油氣回收技術的經濟性分析

武 鑫，丁澤中，王旭飛，念合新

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

油氣回收技術的經濟性分析

武 鑫1，丁澤中1，王旭飛2，念合新3

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

由于原油及成品油的蒸發損耗造成油料數量減少、油品質量降低、潛在火災隱患、環境污染等一系列問題，在環境保護和節約能源的要求下，油氣回收技術已成為公眾關注的熱點。介紹了四種油庫用油氣回收的技術工藝，并通過對回收工藝進行經濟性分析，為是否進行油氣回收的改造提供了依據。

油氣；回收；經濟性分析

隨著我國國民經濟的不斷向前發展，石油生產和消費以每年5%～10%的速度快速增長，2011年我國原油產量達20 364.51萬噸，成品油中汽油的產量為8 141.1萬噸。石油及其產品在我國的能源結構中占有相當的比重，中國已經發展為生產和消費石油的大國。但是，我國的油氣回收工作遠遠落后于發達國家，而由于油氣損失對石油資源所造成的浪費，對環境所造成的影響和對安全生產帶來的潛在危害已經引起了人們的重視。自20世紀80年代開始，油氣回收技術在我國得到不斷深入的研究，取得了一些成果，也積累了一定的經驗。

1 油氣回收技術

油品蒸發時所排放出的是由油氣與空氣所構成的混合氣體，油氣回收的關鍵技術就是進行油氣與空氣的分離。目前在我國應用較為廣泛的油氣回收技術主要有：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，在儲運過程中產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，伴隨吸附過程會釋放出熱量。吸附過程在常溫常壓下進行，吸附劑達到一定的飽和度后，需進行再生，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行吸收，伴隨解吸過程會吸收熱量。氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴于吸附劑的性能，吸附劑應具有以下性能：①高度的選擇性；②巨大的內表面積；③可再生性；④較低的水分吸附量；⑤具有一定的機械強度和物理性能；⑥吸附顆粒大小均勻；⑦良好的化學穩定性；⑧價格合適，原料充足[1]。目前吸附劑一般選用活性炭，新鮮活性炭20℃時飽和油氣吸附率為34%，30℃時為30%。吸附分離的優點是可以使尾氣濃度控制在很小的指標內，但缺點為進口濃度難以達到很大（從而影響處理量），否則吸附熱效應將很明顯。

吸附法是油氣回收行業的主要工藝流程之一，在20世紀70年代的美國開始應用，現已在世界范圍內廣泛應用，該流程相對簡單并且回收效率很高，適用于汽油油氣的回收。圖1為美國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，膜技術回收油氣的原理是利用高分子膜材料對油氣分子和空氣分子的不同選擇透過性實現兩者的物理分離。油蒸氣/空氣混合物在膜兩側壓差推動下遵循溶解擴散機理使得混合氣中的油蒸氣優先透過膜得以富集回收，而空氣則被選擇性地截留，從而在膜的截留側得到脫除油氣的潔凈空氣，而在膜的透過側得到富集的油氣，達到油蒸氣/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單有效的技術，尤其是許多性能優異的高分子膜和無機膜開發成功，使膜法氣體分離成為更有效、更經濟的新型分離技術。

在氣體膜分離過程中，必須除去油氣中可能對膜產生損害的物質，在進入膜分離器之前必須將游離的液體（潤滑油等重烴類）、烴類 （芳烴、鹵代烴、酮類物質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備，以除去游離的液體、固體粒子和有害物質。此外若單獨采用膜技術，則投資過高，經濟效益較差，采用膜技術與其它技術藕合的工藝，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，可以充分發揮各技術的優點。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，冷凝法油氣回收方式是利用烴類物質在不同溫度下的蒸汽分壓差異，通過機械制冷，降低油氣溫度，使烴類物質蒸汽分壓達到飽和狀態，而逐步冷凝成液態的一種油氣回收方法。儲運過程產生的含烴氣體，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冷、機械制冷步驟實現，預冷器是一單級冷卻裝置，其運行溫度在油氣各種組分的冷凝溫度之上，使進入回收裝置的油氣溫度從環境溫度降到4℃左右，使油氣中的大部分水蒸氣凝結為水而除去，使進入低溫冷卻器的氣體狀態穩定，可減少回收裝置的運行能耗。油氣離開預冷器后進入機械制冷系統。機械制冷系統一般分為兩級，油氣經過一級冷卻器冷卻到約-45℃，再進入二級冷卻器冷卻到約-70℃，經過一、二級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，就需要在機械制冷之后聯接液氨制冷，此時油氣回收可達99%[2]，但同時回收能耗將急劇增加。冷凝法工藝流程比較簡單，但由于在低溫下操作，對于制冷設備及裝置選用的制造材料要求比較嚴格，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，吸收法是分離混合氣體常用的操作方法之一，依據混合氣體中的各組分在同種溶劑內的溶解度或化學反應活性的不同，而對混合氣體進行分離。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。對于處理高濃度、大流量的油氣有一定的優勢，如要控制吸收法回收系統尾氣中的油氣濃度達到很低的水平，吸收塔的高度則可能很高，從而增加了投資及運行費用，另外吸收劑性能的優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]，由于吸附技術和膜分離技術都無法直接形成油料產品，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的融合，這樣回收效率更高，能耗也更小。

2 油氣回收技術經濟性分析

一項技術可以得到認可被廣泛應用，肯定同它能帶來豐厚的經濟效益分不開，同樣的油氣回收技術也不例外，下面以一個實例來對油氣回收技術的經濟性進行分析。

以B類地區某油庫為例進行分析，假設該油庫所有油罐均為內浮頂罐，該油庫年平均汽油周轉量為20萬立方，設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生在以下幾個階段： （1）鐵路 （油船）卸油時的損耗； （2）儲油罐大、小呼吸蒸發損耗； （3）向鐵路、汽車油罐車裝油時的損耗。因我國大量使用浮頂罐，經過多年的實踐已經證明浮頂罐的大呼吸損耗很小，在各項損耗中以裝車損耗量為最大，目前所進行的油氣回收改造也大多集中在這一方面。根據 《散裝液體石油產品損耗標準》 （GB 11085-1989）可估算其年裝車損耗量為160m3。

2.2 油氣回收應用資金投入分析，運用油氣回收技術的資金投入主要在以下幾個方面： （1）購置油氣回收裝置的以及進行改造安裝的費用； （2）油庫運行回收裝置所發生的費用 （主要是電費，按照1元/kWh進行計算）；（3）每年對回收裝置進行維修保養所發生的費用 （以裝置費用的5%計），如吸附法裝置更換活性炭、吸收法裝置添加吸收劑等。表1是四種回收技術的資金投入情況[4]。

表1 四種回收技術的資金投入情況

2.3 利益分析，運用油氣回收技術后可見的利益主要在以下幾個方面： （1）回收汽油的經濟價值 （汽油以每噸9 500元計）； （2）避免了環保部門的經濟性處罰 （因尚未出臺明確的懲罰標準，暫不計入計算）。表2是四種回收技術的經濟收益情況。

表2 四種回收技術的資金收益情況

現在設定回收裝置的固定資產殘值率為5%，拋開建設時間，則可知四種回收技術的靜態投資回收期分別為：

3 結 論

從以上的分析可以看出，隨著油氣回收技術的不斷成熟，加之近年來油價的不斷高漲，對油庫進行油氣回收改造經濟效益十分明顯，2011年國務院下發的 《國家環境保護 “十二五”規劃》中也提到了對 “加強石化行業生產、輸送和存儲過程揮發性有機污染物排放控制”。繼續要求 “實施加油站、油庫和油罐車的油氣回收綜合治理工程”，油氣回收技術利國利民，在環境情況惡化嚴重、燃料能源日趨緊張的情況下，加強油氣回收改造的順利推進無疑是一項明智的選擇。

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

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

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

[4]王衛兵，王磊，孫毅.多目標決策灰色關聯投影法油氣回收績效評價[J].哈爾濱理工大學學報，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，后勤工程學院碩士研究生，研究方向：油料勤務。