加油站油氣污染現(xiàn)狀與回收技術(shù)分析

王 云

(中國石化貴州石油分公司，貴陽 550002)

截至2011年底，我國機動車保有量達(dá)2.25億輛。汽車數(shù)量的迅速增加帶動了油品需求量的大幅度增加，加油站數(shù)量已達(dá)9.5萬座;預(yù)計到2020年，我國每年至少需要4.5億噸原油，而其中汽車用油將占我國總用油量的55%。目前，絕大多數(shù)加油站普遍存在油氣泄漏問題，不僅浪費了寶貴的油氣資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染;近兩年我國加油站的油氣揮發(fā)率在千分之七左右，由此造成的損失高達(dá)20億元。因此，對加油站的油氣進(jìn)行回收治理是節(jié)能、環(huán)保和安全的綜合體現(xiàn)。

1 加油站油氣回收的必要性

加油站的油品蒸發(fā)是揮發(fā)性有機物(VOC)排放的一個重要來源，油氣中所含VOC的化學(xué)活性非常高，因此其對臭氧生成的貢獻(xiàn)率不容忽視;而VOC物質(zhì)自身具有很強的毒性，含有苯、二甲苯、乙基苯等致癌物質(zhì)，油氣揮發(fā)物被吸入人體后，會對人體產(chǎn)生直接危害;同時，油氣遇煙火、金屬碰撞、發(fā)電機排氣管噴火等都可導(dǎo)致火災(zāi)，由于絕大多數(shù)的加油站都位于城鎮(zhèn)交通要道等人群相對集中的地方，因而存在較大的潛在危險。實施油氣回收，可以從根本上解決問題、切斷危險源的存在，消除可能導(dǎo)致爆炸、燃燒等的安全隱患[1]。

2 油氣回收技術(shù)的發(fā)展

油氣回收是指對儲油庫和加油站在卸油、儲油和加油過程中產(chǎn)生的油氣，通過密閉收集、儲存和送入油罐汽車的罐內(nèi)，運送到儲油庫集中，經(jīng)過一定的工藝使油氣從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，重新變?yōu)槠?，達(dá)到資源回收利用的過程。

油氣回收主要分三次:一次回收是將油庫發(fā)油和加油站卸油過程中產(chǎn)生的油氣回收到油罐車中;二次回收是將加油站加油槍和汽車油箱揮發(fā)的油氣回收到埋地油罐中;三次回收是指將一次和二次回收到油罐中的油氣通過壓縮機冷凝工藝進(jìn)行油氣回收。

油氣回收技術(shù)按其工作原理分為5種基本形式:冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法和燃燒法[2]。

2.1 國外加油站油氣回收現(xiàn)狀

1970年美國《空氣清潔法》頒布，逐步實施一次油氣回收。1974年圣地亞哥市首先推動一次油氣回收技術(shù)。此后，美國其他十六個因臭氧污染造成空氣質(zhì)量不合格的地區(qū)也推行了一次油氣回收技術(shù)。1975年美國的聯(lián)邦法規(guī)文件中首次提及控制汽車加油站油氣逸散的管制方案。文件中也討論計劃要在全美空氣質(zhì)量最差的地區(qū)，采用二次油氣回收技術(shù)作為加油時油氣揮發(fā)的控制策略。1977年公布的空氣清潔法修訂版中，規(guī)定特定地區(qū)必須采用二次油氣回收技術(shù)以控制加油站油氣擴(kuò)散。80年代后期美國進(jìn)一步完善了《空氣保護(hù)法》，新法規(guī)中明確指出，只有當(dāng)加油站安裝油氣回收系統(tǒng)后才能滿足環(huán)保法規(guī)的要求;90版的空氣清潔法修訂案中規(guī)定:“對認(rèn)定為臭氧污染造成空氣質(zhì)量不好或嚴(yán)重的地區(qū)，必須推行二次油氣回收計劃以作為管理措施”?，F(xiàn)在美國加州和美國中心城市已全部安裝了二次油氣回收裝置。

目前國外采用的油氣封存冷凝系統(tǒng)能將油罐正常排放油氣的99%處理回油罐，基本實現(xiàn)零排放;成熟的membrane技術(shù)，與快速冷凝系統(tǒng)綜合而成的先進(jìn)設(shè)備，主要用于加油站油罐內(nèi)的油氣處理。回收后的油氣，變?yōu)橐簯B(tài)油和高濃度的油氣回到油罐中。而處理后的氣體是純凈的空氣，被排放到大氣中，實現(xiàn)了真正意義上的油氣回收[3]。

在歐洲，針對加油站建設(shè)方面也有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。鑒于完善而嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)有效地促進(jìn)了歐美加油站的安全與環(huán)保，不少南美及亞洲國家也紛紛采取系列措施效仿歐美來約束本國加油站。

2.2 國內(nèi)加油站油氣回收技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國從上世紀(jì)90年代起開始引進(jìn)油氣回收技術(shù)。隨著環(huán)保和安全越來越受到重視，中國石油和中國石化的很多加油站安裝了油氣回收設(shè)備，特別是中國石化在北京奧運會期間對市區(qū)加油站的油氣回收改造得到北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院博士生導(dǎo)師唐孝炎教授的高度評價，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益[4]。

2007年8月1日起，為治理油氣排放污染，由國家環(huán)?？偩趾蛧屹|(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合頒布的《儲油庫大氣污染排放物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《油氣運輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《加油站大氣污染排放物排放標(biāo)準(zhǔn)》三個強制性國家標(biāo)準(zhǔn)開始實施。這三個強制性標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)油氣污染物的排放特點，為油品儲存、運輸和銷售過程制定的各自相對獨立的油氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并充分利用汽油儲、運、銷系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)施，完成油氣收集、儲存、輸送和集中回收處理的治理過程。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，2012年1月1日前設(shè)市城市建成區(qū)加油站要完成一次油氣回收和與之配套的油氣回收處理裝置安裝，2015年1月1日前設(shè)市城市建成區(qū)加油站要完成二次油氣回收處理裝置安裝工作，詳見表1和表2。三個強制性標(biāo)準(zhǔn)的實施標(biāo)志著我國油氣回收治理工作的全面啟動。

表1 卸油油氣排放控制標(biāo)準(zhǔn)控制實施區(qū)域和時限

表2 儲油、加油油氣排放控制標(biāo)準(zhǔn)實施區(qū)域和時限

從2007年開始，為保障北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等大型活動舉辦地的空氣質(zhì)量，中國石化率先在北京、天津、上海、及河北、廣東、浙江等省市陸續(xù)完成了500座加油站和33座油庫的油氣回收治理工作，多數(shù)加油站和油庫采用常壓常溫吸收法回收技術(shù)及裝置，治理的油氣排放分別達(dá)到《儲油庫大氣污染排放物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《加油站大氣污染排放物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求[5－6]。

2.3 貴陽市油氣回收實例

自2010年以來，貴陽市區(qū)寶山加油站和團(tuán)坡橋加油站先后實施了油氣回收試點改造，一個是針對原來加油槍在加油時油氣散發(fā)到大氣中的情況，現(xiàn)在通過抽氣孔全部吸回到油罐中，減少了由于油罐內(nèi)壓力不平衡導(dǎo)致的油氣泄漏。另一個是讓油罐車進(jìn)入油站卸油時連接兩條管路，一條卸油，一條裝氣，再將油氣運送回油庫通過冷凝設(shè)備轉(zhuǎn)化為液態(tài)油，整個過程油氣回收率可以達(dá)到90%以上，最大限度地改變以前“不進(jìn)入加油站也聞得到汽油味”的現(xiàn)象，進(jìn)一步改善環(huán)境。工程完工后通過了消防和環(huán)保部門的驗收。通過近二年的運行，消費者在加油站不再聞到刺鼻的汽油味了，周邊地區(qū)空氣質(zhì)量也明顯好轉(zhuǎn)。根據(jù)2011年貴陽市環(huán)境質(zhì)量狀況公報，城區(qū)空氣質(zhì)量總體良好，優(yōu)良天數(shù)達(dá)到349天。其中NO2年平均濃度值為0.030 mg/m3，SO2年平均濃度值為0.049 mg/m3，可吸入顆粒物年平均濃度值為 0.079 mg/m3，均達(dá)到 GB 3095—1996《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中年均值二級標(biāo)準(zhǔn)。

對加油站油氣揮發(fā)重點位置油氣回收前后油氣排放量進(jìn)行監(jiān)測，可見實施油氣回收后，加油站卸油和加油流程中油氣排放得到有效控制，卸油時卸油口的排放損耗率從1.92‰降到0.06‰，加油槍加油時的損耗率從1.83‰降到0.18‰，通氣管排氣口的損耗率也從0.86‰降到了0.47‰(表3)，在《加油站大氣污染排放物排放標(biāo)準(zhǔn)》允許的范圍內(nèi)降低了損耗率，為實施油氣回收及改進(jìn)相關(guān)技術(shù)積累了寶貴經(jīng)驗。

表3 貴陽市某加油站油氣排放監(jiān)測數(shù)據(jù)

3 我國加油站油氣回收應(yīng)用存在的問題

目前，我國油氣回收系統(tǒng)的改造還存在以下問題[7－8]:

(1)對油氣回收必要性的認(rèn)識不到位。近年來中國石化和中國石油兩大集團(tuán)大力投入資金設(shè)置轄下加油站油氣回收裝置，但是占加油站總數(shù)46%的民營加油站由于技術(shù)和資金缺乏的原因，油氣回收改造一直處于停頓狀態(tài)。

(2)油氣回收流程不完整。目前已實施油氣回收的加油站很少，且大多只停留在一次回收和二次回收的范疇，基本只能算是油氣收集系統(tǒng)，氣體回收率不高，設(shè)備故障率高，加油機生產(chǎn)商的加油機油氣回收技術(shù)不完善，因此，需要深入實施三次回收及后期處理，才能真正實現(xiàn)回收利用。

(3)設(shè)施不滿足需求，導(dǎo)致油氣的轉(zhuǎn)移排放。一方面，從一次回收中收集到的油氣通過油罐車運到油庫進(jìn)行油氣分離的途中，由于油罐車使用狀態(tài)及密閉情況導(dǎo)致油氣泄漏到大氣中;另一方面，二次回收中油氣從加油槍回到油罐的過程中，由于氣液比偏大，多收集的空氣反而將地下油罐內(nèi)的飽和油氣排擠出來，增加排放污染，無法達(dá)到治理污染、保護(hù)環(huán)境和消除安全隱患的目的[9]。

(4)政府及相關(guān)部門管理力度不夠。部分加油站安裝油氣回收系統(tǒng)是為了通過消防部門的消防驗收檢查，驗收通過后卻不再使用，由于政府及相關(guān)部門的監(jiān)管力度不夠，缺乏對油氣泄漏具體的檢測手段，導(dǎo)致設(shè)備形同虛設(shè)和安全意識淡漠[10]。

4 結(jié)論與建議

(1)優(yōu)化加油站設(shè)計和設(shè)備選型，全面提升加油站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范加油站安全和環(huán)境評價工作。在油氣技術(shù)上開展自主創(chuàng)新，研發(fā)適合我國加油站實際情況的油氣回收技術(shù)參數(shù)。加油機生產(chǎn)商要在提高加油機油氣回收效率方面做好設(shè)備性能提升，并跟蹤測試設(shè)備運行效果，總結(jié)分析影響回收效果的而各種因素，逐步推廣環(huán)保加油槍，提高油氣回收率和整個系統(tǒng)的可靠性。

(2)加強加油設(shè)施的日常維護(hù)保養(yǎng)和加油站數(shù)量、質(zhì)量和計量管理，提高加油員工的安全意識，學(xué)習(xí)相關(guān)知識技能，熟練掌握加油站工藝流程和油氣回收流程，規(guī)范操作，減少損耗和泄漏，保證加油站油氣回收系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

(3)應(yīng)用視頻監(jiān)控和液位儀等信息手段加強對輸油管線泄漏的監(jiān)測和預(yù)警，對罐存組態(tài)、罐存趨勢、卸油信息及歷史庫存進(jìn)行實時監(jiān)控的同時，發(fā)現(xiàn)異常及時啟動報警系統(tǒng)，防患于未然。政府和企業(yè)應(yīng)該協(xié)力推進(jìn)我國加油站油氣回收系統(tǒng)改造的順利進(jìn)行。

(4)加強對加油站油氣回收系統(tǒng)改造前后區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的對比監(jiān)測，消防和環(huán)保部門定期對轄區(qū)內(nèi)加油站油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督檢查，以法律和國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對不符合規(guī)定和排放標(biāo)準(zhǔn)的加油站進(jìn)行嚴(yán)厲處罰，以促使其充分運行油氣回收系統(tǒng)，并保證該系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

(5)通過環(huán)保宣傳，大力倡導(dǎo)消費者選擇環(huán)保安全的加油站，從而進(jìn)一步推進(jìn)我國加油站油氣回收系統(tǒng)的應(yīng)用，減少加油站揮發(fā)性有機物對人體健康的影響。

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