油品銷售企業(yè)乙醇汽油油庫改造的分析與建議

程 琪

〔中國石化銷售股份有限公司 北京 100728〕

我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始于“十五”初期。2001年為了解決大量“陳化糧”處理問題，改善大氣及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，經(jīng)國務(wù)院同意，啟動(dòng)了生物燃料乙醇生產(chǎn)和應(yīng)用的試點(diǎn)。從“十一五”起，根據(jù)形勢變化暫停了糧食燃料乙醇的發(fā)展，陸續(xù)在廣西、內(nèi)蒙古、山東、河南等地建成多個(gè)非糧燃料乙醇示范項(xiàng)目或產(chǎn)業(yè)化裝置。2017年9月，經(jīng)國務(wù)院同意，國家發(fā)展改革委、國家能源局等十五部委聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實(shí)施方案》。方案要求2017年在湖北、廣東等6省的32個(gè)市全面推廣應(yīng)用車用乙醇汽油，其他地區(qū)啟動(dòng)準(zhǔn)備工作，到2020年全國基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋。總體上看，我國車用乙醇汽油的試點(diǎn)工作取得了預(yù)期效果，且具有以“核準(zhǔn)生產(chǎn)、定向流通、封閉推廣”的特征[1]，符合國情和歷史發(fā)展階段、行之有效的中國可再生燃料推廣模式，為進(jìn)一步推廣使用車用乙醇汽油奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

車用乙醇汽油E10的調(diào)和比例為90 %調(diào)和組分油+10 %變性燃料乙醇。乙醇汽油與普通汽油的性質(zhì)有一定差異，具有水溶性、腐蝕性和溶解性，因此在儲(chǔ)存、接卸、調(diào)和、質(zhì)量管理等方面均需要專門的配套工藝，本文對當(dāng)前階段我國油品銷售企業(yè)普遍面臨的將普通儲(chǔ)存汽油、柴油等的油庫，改造為同時(shí)適用于乙醇汽油的油庫項(xiàng)目，進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)建議，供參考。

1 乙醇汽油油庫改造的平面布置

乙醇的閃點(diǎn)為12℃，火災(zāi)危險(xiǎn)性屬于甲B類。根據(jù)《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50074—2014)和《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T 3007—2014)變性燃料乙醇(甲B)可以與汽油(甲B)、柴油(乙B或丙A類)罐區(qū)的儲(chǔ)罐布置在同一個(gè)油罐組內(nèi)，但由于其水溶性的差異，用于儲(chǔ)存變性燃料乙醇的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐與汽油、柴油罐之間應(yīng)設(shè)置隔堤。

在增加燃料乙醇儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的改造中，變性燃料乙醇的收、發(fā)設(shè)施與油庫原有普通汽、柴油等的收發(fā)設(shè)施可以合建、接建，并宜與原有的接卸設(shè)施協(xié)調(diào)統(tǒng)一布置。當(dāng)接卸泵房(棚)不合建、接建時(shí)，應(yīng)按照相鄰甲B、乙類液體泵房(棚)之間的間距要求控制兩者的安全間距。燃料乙醇的卸車口與僅用于燃料乙醇接卸用泵的間距可均按照燃料乙醇接卸設(shè)施考慮，而不特意強(qiáng)調(diào)其間距要求。但當(dāng)燃料乙醇卸車口與泵房(棚)臨近且泵房(棚)內(nèi)含有其他用途的機(jī)泵時(shí)，應(yīng)按照石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范的要求嚴(yán)格控制乙醇卸車口與泵房的間距15 m的要求。

在多年的增加乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施改造的實(shí)踐中，公路發(fā)乙醇汽油的泵通?？梢圆贾迷诩斜门?房)或布置在公路發(fā)油臺(tái)的首層。

2 乙醇汽油儲(chǔ)罐罐容的復(fù)核調(diào)整

隨著國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，市場對油品的需求結(jié)構(gòu)較前些年也有了變化，汽油需求量逐年遞增，柴油的需求量出現(xiàn)適當(dāng)下滑。油庫內(nèi)的經(jīng)營品種和各品種的經(jīng)營需求量均要求對油庫內(nèi)現(xiàn)有的儲(chǔ)罐和罐容結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核以及必要的調(diào)整，調(diào)整過程應(yīng)同步考慮新增變性燃料乙醇的儲(chǔ)存及經(jīng)營需求，以使罐容的利用趨于合理。

汽油、柴油及各品種的罐容需求的復(fù)核主要依據(jù)油庫近年來的經(jīng)營量數(shù)據(jù)和經(jīng)營量的增長率，在綜合分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況下汽車保有量、汽車技術(shù)進(jìn)步和能源替代等因素基礎(chǔ)上合理預(yù)測未來5至10年的經(jīng)營量，按照各油品合理的年周轉(zhuǎn)次數(shù)，對各品種油品的需求罐容進(jìn)行測算，并對比油庫現(xiàn)有罐容設(shè)置的情況做出必要調(diào)整。通常管輸油庫合理的罐容周轉(zhuǎn)次數(shù)為25～30次/年，油品鐵路運(yùn)輸進(jìn)庫的油庫罐容的周轉(zhuǎn)次數(shù)宜為18～20次/年。油品水路運(yùn)輸進(jìn)庫的油庫罐容的周轉(zhuǎn)次數(shù)宜為20～22次/年。關(guān)于需求罐容、油品經(jīng)營量和油品的年周轉(zhuǎn)次數(shù)之間的關(guān)系可以按公式(1)計(jì)算。

(1)

式中：V——某油品的需求罐容，m3；

G——該油品的年經(jīng)營量，t/a；

ρ——該油品的密度，t/m3；

N——油品年周轉(zhuǎn)次數(shù)，次/a；

φ——油罐的裝量系數(shù)，單位為1，內(nèi)浮頂罐通常取0.8，固定頂油罐通常取0.85～0.90。

變性燃料乙醇儲(chǔ)罐的規(guī)模應(yīng)根據(jù)乙醇汽油的經(jīng)營量和存儲(chǔ)天數(shù)確定，其計(jì)算過程可以通過公式(2)確定。

(2)

式中：V乙醇——乙醇的需求罐容，m3；

G汽油——汽油的年經(jīng)營量，t/a；

ρ汽油——汽油的密度，t/m3；

N1——油庫年經(jīng)營天數(shù)，一般取350 d/a；

φ——乙醇罐的裝量系數(shù)，單位為1，內(nèi)浮頂罐通常取0.8；

n——變性燃料乙醇的儲(chǔ)存天數(shù)，一般取7～10d。

以河北某油庫為例，其近4年的經(jīng)營量數(shù)據(jù)和未來10年的預(yù)測經(jīng)營量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 河北某油庫近4年以及未來10年的經(jīng)營量預(yù)測

按照目標(biāo)設(shè)計(jì)年(2028年)的經(jīng)營量進(jìn)行各油品需求罐容的計(jì)算結(jié)果如表2所示。此外，通過對比油庫現(xiàn)有罐容情況，對油庫的罐容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，對調(diào)整后罐容的需求滿足情況進(jìn)行判斷。

表2 某油庫增加乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施改造前、后各品種罐容情況對比表

*注：此表中的經(jīng)營量為2028年的預(yù)測數(shù)據(jù)，變性燃料乙醇的儲(chǔ)存天數(shù)n取10d。

在乙醇汽油改造項(xiàng)目中，對罐容規(guī)模的全面分析并做出必要的調(diào)整是十分必要的， 其規(guī)模的計(jì)算也是該類改造的第一步。

3 乙醇汽油的儲(chǔ)存接卸和發(fā)油設(shè)施的改造

3.1 變性燃料乙醇接卸設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)置

變性燃料乙醇的運(yùn)輸入庫方式根據(jù)各油庫的情況而異，但歸納起來可以通過密閉的船舶、鐵路罐車、公路罐車運(yùn)輸幾種入庫方式[2]，因質(zhì)量控制難以保證，暫無管輸方式。裝運(yùn)變性燃料乙醇船舶的艙內(nèi)和罐車內(nèi)應(yīng)保持潔凈，不應(yīng)有水和污垢。通常公路運(yùn)輸具有調(diào)度靈活、經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)，一般情況下均會(huì)設(shè)置乙醇的公路罐車接卸設(shè)施。關(guān)于鐵路、水路運(yùn)輸入庫需要確認(rèn)具體油庫和乙醇生產(chǎn)或供應(yīng)商的運(yùn)輸方式。

燃料乙醇的接卸系統(tǒng)，通?？梢圆捎秒x心泵接卸輔以容積泵掃艙相結(jié)合的接卸工藝，根據(jù)油庫的經(jīng)營量和乙醇罐車的運(yùn)輸周期，確定一次接卸變性燃料乙醇的數(shù)量。并通過運(yùn)行的接卸時(shí)間，確定變性燃料乙醇接卸的流量，進(jìn)而初選油庫內(nèi)燃料乙醇輸送管道的口徑，通過泵揚(yáng)程的計(jì)算并最終確定乙醇輸送管道的管徑、壁厚、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度等重要參數(shù)。

乙醇接卸流量通常選擇100 ～ 360 m3/h(根據(jù)具體接卸量和允許時(shí)間確定)的管道離心泵，乙醇掃艙的流量一般選用流量30～ 60 m3/h的容積泵。在油庫的改造工程中，通常變性燃料乙醇需要專用接卸設(shè)施(如鶴管、機(jī)泵、管道等均為專用)，以方便控制油品的質(zhì)量。此外乙醇的接卸泵通常選擇2臺(tái)，互為備用或1用1備用，乙醇的掃艙泵一般僅設(shè)1臺(tái)。

對于船舶自帶泵的情況，一般利用船舶自帶泵進(jìn)行接卸，碼頭僅需建設(shè)乙醇輸送接收設(shè)施。對于接收變性燃料乙醇的碼頭乙醇輸送管道不應(yīng)采取頂水等措施，宜采用氮?dú)忭斍虼祾叩却胧蛲ㄟ^控制來船的頻率，控制變性燃料乙醇在管道內(nèi)的存放時(shí)間。此外，接卸系統(tǒng)需要密閉設(shè)置，避免水分進(jìn)入引起乙醇變質(zhì)。

在有條件的油庫變性燃料乙醇和車用乙醇汽油的裝卸臺(tái)宜設(shè)置遮雨棚，卸車(如罐車的)、船舶的氣相管宜安裝干燥器[3]，干燥器內(nèi)宜裝設(shè)變色硅膠等干燥劑，能夠通過觀察硅膠的顏色變化及時(shí)更換。

圖1為油庫乙醇汽油在線管道調(diào)合和定量裝車與油氣回收的工藝管道及儀表流程圖。

圖1 油庫典型的比例調(diào)合與定量裝車工藝管道及儀表流程圖

2套下裝乙醇汽油鶴管與1套油氣回收鶴管

3.2 乙醇汽油調(diào)和工藝和公路發(fā)車系統(tǒng)

乙醇汽油調(diào)合理論上有罐調(diào)合和管道調(diào)合兩種方式，但罐調(diào)合存在增加不必要的周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，油氣損耗大，易增加空氣中的水分，經(jīng)調(diào)合罐周轉(zhuǎn)還會(huì)影響油品的質(zhì)量。故從規(guī)范和實(shí)踐總結(jié)情況來看均推薦使用管道在線比例調(diào)合[4,5]和定量裝車系統(tǒng)。變性燃料乙醇和組分汽油均在公路發(fā)油時(shí)通過各自的發(fā)貨泵和管道分別將變性燃料乙醇和組分汽油輸送至發(fā)油臺(tái)，經(jīng)各自的流量計(jì)、電液閥，在發(fā)油控制器的控制下按比例調(diào)合成車用乙醇汽油，并在發(fā)油控制器的控制下定量向汽車油罐車發(fā)油。

管道在線調(diào)合系統(tǒng)中存在雙泵單鶴管和雙泵多鶴管兩種工藝。采用工藝主要取決于油庫原有公路發(fā)油系統(tǒng)的情況。若原有汽油公路發(fā)油系統(tǒng)為雙泵單鶴管，乙醇汽油調(diào)和宜采用雙泵單鶴管工藝(1臺(tái)組分汽油泵和1臺(tái)變性燃料乙醇泵對應(yīng)1套乙醇汽油下裝公路發(fā)油鶴管)；若原有發(fā)油系統(tǒng)為雙泵多鶴管工藝，則宜采用雙泵多鶴管工藝(1臺(tái)組分汽油變頻泵和1臺(tái)變性燃料乙醇變頻泵對應(yīng)多套乙醇汽油下裝公路發(fā)油鶴管)。一般在雙泵多鶴管情況下，最多支持4套鶴管。單套乙醇汽油鶴管的發(fā)油能力以90～95 m3/h為佳，即原有組分汽油公路發(fā)油泵的流量85 m3/h和變性燃料乙醇9.44 m3/h，也有一大批油庫原有汽油發(fā)油泵的流量為60 m3/h，在滿足油庫公路發(fā)油能力需求的情況下可以按此匹配變性燃料乙醇公路發(fā)油泵(6.67 m3/h)，總的乙醇汽油發(fā)油能力約為66.7 m3/h。

公路發(fā)油系統(tǒng)變性燃料乙醇發(fā)油泵的揚(yáng)程理論上應(yīng)與組分汽油泵保持一致，但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)變性燃料乙醇發(fā)油泵的揚(yáng)程宜略高于組分汽油泵的揚(yáng)程，以確保變性燃料乙醇能夠順利地注入組分汽油管道而進(jìn)行混合。

根據(jù)當(dāng)前規(guī)范，汽油的裝載系統(tǒng)應(yīng)采用密閉裝車系統(tǒng)，結(jié)合早些年的使用經(jīng)驗(yàn)應(yīng)采用密閉效果好的下裝鶴管和下裝油氣回收鶴管配合使用，口徑宜為DN100 mm。

關(guān)于已有油氣回收裝置的油庫，應(yīng)復(fù)核油庫乙醇汽油改造后油氣回收處理裝置的適應(yīng)性，對于處理量和排放濃度均略有問題的油庫應(yīng)聯(lián)系油氣回收廠家對原有的油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行必要的升級。對于原有油氣回收處理裝置處理能力有一定裕量，且適應(yīng)增加乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施改造后處理量有需求的油庫，理論上可不做調(diào)整。

4 乙醇汽油的質(zhì)量管理

4.1 乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的材料選擇

由于變性燃料乙醇具有溶脹性、較強(qiáng)的溶解性，對部分金屬材料具有微腐蝕性、吸水性和乙醇汽油因含水量超過限度后會(huì)出現(xiàn)相分離等特點(diǎn)[6]。

若直接與變性燃料乙醇接觸的設(shè)備設(shè)施不耐乙醇，一方面容易導(dǎo)致設(shè)備的損壞，另一方面也會(huì)對乙醇的質(zhì)量造成影響，因此在油庫乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施改造項(xiàng)目中，需要注意選材必須符合要求。

在選材設(shè)計(jì)中與變性燃料乙醇以及乙醇汽油接觸的金屬材料不應(yīng)使用鍍鋅材料、銅制品；聚合物中不應(yīng)使用聚氨酯材料。可以選用鋁、碳鋼、不銹鋼等金屬材料；可以選擇縮醛樹脂、尼龍、聚丙烯、聚四氟乙烯、玻璃纖維增強(qiáng)塑料等聚合物材料；可以選用丁晴橡膠、氟橡膠、硅氟橡膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠、維通等彈性體材料[7]。

在乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施改造項(xiàng)目的設(shè)備采購中，對各設(shè)備均需與供應(yīng)商或廠家約定其供貨需適應(yīng)乙醇及乙醇汽油介質(zhì)，并復(fù)核設(shè)備的供貨材料是否符合耐油防靜電與耐乙醇的特性。

4.2 乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施改造的有關(guān)要求

車用乙醇汽油中的水含量與相分離溫度直接相關(guān)。當(dāng)水(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在0.3 %時(shí)，-24 ℃就會(huì)產(chǎn)生相分離[6]，乙醇和水將從乙醇汽油中分離出來，產(chǎn)生分層，使乙醇汽油不能正常燃燒，造成車輛“趴窩”。 考慮到車用乙醇汽油的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及加入汽車油箱后的時(shí)間因素，規(guī)定變性燃料乙醇中水的(體積分?jǐn)?shù))≤0.8 %，車用乙醇汽油中水的(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不大于0.20 %[8]。在乙醇汽油改造項(xiàng)目的施工、運(yùn)行和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)嚴(yán)控嚴(yán)防水分進(jìn)入乙醇汽油是控制乙醇汽油質(zhì)量的重要方面。

4.3 乙醇汽油相關(guān)質(zhì)檢設(shè)備的升級

乙醇汽油的性能指標(biāo)主要包括抗爆性(辛烷值)、蒸發(fā)性(餾程、飽和蒸氣壓)、氧化安定性(誘導(dǎo)期、膠質(zhì))、腐蝕性(硫含量、博士試驗(yàn)、銅片腐蝕、水溶性酸堿)、環(huán)保指標(biāo)(苯含量、芳烴含量、烯烴含量)、含氧化合物(乙醇含量、其他有機(jī)含氧化合物)、金屬含量(錳、鐵、鉛含量)和其他一些重要指標(biāo)如水分。

乙醇汽油改造油庫需根據(jù)質(zhì)檢室等級補(bǔ)充相應(yīng)的質(zhì)檢項(xiàng)目，其中B級質(zhì)檢室需要增加“變性燃料乙醇酸度”、“變性燃料乙醇pHe值”、“車用乙醇汽油水分”；A級質(zhì)檢室在B級質(zhì)檢室增加檢測項(xiàng)目的基礎(chǔ)上尚需增加“變性燃料乙醇水分”和“車用乙醇汽油乙醇含量”兩項(xiàng)檢測項(xiàng)目。

5 乙醇汽油的安全環(huán)保管理

5.1 乙醇汽油油庫的消防系統(tǒng)

由于變性燃料乙醇屬于水溶性介質(zhì)，在泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，首先應(yīng)該對油庫的泡沫滅火系統(tǒng)進(jìn)行必要的更換，選用抗溶性泡沫。此外，對于原有油庫的消防系統(tǒng)僅滿足2002版《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50074)的要求，改造中需要對油庫涉及改造的油罐組進(jìn)行消防冷卻水系統(tǒng)(流量、供給強(qiáng)度、冷卻時(shí)間等)和泡沫滅火系統(tǒng)(泡沫混合液的流量、供給強(qiáng)度等)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算以滿足新版《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50074—2014)的要求。新老規(guī)范的差異主要體現(xiàn)在冷卻水噴淋時(shí)間增加了50 %及增加了移動(dòng)冷卻水量，泡沫混合液需要100 %的富余量。

5.2 乙醇汽油油庫的可燃?xì)怏w檢測系統(tǒng)

由于變性燃料乙醇屬于甲B類介質(zhì)，故在乙醇儲(chǔ)罐、乙醇泵組(棚、房)及乙醇卸車位附近增設(shè)可燃?xì)怏w檢測，對于原有汽車公路發(fā)油車位缺少可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器的位置應(yīng)予以增設(shè)。并將報(bào)警信號(hào)送入可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)，在安監(jiān)工作站集中顯示報(bào)警。

5.3 乙醇汽油油庫的污水處理

由于乙醇的水溶性，乙醇汽油所產(chǎn)生的污水含有乙醇，油庫的油污水處理裝置無法處理，需要運(yùn)送至污水處理廠進(jìn)行處理。但由于乙醇系統(tǒng)密閉，基本上不產(chǎn)生油污水。在乙醇儲(chǔ)罐清罐檢修等作業(yè)中產(chǎn)生的部分含乙醇的污水宜收集并運(yùn)送至污水處理廠處理[5]。

6 結(jié)束語

在國家部署在全國范圍推廣應(yīng)用車用乙醇汽油的戰(zhàn)略背景下，為推動(dòng)這項(xiàng)利國利民的重要舉措落到實(shí)處，銷售企業(yè)油庫應(yīng)從自身的實(shí)際情況出發(fā)，解決好油庫乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施改造過程中的共性和個(gè)性問題。本文僅通過總結(jié)此前多年的油庫改造經(jīng)驗(yàn)，圍繞銷售企業(yè)油庫乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的改造系統(tǒng)地闡述了該過程中的一些注意事項(xiàng)，提出了相關(guān)的合理化建議，可為今后面臨的眾多類似項(xiàng)目的實(shí)施提供借鑒和參考。