碼頭油氣回收技術(shù)的發(fā)展及問(wèn)題探討

喬建哲，周 斌，常 華，壽幼平

（1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津 300456；2.天津泰達(dá)自來(lái)水公司，天津 300457）

1 引言

油氣屬于揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCS：volatile organic compounds），油氣中含有多種致癌組分，含有較大比例的不飽和烴對(duì)形成光化學(xué)煙霧和臭氧污染作用較大。因此，國(guó)際上十分重視對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)、加油站等處大氣污染的治理。

由國(guó)家環(huán)保總局和國(guó)家質(zhì)監(jiān)總局聯(lián)合發(fā)布的《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《汽油運(yùn)輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《加油站大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》已于2007年8月1日起實(shí)施，3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)為油氣回收治理規(guī)定了油氣排放限值、控制技術(shù)要求和檢測(cè)方法。其中儲(chǔ)油庫(kù)和加油站規(guī)定了油氣排放處理裝置的油氣排放濃度應(yīng)小于等于25g／m3，儲(chǔ)油庫(kù)的油氣處理效率不應(yīng)低于95%。

油氣回收不但可以將損耗的油氣重新利用，而且可以有效防范大量油氣滲入到大氣中，降低環(huán)境污染，同時(shí)還可提升碼頭和罐區(qū)的安全系數(shù)。這一措施，可有效推動(dòng)節(jié)能減排工作，同時(shí)也是大力發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)的需要。

目前，我國(guó)油庫(kù)、煉油廠(chǎng)和加油站都開(kāi)展了回收油氣的工作，但是油品碼頭裝船作業(yè)其油氣回收裝置的工藝研發(fā)進(jìn)展緩慢。隨著國(guó)務(wù)院頒布《防治船舶污染海洋環(huán)境管理?xiàng)l例》的實(shí)施，以及MARPOL73／78公約附則Ⅵ在我國(guó)的生效，對(duì)于成品油裝船油氣回收裝置不論從法律方面，還是從安全、環(huán)保和節(jié)能方面，其成熟、可靠的工藝出臺(tái)都是迫在眉睫的問(wèn)題。

2 油氣回收技術(shù)及碼頭油氣回收技術(shù)發(fā)展概況

2.1 國(guó)外油氣回收技術(shù)發(fā)展概況

油氣回收技術(shù)起步于20世紀(jì)60年代，美國(guó)、日本早在20世紀(jì)70年代就已成功研制出了油氣回收裝置。其主要工藝為冷凝法、吸收法及吸附法。德國(guó)也在近年推出了使用膜分離技術(shù)的油氣回收成套裝置，使油氣回收技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展。目前發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的煉油廠(chǎng)、油庫(kù)、加油站等普遍都采用了油氣回收設(shè)施，這些設(shè)施既保護(hù)了環(huán)境，也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益［1］。

除此之外，國(guó)外研究人員還建立了一些模型對(duì)各種油氣回收裝置實(shí)施情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而得到各裝置的回收效率及影響回收效率的各種因素，有利于在綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的各裝置作相應(yīng)的改進(jìn)，或改變周?chē)母髦萍s因素，以達(dá)到最佳的回收效果［2］。

2.2 國(guó)外碼頭油氣回收技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)際海事組織（IMO）在1997年9月批準(zhǔn)《73／78防污公約》新增加防止船舶造成大氣污染規(guī)則，并于2005年5月19日生效。美國(guó)沿岸各州政府從1998年開(kāi)始要求進(jìn)入其港口裝貨的油輪使用油氣回收系統(tǒng)，并陸續(xù)在各裝船港口配備VOCs接收裝置。美國(guó)聯(lián)邦法典第46卷還對(duì)油輪貨油艙的油氣回收要求作了詳細(xì)規(guī)定。目前美國(guó)海岸港口已禁止沒(méi)有油氣收集系統(tǒng)的船舶停靠。

挪威卑爾根港附近的Mongstad油港已著手進(jìn)行油氣回收系統(tǒng)的改造，在岸上增設(shè)相應(yīng)的VOCs接收和處理裝置。瑞典已在50多個(gè)液體散貨裝船碼頭上建造VOCs回收系統(tǒng)，采用的技術(shù)之一是利用低溫煤油向吸收裝置中噴淋，以吸收裝置中的蒸發(fā)氣體。被吸收的蒸氣在分離器中與煤油相分離，再經(jīng)冷卻使之凝結(jié)成液體，回收率可達(dá)98%左右［3］。

盡管發(fā)展迅速，發(fā)達(dá)國(guó)家在油氣回收領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)仍有提高的空間。美國(guó)油氣回收技術(shù)以熱解技術(shù)為主，回收的VOCs難于再利用；而歐洲應(yīng)用推廣VOCs回收再利用技術(shù)的國(guó)家仍為少數(shù)。這主要是因?yàn)榕c其他控制環(huán)節(jié)相比，在碼頭裝卸過(guò)程中的氣體回收技術(shù)所花費(fèi)的成本過(guò)高［4］。

2.3 國(guó)內(nèi)油氣回收技術(shù)發(fā)展概況

20世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)石油系統(tǒng)科研單位和企業(yè)開(kāi)始研究油氣回收技術(shù)和產(chǎn)品。80年代初期，我國(guó)在吸收法油氣回收技術(shù)和專(zhuān)用吸收劑開(kāi)發(fā)以及冷凝吸收式油氣回收技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。90年代后期，上海藍(lán)泓科技公司開(kāi)發(fā)的人工制冷油氣回收裝置在上海耀華加油站投用。

2000年后，我國(guó)開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)丹麥庫(kù)索深公司、美國(guó)喬丹公司等在油氣回收領(lǐng)域處于國(guó)際頂尖水平企業(yè)的設(shè)備。美國(guó)HEALY、OPW公司也開(kāi)始在我國(guó)推銷(xiāo)加油站的二次回收設(shè)施。德國(guó)某公司提供了兩套膜分離工藝的加油站油氣回收設(shè)備安裝在中石油上海加油站試用。

2003年后，我國(guó)開(kāi)始自行研制油氣回收設(shè)備。2007年以來(lái)，國(guó)內(nèi)油氣回收行業(yè)迅猛發(fā)展。一方面，相應(yīng)的國(guó)家法律法規(guī)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)頒發(fā)，國(guó)家發(fā)改委、科技部、環(huán)保部等政府部門(mén)配套的管理方案、實(shí)施細(xì)則、技術(shù)導(dǎo)則陸續(xù)出臺(tái)，對(duì)油氣回收行業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)文件、扶持政策也不斷完善；另一方面，奧運(yùn)會(huì)的召開(kāi)有力地推動(dòng)了油氣污染的治理和油氣的回收利用。京、津、冀地區(qū)部分油庫(kù)、加油站安裝了油氣回收處理裝置，全國(guó)的油氣回收行動(dòng)邁出了大步伐。

不過(guò)，油氣回收行業(yè)雖然歷經(jīng)了30年的歷程，但油氣回收的科研成果沒(méi)有繼續(xù)提高，已取得的成果也沒(méi)有得到推廣、沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工程化。與國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策法規(guī)要求的進(jìn)度、政府對(duì)油氣回收項(xiàng)目投入基金支持的力度及石油儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)企業(yè)對(duì)油氣回收技術(shù)和產(chǎn)品需求的廣度，存在很大的差距。

2.4 國(guó)內(nèi)碼頭油氣回收技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)對(duì)沿海、沿江各液體散貨裝船港的調(diào)查，碼頭油氣回收技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用范例較少。天津港、廈門(mén)港、青島港、南京港、廣州港均有碼頭安裝了油氣回收設(shè)備，天津港、廈門(mén)港、廣州港的油氣回收設(shè)備因設(shè)計(jì)選型和多種化工廢氣混雜原因未使用，南京港設(shè)備因管道運(yùn)輸替代船舶運(yùn)輸而停用，青島港黃島化工廠(chǎng)碼頭石腦油油氣回收設(shè)備直接采用日本新日公司設(shè)備（3000m3／h）和美國(guó)喬丹公司設(shè)備（500m3／h），使用4年，效果良好。寧波港及大連港的新建油碼頭也都安裝了油氣回收系統(tǒng)。而國(guó)內(nèi)其他大型港口的氣體回收裝置僅安裝在個(gè)別裝載毒性強(qiáng)的液體化工碼頭。

3 碼頭油氣回收技術(shù)在推廣中存在的問(wèn)題

3.1 改造難度較大

一套完整的碼頭油氣回收系統(tǒng)由3部分組成，包括：①擁有密閉貨倉(cāng)及氣相回路的運(yùn)輸船舶；②岸上油氣回收處理裝置；③船舶油氣的沿岸接收裝置及連接到處理裝置的管路。

岸上油氣回收處理裝置的技術(shù)較為成熟，吸收法、吸附法等技術(shù)均可應(yīng)用于碼頭油氣回收。我國(guó)沿海運(yùn)輸?shù)囊后w散貨船舶，除運(yùn)輸蒸汽壓較高的液化烴船、部分運(yùn)輸毒性強(qiáng)、貨物價(jià)值高的化工品船具有返回碼頭上的回氣管路外，絕大部分的成品油、原油船貨艙透氣系統(tǒng)未形成封閉管路，沒(méi)有氣體回收接岸管道，因此無(wú)法實(shí)施回收，需要對(duì)船舶進(jìn)行改造，由于油船及化工品船舶尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)格，需要根據(jù)船舶不同情況提出改造方案。同樣，對(duì)于船舶油氣的沿岸接收裝置的接口（呼吸閥）規(guī)格也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于運(yùn)用多貨種的外貿(mào)碼頭，該問(wèn)題尤為明顯。目前呼吸閥的生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多，呼吸閥的規(guī)格多樣，價(jià)格差異巨大。由此可見(jiàn)，接收裝置接口的規(guī)范化是推廣碼頭油氣回收技術(shù)的前提條件。

同時(shí)，逸散的油氣實(shí)際是各種液態(tài)石油形成的混合氣體，其在空氣中的體積比約為1%～10%時(shí)為可燃?xì)怏w，需嚴(yán)格控制油船火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，這也是制約碼頭油氣回收技術(shù)推廣應(yīng)用的重要安全因素。

3.2 投資過(guò)高

碼頭油氣回收系統(tǒng)的投資包括3部分，即：①船舶改造費(fèi)；②處理裝置費(fèi)用；③接收裝置（管路）費(fèi)用。其中以管路費(fèi)用最為昂貴，具體價(jià)格根據(jù)泊位到處理設(shè)施之間距離的不同而變化巨大，大概是岸上處理設(shè)施價(jià)格的1～5倍。這主要是因?yàn)楣苈分斜Ｕ线\(yùn)行安全的配件（①推進(jìn)風(fēng)扇②阻燃器③輔助燃料添加劑④探測(cè)器）較為昂貴。以美國(guó)經(jīng)驗(yàn)為例，其岸上處理設(shè)施的價(jià)格僅為整個(gè)改造工程價(jià)格的24%。而國(guó)內(nèi)新建的大連石油化工公司油碼頭，油氣處理裝置及接收裝置費(fèi)用高達(dá)6500萬(wàn)元（不包括船舶改造）。

船舶改造費(fèi)用與船型密切相關(guān)，根據(jù)英國(guó)環(huán)保署對(duì)歐洲碼頭油氣回收系統(tǒng)改造資料調(diào)查的資料顯示：在歐洲水域大約3%的油船（不包括原油船）擁有油氣收集系統(tǒng) VCS，48.6%的船有密閉裝船系統(tǒng)CLS，28.3%的船有惰性氣體系統(tǒng)IGS，25.9%的船同時(shí)擁有密閉裝船系統(tǒng)和惰性氣體系統(tǒng)（圖1）。

圖1 歐洲現(xiàn)有油船情況

對(duì)于有密閉裝船系統(tǒng)和惰性氣體系統(tǒng)的船舶安裝油氣收集系統(tǒng)的花費(fèi)大約是7.5萬(wàn)歐元，有密閉裝船系統(tǒng)沒(méi)有惰性氣體系統(tǒng)的花費(fèi)大約是15萬(wàn)歐元，有惰性氣體系統(tǒng)而沒(méi)有封閉裝載系統(tǒng)的大約是20萬(wàn)歐元，都沒(méi)有的27.5萬(wàn)歐元。由此計(jì)算，對(duì)行業(yè)內(nèi)油船進(jìn)行統(tǒng)一改造需要一筆不小的花費(fèi)。

目前我國(guó)油氣回收產(chǎn)業(yè)剛剛起步，尚無(wú)油氣回收裝置的行業(yè)指導(dǎo)價(jià)格，而接收及處理設(shè)備主要依靠進(jìn)口，設(shè)備維護(hù)及耗材更換等后期投資比例仍然較高，使得碼頭油氣回收投資居高不下。

3.3 法規(guī)及監(jiān)測(cè)手段不健全

目前，我國(guó)環(huán)保法規(guī)中尚無(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)碼頭油氣回收的具體規(guī)定，而《防治船舶污染海洋環(huán)境管理?xiàng)l例》以及MARPOL73／78公約附則Ⅵ也無(wú)針對(duì)碼頭油氣逸散的具體限制指標(biāo)。同時(shí)，基于環(huán)?？紤]的碼頭油氣逸散的監(jiān)測(cè)技術(shù)尚處于空白階段。油氣回收系統(tǒng)會(huì)影響裝船效率，在缺乏有效監(jiān)管手段的前提下，全憑業(yè)主單位自覺(jué)履行相關(guān)規(guī)定的模式難以得到保障。

［1］王長(zhǎng)江.美國(guó)油氣回收與環(huán)保［J］.商業(yè)時(shí)代，2004（10）：37.

［2］何 月.石油企業(yè)油氣回收實(shí)施方案的研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2008.

［3］潘海濤.油氣回收技術(shù)在港口油品碼頭中的應(yīng)用［C］／／中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)港口工程分會(huì).中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)港口分會(huì)技術(shù)交流文集，2009.

［4］Howard J Rudd，Nikolas A Hill.Measures to Reduce Emissions of VOCs during Loading and Unloading of Ships in the EU.AEA technology environment.august 2001.