老舊石油化工碼頭油氣回收治理初探與展望

魯東青

摘 要：本文對當(dāng)前油氣回收治理工作的政策、技術(shù)和排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述和分析，以廣石化碼頭為實(shí)例研究老舊碼頭油氣回收工作，結(jié)合場地、船型、貨源等實(shí)際，從改造可行性、投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)作穩(wěn)定性和項(xiàng)目安全性進(jìn)行研究，提出存在問題和展望。

關(guān)鍵詞：碼頭；油氣；回收；技術(shù)

中圖分類號：U698.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）07-0057-03

石油產(chǎn)品是由多種烴化合物組成的混合物，低沸點(diǎn)的組分容易蒸發(fā)形成揮發(fā)性有機(jī)污染物—-油氣。石化碼頭油品及化工品裝船過程中排放油氣導(dǎo)致環(huán)境污染、安全隱患和資源浪費(fèi)，碼頭油氣回收是指對船舶排放的油氣進(jìn)行收集，通過管道輸送經(jīng)油氣回收設(shè)備處置后，將油氣還原為油品，進(jìn)行回收再利用，油氣回收具有節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的雙重作用。在當(dāng)今大氣污染嚴(yán)重、能源供給緊張、油碼頭作業(yè)頻繁的情況下，油氣回收工作受到國家和行業(yè)的高度重視。油氣回收治理是當(dāng)前改善空氣質(zhì)量，解決區(qū)域性大氣環(huán)境問題的重要的舉措。

1 油碼頭油氣回收的作用與意義

1.1 對安全和職業(yè)健康有益

油品易揮發(fā)，油氣和空氣混合達(dá)到一定濃度，若遇到火源或靜電有可能發(fā)生燃燒或爆炸，實(shí)施油氣回收，可消除油氣聚集，油氣麻醉人體中樞神經(jīng)，刺激皮膚粘膜，對造血系統(tǒng)慢性損害，油氣濃度高足以引起急性中毒。碼頭油氣回收系統(tǒng)的實(shí)施，必將減少油氣的排放和在大氣中的聚集，保護(hù)了人員的身體健康。

1.2 減少對大氣的污染

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是導(dǎo)致霧霾和臭氧超標(biāo)的重要污染物，近年來廣受關(guān)注。油氣作為VOCs 中石油類產(chǎn)品烴組合的揮發(fā)物，含有的不飽和烴對形成霧霾和光化學(xué)污染作用較大，碼頭油氣回收收集船舶貨油蒸汽，杜絕無組織污染排放，減少了大氣污染，保護(hù)了環(huán)境。

1.3 實(shí)現(xiàn)資源回收再利用

原油、成品油是極易揮發(fā)的液體，特別是汽油，在裝載過程中排放量大。石油是不可再生的資源，油氣的排放是資源的巨大浪費(fèi)。2015年我國原油和成品油裝船量分別為9200萬噸和17100萬噸，揮發(fā)率分別按照0.08%和0.1%計算，揮發(fā)油氣排放總量24.5萬噸，碳排放76.87 萬噸。按1 萬元/ 噸計，每年損失24.5 億元。對原油、成品油等貨類進(jìn)行油氣回收可以減少資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)回收再利用。

2 油氣回收的主要政策標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)

2.1 油氣回收主要的政策要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

2.1.1 政策要求

2013年10月國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于印發(fā)大氣污染防治計劃的通知》，提出了治理大氣污染的奮斗目標(biāo)，推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理，在原油成品油碼頭積極開展油氣回收治理。2015年7月，交通運(yùn)輸部辦公廳印發(fā)《原油成品油碼頭油氣回收試點(diǎn)工作實(shí)施方案》明確了首批油氣回收試點(diǎn)項(xiàng)目。2015年9月交通運(yùn)輸部出臺了《船舶與港口污染防治專項(xiàng)行動實(shí)施方案（2015-2020年）》，提出進(jìn)一步的要求。 2016年2月交通運(yùn)輸部、環(huán)境保護(hù)部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局共同發(fā)出《關(guān)于印發(fā)原油成品油碼頭油氣回收行動方案的通知》提出在環(huán)渤海地區(qū)、長江干線、長江三角洲地區(qū)和珠江三角洲地區(qū)，再遴選一批原油或成品油碼頭作為第二批碼頭油氣回收試點(diǎn)工程。

各地政府也對油氣回收工作做出了具體要求，如 2015年7月1日實(shí)施的《廣東省環(huán)境保護(hù)條例》中要求，油碼頭、加油加氣站、儲油儲氣庫（區(qū)）和油罐車、氣罐車等要按照規(guī)定安裝油氣回收裝置。

2.1.2 技術(shù)規(guī)范

關(guān)于油氣回收的技術(shù)規(guī)范有《油氣回收系統(tǒng)工程技術(shù)導(dǎo)則》（Q/SH0117—2007）、《油庫、加油站大氣污染治理項(xiàng)目驗(yàn)收檢測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T431—2008）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在排放標(biāo)準(zhǔn)方面，我國有儲油庫、加油站的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，同時也有國標(biāo)《汽油運(yùn)輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

2.2 碼頭油氣回收相關(guān)技術(shù)

碼頭油氣回收設(shè)施一般由氣相輸送單元、船岸界面安全單元、碼頭引風(fēng)輸送單元、油氣回收單元、安全控制系統(tǒng)等組成。油氣回收常用方法有：吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法、熱氧化法和復(fù)合工藝法。各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下

（1）吸附法。利用活性炭、硅膠等吸附劑對油氣/空氣混合氣進(jìn)行吸附，實(shí)現(xiàn)油氣和空氣的分離。吸附法處理效率較高，排放濃度較低。缺點(diǎn)其一是活性炭失活后存在二次污染；其二是大多數(shù)國產(chǎn)活性炭吸附力較弱，壽命不足2年，吸附材料的后續(xù)成本較高。

（2）吸收法。根據(jù)混合油氣中各組分在吸收劑中溶解度的大小，來進(jìn)行油氣和空氣的分離。工藝簡單，缺點(diǎn)是回收率低，設(shè)備占地空間較大、能耗高，吸收劑消耗較大，需不斷補(bǔ)充。

（3）冷凝法。利用制冷設(shè)備將油氣的熱量置換，實(shí)現(xiàn)油氣組分從氣相到液相的直接轉(zhuǎn)換。工藝原理簡單，可直觀的看到液態(tài)的回收油品，自動化水平高 。缺點(diǎn)是制冷能耗高，要提前開機(jī)制冷。

（4）膜分離法。利用烴類優(yōu)先透過特殊高分子膜的特點(diǎn)，讓油氣和空氣混合氣在壓力推動下通過高分子膜，油氣分子優(yōu)先透過而空氣組分被截留排放，富集的油氣經(jīng)傳輸轉(zhuǎn)回油罐或用其他方法液化。此技術(shù)先進(jìn)，工藝相對簡單，自動化水平高。缺點(diǎn)是投資較大，膜分離裝置要求穩(wěn)流、穩(wěn)壓氣體，膜的壽命有限。

（5）熱氧化法。熱氧化法即燃燒法，將油氣集中起來，送到加熱爐或者焚燒系統(tǒng)燒掉，此法對烴類排放的控制相當(dāng)徹底，缺點(diǎn)也很突出就是沒有回收利用造成資源浪費(fèi)，且由于系統(tǒng)和明火相通需要特別注意安全問題。

（6）復(fù)合工藝。若采用單一工藝難以兼顧環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性的要求。一般采用的是復(fù)合工藝。復(fù)合工藝一定程度上達(dá)到了減少占地面積、提高處理效率、提高安全性能，投資成本也可適當(dāng)降低。

3 老舊碼頭油氣回收改造研究及存在的問題

以廣州港股份有限公司石油化工分公司廣石化碼頭為實(shí)例，對照有關(guān)油碼頭技術(shù)規(guī)范以及碼頭油氣回收船岸安全界面技術(shù)要求，結(jié)合公司碼頭場地現(xiàn)狀、靠泊船型，分析近年貨源結(jié)構(gòu)，從改造難度、投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)作穩(wěn)定性、項(xiàng)目安全性進(jìn)行研究。

3.1 廣石化碼頭有關(guān)情況介紹與油氣回收研究

場地現(xiàn)狀。碼頭于1977年建成投產(chǎn)， 是中石化廣州分公司的配套碼頭，碼頭呈“T”型棧橋式布置，高樁梁板結(jié)構(gòu)，泊位總長378.3米，工作平臺長289.2米，碼頭面寬為15.8m-21.8m，碼頭前沿水深為-13.3m，航道水深為-13.5m，碼頭安裝有13臺輸油臂，還有多種軟管接口。

靠泊船型研究。1977年建成時設(shè)計通過能力為進(jìn)口原油250噸，1983年擴(kuò)建為2個2.4萬噸級油船泊位，設(shè)計通過能力為350萬噸；2013年加固改造為2個5萬噸級油碼頭泊位。據(jù)相關(guān)資料顯示，我國油船具備油氣回收條件的船舶約占10%，2萬噸以下的80%的油船均未安裝油氣接收管道、標(biāo)準(zhǔn)接頭和惰性氣體發(fā)生裝置等，不具備油氣回收的條件。對本碼頭近三年靠泊船型進(jìn)行研究，如圖1所示，靠泊船型分布以5000噸以下的船舶為主占大多數(shù)，大于20000噸的僅占2%。

貨類分析研究。本碼頭主要承擔(dān)中石化廣州分公司、中冠安泰石油化工有限公司和藍(lán)天航空油料有限公司等企業(yè)的液體石油化工品裝卸業(yè)務(wù)。其中中石化廣州分公司經(jīng)水路供給珠三角、西南地區(qū)和港澳地區(qū)的成品油主要經(jīng)石油化工分公司碼頭，藍(lán)天航空油料有限公司供給白云國際機(jī)場的航空煤油50%以上是經(jīng)石油化工分公司碼頭上岸經(jīng)管輸至機(jī)場。對適用油氣回收的裝船作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計，近三年的年平均裝船量為160萬噸，其中主要貨類的裝船量分布如圖2。

3.2 老舊碼頭油氣回收可能存在的問題

3.2.1 碼頭位置狹窄改造難度大

老舊的石油化工碼頭場地普遍偏狹窄，設(shè)計初期未做油氣回收裝置的位置預(yù)留。按照油氣回收工藝，需對油氣收集單元、船岸連接單元、輸送單元、油氣回收處理單元、油氣回收再利用單元和連接管路進(jìn)行平面布置。油氣回收裝置布置與相鄰建（構(gòu)）筑物的防火間距，須按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《石油庫設(shè)計規(guī)范》（GB50074）、《裝卸油品碼頭防火設(shè)計規(guī)范》JTJ 237、《油品裝載系統(tǒng)油氣回收設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（GB50759）等。

按照本碼頭貨類和泊位輸油泵流量，油氣流量保守估計按 800-1200 m 3 /h估計，選用占地相對較小的吸附+冷凝的技術(shù)方案，裝置總占地至少為18m*10m，船岸對接安全保障單元占地1.5m*7m，油氣回收處理單元占地15m*4m。

石油化工分公司碼頭為老舊碼頭，空間比較狹窄，碼頭面寬為15.8m-21.8m，兩面分別為管廊和輸油臂，安裝船岸界面安全單元及碼頭引風(fēng)輸送單元后，再考慮線槽橋架，對檢修通道和消防通道將造成一定影響。

此外，本碼頭的庫區(qū)屬于貨主所有，離碼頭約3.5公里，回收后的油品在碼頭是沒有儲存設(shè)施的，所以碼頭區(qū)域也另需要多余的場地建設(shè)回收后的儲存設(shè)施，選用吸收加吸附的技術(shù)方案，還需增加存放吸收劑的儲存設(shè)施，進(jìn)行油氣回收改造要充分考慮場地狹窄帶來的改造難度。

3.2.2 碼頭靠泊船型大多不具備油氣回收條件

本碼頭近年來每年裝卸量有280萬噸左右，但近三年年平均裝船量只有160萬噸，其中汽油、石腦油、二甲苯揮發(fā)性強(qiáng)的貨類裝船量為80萬噸，本碼頭雖然是5萬噸級的，但實(shí)際靠泊船型以小型船舶居多，具備油氣回收條件的2萬噸以上的船舶裝船年平均僅10艘次，利用率低，回收利用價值有限，營運(yùn)成本可觀。

3.2.3 油氣回收后利益歸屬問題比較復(fù)雜

本碼頭與庫區(qū)是完全分開經(jīng)營的，庫區(qū)和管線歸貨主中石化廣州分公司，計量是通過中石化廣州分公司的流量計計算，安裝油氣回收裝置后，裝船量容易出現(xiàn)爭議，油氣回收后利益歸屬問題也是法律的空白，容易出現(xiàn)物權(quán)和銷售權(quán)的糾紛。

3.2.4 油氣回收設(shè)施安全性更需重視

油氣回收的過程存在隱患，主要可歸結(jié)為：超壓和負(fù)壓，空氣侵入、火災(zāi)和爆炸。據(jù)資料顯示，國內(nèi)已安裝的油氣回收設(shè)備很少使用。老舊碼頭泊位靠泊中小型船舶居多，現(xiàn)有技術(shù)下，大多數(shù)中小型船舶不具備油氣回收條件，石油化工分公司等老舊碼頭即使建設(shè)油氣回收系統(tǒng)，勢必使用頻次較低，周期較長，長時間不用更容易存在安全隱患，設(shè)備老化、個別管件失靈等問題不容忽視。

4 展望

碼頭油氣回收是國家大氣污染防治的重要環(huán)節(jié)，是交通運(yùn)輸部推進(jìn)綠色發(fā)展的重要任務(wù)?！对统善酚痛a頭油氣回收行動方案》已詳細(xì)列出任務(wù)清單，分工和保障措施。交通運(yùn)輸部第一批試點(diǎn)項(xiàng)目舟山中化興中石油轉(zhuǎn)運(yùn)有限公司1、2泊位原油裝船油氣回收工程的順利實(shí)施，上海石化碼頭投建的油氣回收裝置通過環(huán)保評估正式投用，均為國內(nèi)碼頭油氣回收提供了良好的示范作用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院等單位起草的交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) “碼頭油氣回收船岸安全界面技術(shù)要求”3月份已完成征求意見，政策法規(guī)的具體化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化、資金扶持的制度化、試點(diǎn)開展的規(guī)?；确矫嬉颜归_多項(xiàng)工作。隨著法規(guī)層面的在斷完善，技術(shù)層面的不斷成熟，碼頭油氣回收排放標(biāo)準(zhǔn)、船舶油氣回收配套接口等問題得到解決指日可待，油碼頭油氣回收工作將迎來新的春天。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪玚 我國碼頭油氣回收發(fā)展啟示錄交通建設(shè)與管理.交通建設(shè)與管理，2016（10）

[2]邱春霞，高潔，耿紅，我國碼頭油氣回收相關(guān)政策與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析，港口裝卸2016（05）

[3]李漢勇 油氣回收技術(shù)（X）. 北京化學(xué)工業(yè)出版社，2007（11）

[4]王軒雅，耿紅，高潔 論我國碼頭油氣回收及安全技術(shù)問題. 第十八屆全國二氧化硫 氮氧化物 汞污染防治技術(shù)暨細(xì)顆粒物（PM2.5）治理技術(shù)研討會論文集，2014（12）