fā)損耗造成油料數(shù)量減少、油品質(zhì)量降低、潛在火災(zāi)隱患、環(huán)境污染等一系列問題，在環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的要求下，油氣回收技術(shù)已成為公眾關(guān)注的熱點(diǎn)。介紹了四種油庫用油氣回收的技術(shù)工藝，并通過對(duì)回收工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，為是否進(jìn)行油氣回收的改造提供了依據(jù)。

油氣；回收；經(jīng)濟(jì)性分析

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，石油生產(chǎn)和消費(fèi)以每年5%～10%的速度快速增長(zhǎng)，2011年我國(guó)原油產(chǎn)量達(dá)20 364.51萬噸，成品油中汽油的產(chǎn)量為8 141.1萬噸。石油及其產(chǎn)品在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，中?guó)已經(jīng)發(fā)展為生產(chǎn)和消費(fèi)石油的大國(guó)。但是，我國(guó)的油氣回收工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，而由于油氣損失對(duì)石油資源所造成的浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境所造成的影響和對(duì)安全生產(chǎn)帶來的潛在危害已經(jīng)引起了人們的重視。自20世紀(jì)80年代開始，油氣回收技術(shù)在我國(guó)得到不斷深入的研究，取得了一些成果，也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

1 油氣回收技術(shù)

油品蒸發(fā)時(shí)所排放出的是由油氣與空氣所構(gòu)成的混合氣體，油氣回收的關(guān)鍵技術(shù)就是進(jìn)行油氣與空氣的分離。目前在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛的油氣回收技術(shù)主要有：吸附法、膜分離法、冷凝法以及吸收法。

1.1 吸附法油氣回收技術(shù)，在儲(chǔ)運(yùn)過程中產(chǎn)生的含烴氣體通過填充有吸附劑的吸附器，其中的烴類被吸附劑吸附，伴隨吸附過程會(huì)釋放出熱量。吸附過程在常溫常壓下進(jìn)行，吸附劑達(dá)到一定的飽和度后，需進(jìn)行再生，吸附劑再生可以采用蒸汽再生或減壓再生，再生過程中脫附出的油氣再用油品進(jìn)行吸收，伴隨解吸過程會(huì)吸收熱量。氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴于吸附劑的性能，吸附劑應(yīng)具有以下性能：①高度的選擇性；②巨大的內(nèi)表面積；③可再生性；④較低的水分吸附量；⑤具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和物理性能；⑥吸附顆粒大小均勻；⑦良好的化學(xué)穩(wěn)定性；⑧價(jià)格合適，原料充足[1]。目前吸附劑一般選用活性炭，新鮮活性炭20℃時(shí)飽和油氣吸附率為34%，30℃時(shí)為30%。吸附分離的優(yōu)點(diǎn)是可以使尾氣濃度控制在很小的指標(biāo)內(nèi)，但缺點(diǎn)為進(jìn)口濃度難以達(dá)到很大（從而影響處理量），否則吸附熱效應(yīng)將很明顯。

吸附法是油氣回收行業(yè)的主要工藝流程之一，在20世紀(jì)70年代的美國(guó)開始應(yīng)用，現(xiàn)已在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，該流程相對(duì)簡(jiǎn)單并且回收效率很高，適用于汽油油氣的回收。圖1為美國(guó)喬丹公司的吸附法油氣回收工藝流程。

1.2 膜分離法油氣回收技術(shù)，膜技術(shù)回收油氣的原理是利用高分子膜材料對(duì)油氣分子和空氣分子的不同選擇透過性實(shí)現(xiàn)兩者的物理分離。油蒸氣/空氣混合物在膜兩側(cè)壓差推動(dòng)下遵循溶解擴(kuò)散機(jī)理使得混合氣中的油蒸氣優(yōu)先透過膜得以富集回收，而空氣則被選擇性地截留，從而在膜的截留側(cè)得到脫除油氣的潔凈空氣，而在膜的透過側(cè)得到富集的油氣，達(dá)到油蒸氣/空氣分離的目的。與吸收、吸附及冷凝法油氣回收相比，膜分離氣體混合物是一種更簡(jiǎn)單有效的技術(shù)，尤其是許多性能優(yōu)異的高分子膜和無機(jī)膜開發(fā)成功，使膜法氣體分離成為更有效、更經(jīng)濟(jì)的新型分離技術(shù)。

在氣體膜分離過程中，必須除去油氣中可能對(duì)膜產(chǎn)生損害的物質(zhì)，在進(jìn)入膜分離器之前必須將游離的液體（潤(rùn)滑油等重?zé)N類）、烴類 （芳烴、鹵代烴、酮類物質(zhì)是醋酸纖維素膜的良溶劑）等都除去[1]。因此在膜分離單元上游必須安裝用于前處理的分離和過濾設(shè)備，以除去游離的液體、固體粒子和有害物質(zhì)。此外若單獨(dú)采用膜技術(shù)，則投資過高，經(jīng)濟(jì)效益較差，采用膜技術(shù)與其它技術(shù)藕合的工藝，如目前油氣回收采用最多的工藝流程集合了冷凝/壓縮、吸收、膜分離、變壓吸附等工藝，可以充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。圖2是南京歐科公司的膜法油氣回收工藝流程。

1.3 冷凝法油氣回收技術(shù)，冷凝法油氣回收方式是利用烴類物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽分壓差異，通過機(jī)械制冷，降低油氣溫度，使烴類物質(zhì)蒸汽分壓達(dá)到飽和狀態(tài)，而逐步冷凝成液態(tài)的一種油氣回收方法。儲(chǔ)運(yùn)過程產(chǎn)生的含烴氣體，通過低溫冷凝冷卻，其中的油氣被冷凝下來，該方法適用于高濃度油氣的回收。根據(jù)凈化氣體中烴的含量要求不同，冷凝溫度通常在-70℃～-170℃之間。

冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷步驟實(shí)現(xiàn)，預(yù)冷器是一單級(jí)冷卻裝置，其運(yùn)行溫度在油氣各種組分的冷凝溫度之上，使進(jìn)入回收裝置的油氣溫度從環(huán)境溫度降到4℃左右，使油氣中的大部分水蒸氣凝結(jié)為水而除去，使進(jìn)入低溫冷卻器的氣體狀態(tài)穩(wěn)定，可減少回收裝置的運(yùn)行能耗。油氣離開預(yù)冷器后進(jìn)入機(jī)械制冷系統(tǒng)。機(jī)械制冷系統(tǒng)一般分為兩級(jí)，油氣經(jīng)過一級(jí)冷卻器冷卻到約-45℃，再進(jìn)入二級(jí)冷卻器冷卻到約-70℃，經(jīng)過一、二級(jí)冷卻可以使大部分油氣冷凝為液體回收，如需要更低的冷卻溫度，就需要在機(jī)械制冷之后聯(lián)接液氨制冷，此時(shí)油氣回收可達(dá)99%[2]，但同時(shí)回收能耗將急劇增加。冷凝法工藝流程比較簡(jiǎn)單，但由于在低溫下操作，對(duì)于制冷設(shè)備及裝置選用的制造材料要求比較嚴(yán)格，操作要求、能耗及投資都比較高。圖3是江蘇惠利特公司冷凝吸附法油氣回收裝置工藝流程圖。

1.4 吸收法油氣回收技術(shù)，吸收法是分離混合氣體常用的操作方法之一，依據(jù)混合氣體中的各組分在同種溶劑內(nèi)的溶解度或化學(xué)反應(yīng)活性的不同，而對(duì)混合氣體進(jìn)行分離。吸收法油氣回收方法主要有常溫常壓吸收法與常壓冷卻吸收法。對(duì)于處理高濃度、大流量的油氣有一定的優(yōu)勢(shì)，如要控制吸收法回收系統(tǒng)尾氣中的油氣濃度達(dá)到很低的水平，吸收塔的高度則可能很高，從而增加了投資及運(yùn)行費(fèi)用，另外吸收劑性能的優(yōu)劣很大程度上決定了吸收的效率，常用的吸收劑有汽油、煤油、輕柴油、SOVUR、AbSFOV-97等[3]，由于吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)都無法直接形成油料產(chǎn)品，通常選擇吸收法作為回收手段。圖4為吸收法油氣回收工藝流程。

目前所使用的油氣回收裝置大多是以上兩種或三種技術(shù)的融合，這樣回收效率更高，能耗也更小。

2 油氣回收技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

一項(xiàng)技術(shù)可以得到認(rèn)可被廣泛應(yīng)用，肯定同它能帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益分不開，同樣的油氣回收技術(shù)也不例外，下面以一個(gè)實(shí)例來對(duì)油氣回收技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

以B類地區(qū)某油庫為例進(jìn)行分析，假設(shè)該油庫所有油罐均為內(nèi)浮頂罐，該油庫年平均汽油周轉(zhuǎn)量為20萬立方，設(shè)定回收裝置氣液比為1.1，則需要處理油氣量為22萬立方。

2.1 損耗分析，油庫中油氣損耗主要發(fā)生在以下幾個(gè)階段： （1）鐵路 （油船）卸油時(shí)的損耗； （2）儲(chǔ)油罐大、小呼吸蒸發(fā)損耗； （3）向鐵路、汽車油罐車裝油時(shí)的損耗。因我國(guó)大量使用浮頂罐，經(jīng)過多年的實(shí)踐已經(jīng)證明浮頂罐的大呼吸損耗很小，在各項(xiàng)損耗中以裝車損耗量為最大，目前所進(jìn)行的油氣回收改造也大多集中在這一方面。根據(jù) 《散裝液體石油產(chǎn)品損耗標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 11085-1989）可估算其年裝車損耗量為160m3。

2.2 油氣回收應(yīng)用資金投入分析，運(yùn)用油氣回收技術(shù)的資金投入主要在以下幾個(gè)方面： （1）購置油氣回收裝置的以及進(jìn)行改造安裝的費(fèi)用； （2）油庫運(yùn)行回收裝置所發(fā)生的費(fèi)用 （主要是電費(fèi)，按照1元/kWh進(jìn)行計(jì)算）；（3）每年對(duì)回收裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)所發(fā)生的費(fèi)用 （以裝置費(fèi)用的5%計(jì)），如吸附法裝置更換活性炭、吸收法裝置添加吸收劑等。表1是四種回收技術(shù)的資金投入情況[4]。

表1 四種回收技術(shù)的資金投入情況

2.3 利益分析，運(yùn)用油氣回收技術(shù)后可見的利益主要在以下幾個(gè)方面： （1）回收汽油的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 （汽油以每噸9 500元計(jì)）； （2）避免了環(huán)保部門的經(jīng)濟(jì)性處罰 （因尚未出臺(tái)明確的懲罰標(biāo)準(zhǔn)，暫不計(jì)入計(jì)算）。表2是四種回收技術(shù)的經(jīng)濟(jì)收益情況。

表2 四種回收技術(shù)的資金收益情況

現(xiàn)在設(shè)定回收裝置的固定資產(chǎn)殘值率為5%，拋開建設(shè)時(shí)間，則可知四種回收技術(shù)的靜態(tài)投資回收期分別為：

3 結(jié) 論

從以上的分析可以看出，隨著油氣回收技術(shù)的不斷成熟，加之近年來油價(jià)的不斷高漲，對(duì)油庫進(jìn)行油氣回收改造經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，2011年國(guó)務(wù)院下發(fā)的 《國(guó)家環(huán)境保護(hù) “十二五”規(guī)劃》中也提到了對(duì) “加強(qiáng)石化行業(yè)生產(chǎn)、輸送和存儲(chǔ)過程揮發(fā)性有機(jī)污染物排放控制”。繼續(xù)要求 “實(shí)施加油站、油庫和油罐車的油氣回收綜合治理工程”，油氣回收技術(shù)利國(guó)利民，在環(huán)境情況惡化嚴(yán)重、燃料能源日趨緊張的情況下，加強(qiáng)油氣回收改造的順利推進(jìn)無疑是一項(xiàng)明智的選擇。

[1]陳家慶，朱玲.油氣回收與排放控制技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2010.

[2]樊寶德，楊曉婕.油庫加油站油氣回收與減排技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2009.

[3]傅翔，熊銀伍，梁大明,等.油氣回收技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].潔凈煤技術(shù)，2011,17(3)：44-46.

[4]王衛(wèi)兵，王磊，孫毅.多目標(biāo)決策灰色關(guān)聯(lián)投影法油氣回收績(jī)效評(píng)價(jià)[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011,16(1)：94-97.

The Economic Analysis about Technologies of Oil Vapor Recovery

WU Xin1,DING Ze-zhong1,WANG Xu-fei2,NIAN He-xin3

(1.Logistical Engineering University,Chongqing 401311,China;2.66152 PLA Troops,Tianjin 300450,China;3.69064 PLA Troops,Kuerle 841000,China)

Because of a set of problems of the reduce of oil amount for cruel oil and finished oil evaporation and outrage,the potential fire hazard and environment pollution and so on,under the tendency to increase requirement of environment protection and energy saving,the technology and device of oil vapor recovery become hotspots.This article introduced four different ways of technology,and gave some advices clearly on if it is profitable to adopt recovery equipment,through the economic analysis.

oil vapor;recovery;economic analysis

F253.9

A

1002-3100(2012)09-0080-04

2012-05-30

武 鑫（1986-），男，山西古交人，后勤工程學(xué)院碩士研究生，研究方向：油料勤務(wù)。