淺談加油站油氣蒸發(fā)及控制措施

王海春

(茂名瑞派石化工程有限公司，廣東 茂名525011)

石油是重要能源之一，是國(guó)家的重要的戰(zhàn)略物資。加油站供應(yīng)的油品從煉廠油庫(kù)用油罐車(chē)發(fā)送到加油站，再用加油機(jī)零售給用戶，僅此過(guò)程就至少存在3 次裝油損耗，3 次卸油損耗，其綜合損耗率在0.4%以上。據(jù)測(cè)算，僅在加油環(huán)節(jié)全國(guó)加油站每年約有1.45×108m3油氣排放到大氣中[。因此，大量的油氣排放至大氣，造成安全隱患、空氣污染、能源浪費(fèi)以及經(jīng)濟(jì)損失等一系列問(wèn)題。

1 加油站油氣蒸發(fā)的影響

隨著油料中輕餾分的損失，汽油性能發(fā)生了質(zhì)變，辛烷含量下降，膠質(zhì)增加，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用該油品時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率降低，嚴(yán)重的時(shí)候還可能會(huì)導(dǎo)致抗爆性變壞。

加油站油氣蒸發(fā)出來(lái)的有毒氣體，其氣體密度比空氣大，會(huì)直接影響地面人的生命安全，對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和血液循環(huán)系統(tǒng)等均有不良影響。據(jù)調(diào)查，因從事油料工作、長(zhǎng)期接觸油蒸氣的人員易出現(xiàn)皮膚干燥、紅疹及體乏無(wú)力等癥狀。油氣中的主要成分是含烴氣體，它們排入空氣中會(huì)嚴(yán)重污染附近環(huán)境；而這些含烴氣體具有易燃易爆等性質(zhì)，其和空氣混合后成為易燃易爆氣體，沉積于加油站附近不通風(fēng)且低洼地帶，達(dá)到一定濃度后，遇到明火極易發(fā)生燃燒爆炸，這給加油站帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。

由于儲(chǔ)運(yùn)不當(dāng)，導(dǎo)致油品的蒸發(fā)的損耗，最直接的影響就是造成經(jīng)濟(jì)上的損失，據(jù)不完全調(diào)查，油氣損耗約占總損耗率的3%，如果按照這個(gè)比率計(jì)算，全世界每年白白流失的油品近1億噸，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。

2 加油站油氣損耗的原因

油氣蒸發(fā)損耗屬于一種自然損耗。引發(fā)油品蒸發(fā)損害的內(nèi)因是油品餾分越輕，其蒸汽壓就越大，蒸發(fā)越嚴(yán)重，蒸發(fā)損耗也越大。通常情況下，油品的損耗類(lèi)別一般分為儲(chǔ)存損耗、輸轉(zhuǎn)損耗、裝車(chē)損耗、卸車(chē)損耗以及運(yùn)輸損耗。而加油站油品損耗主要是由于油氣蒸發(fā)造成的損耗，即加油站油氣蒸發(fā)主要發(fā)生在油罐車(chē)向加油站地下儲(chǔ)油罐卸油、加油機(jī)向汽車(chē)（摩托車(chē)）油箱加油和地下儲(chǔ)油罐“小呼吸”等環(huán)節(jié)。

2.1 油罐車(chē)卸車(chē)損耗

即油罐車(chē)向加油站儲(chǔ)油罐卸油時(shí)，發(fā)生的油氣蒸發(fā)損耗。通常情況下，一輛滿載的油罐車(chē)卸車(chē)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在0.3h~0.7h 左右，有的由于其他原因甚至更長(zhǎng)，而在卸油時(shí)的油氣流量最多可達(dá)800L/min。因此，每次油罐車(chē)卸車(chē)時(shí)油氣損耗數(shù)量相當(dāng)大。

2.2 加油機(jī)向汽車(chē)油箱加油時(shí)損耗

加油站的加油機(jī)對(duì)外加油時(shí)，產(chǎn)生油氣蒸發(fā)損耗。如果把每支加油槍作為一個(gè)油氣排放點(diǎn)源，則加油站的加油作業(yè)具有油氣排放點(diǎn)多、排放頻繁、一次量少、累計(jì)量大、總作業(yè)量小、相對(duì)損耗大、間歇排放、污染影響范圍大等特點(diǎn)。據(jù)測(cè)算，在加油機(jī)加油時(shí)，油氣流量最大可達(dá)到40L/min 左右，而一個(gè)加油站每年數(shù)萬(wàn)噸油品通過(guò)加油槍加油，全年的油氣蒸發(fā)損耗同樣非常巨大。

2.3 地下儲(chǔ)油罐的呼吸損耗[3]

石油、成品油有容易蒸發(fā)的性質(zhì)，其中汽油、溶劑油蒸發(fā)性最強(qiáng)。油品儲(chǔ)存在儲(chǔ)油罐內(nèi)，在油罐未進(jìn)行收發(fā)油作業(yè)時(shí)，油面處于靜止?fàn)顟B(tài)。由于分子熱運(yùn)動(dòng)就會(huì)從液體中產(chǎn)生蒸汽分子，這些氣體分子逐漸擴(kuò)散到液體表面，在液體表面形成了蒸氣層，即油品蒸汽充滿油罐氣體空間。而油罐內(nèi)油氣擴(kuò)散到空氣一般有兩種途徑，一種叫做“大呼吸”，另一種叫做“小呼吸”。“大呼吸”一般發(fā)生在油品灌入或者放出油液體時(shí)，隨著液體的流入或者流出，導(dǎo)致了氣相的轉(zhuǎn)化，一部分油蒸氣氣相和液相變化被排放到空氣中。“小呼吸” 主要是指由于環(huán)境溫度變化、晝夜溫差、油氣濃度變化而引起的損耗，，即當(dāng)溫度升高時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體空間和油面溫度也上升，氣體空間的混合氣體體積膨脹而且油品家具蒸發(fā)，從而使混合氣體的壓力增加。當(dāng)罐內(nèi)壓力增加到呼吸閥的控制壓力時(shí)，油氣蒸氣就排放到空氣；當(dāng)溫度降低時(shí)，就有新鮮空氣進(jìn)入油罐容器，促使其再一步蒸發(fā)，達(dá)到飽和后又會(huì)隨著溫度變化溢出。“小呼吸”相對(duì)于“大呼吸” 來(lái)說(shuō)其產(chǎn)生影響要小一些。

影響地下儲(chǔ)油罐的呼吸損耗的主要因素，主要有：

（1）溫度。油品儲(chǔ)存溫度越高，油料蒸發(fā)現(xiàn)象就越嚴(yán)重，因此夏季油品的蒸發(fā)損耗是一年中最嚴(yán)重的。例如，在我國(guó)南方地區(qū)一個(gè)容積為10 000 時(shí)的地上拱頂罐，在夏季儲(chǔ)存汽油時(shí)，每天汽油的蒸發(fā)損失可達(dá)500~1000kg。

(2)油罐的密封程度。油罐的密封程度對(duì)油品蒸發(fā)損耗也有較大影響。如一座5000m3拱頂罐，因孔蓋不嚴(yán)密引起自然通風(fēng)，一個(gè)月內(nèi)可損失汽油53t。對(duì)于浮頂(或內(nèi)浮頂)罐采用不同的密封裝置.其降低蒸發(fā)損耗的效果也是明顯不同的。

(3)油罐內(nèi)氣體空間。油罐內(nèi)氣體空間越大，蒸發(fā)損失越大。例如，在相同溫度和密封條件下儲(chǔ)存同一種汽油，裝油量為油罐容積20%時(shí)的蒸發(fā)損失大約是裝油量為95%時(shí)的8 倍。

3 加油站控制油氣的措施

目前，國(guó)內(nèi)外在降低及防止油料蒸發(fā)上主要從兩方面采取措施：一是限制油料蒸發(fā)的條件；二是使蒸發(fā)出來(lái)的油蒸氣不擴(kuò)散到大氣中，并在一定條件下使其凝結(jié)成液體。而在加油站里，油氣損耗主要集中在兩個(gè)主要散發(fā)口：加油時(shí)汽車(chē)（摩托車(chē)）油箱口和油罐車(chē)向埋地儲(chǔ)油罐卸油時(shí)儲(chǔ)油罐的出氣口。因此，我們要重點(diǎn)對(duì)這兩個(gè)兩個(gè)主要散發(fā)口進(jìn)行控制。

3.1 防止汽車(chē)油箱油氣散發(fā)

在向汽車(chē)油箱加油時(shí)，防止油氣從油箱中排到大氣的方法是，用加油槍將油箱口完全密封（或者相對(duì)密封），加油機(jī)油泵經(jīng)抽油管與儲(chǔ)油罐相連，油箱設(shè)置一個(gè)出口（或者油槍自帶回氣孔）通過(guò)油槍回氣管與儲(chǔ)油罐的氣體空間相通。這樣，整個(gè)汽車(chē)加油系統(tǒng)就形成了一個(gè)密閉回路，油品從儲(chǔ)油罐經(jīng)過(guò)罐底閥抽油管、加油機(jī)和加油槍，加入汽車(chē)油箱中，郵箱中產(chǎn)生的油氣被加入的油品擠出經(jīng)油槍賄賂管又回到穿油罐氣體空間中。整個(gè)加油過(guò)程都是在密閉環(huán)境下進(jìn)行，最大限度減少油氣排入到大氣中。

3.2 防止油罐車(chē)向加油站儲(chǔ)油罐卸油時(shí)油氣散發(fā)

油罐車(chē)向加油站埋地儲(chǔ)油罐補(bǔ)充油品時(shí)，若不加以控制也會(huì)有大量的油氣排入到大氣中。同樣，在油罐車(chē)與埋地儲(chǔ)油罐之間設(shè)計(jì)建造一個(gè)密閉的氣體回路，即在打開(kāi)油罐車(chē)卸油閥和埋地儲(chǔ)油罐進(jìn)油閥后，油罐車(chē)內(nèi)的油品在重力的作用下經(jīng)儲(chǔ)油罐進(jìn)油管道留到儲(chǔ)油罐中，儲(chǔ)油罐中氣體空間隨著油品進(jìn)入罐內(nèi)的增多而逐漸縮小，油氣通過(guò)儲(chǔ)油罐氣管經(jīng)儲(chǔ)油罐回氣閥、油罐車(chē)回氣閥（有的稱為止回閥）返回到油罐車(chē)氣體空間中，儲(chǔ)油罐回氣管一端設(shè)于儲(chǔ)油罐頂部，另一端經(jīng)儲(chǔ)油罐回氣閥、止回閥通過(guò)油罐車(chē)罐頂。

3.3 防止“小呼吸”油氣散發(fā)損耗

油罐車(chē)卸油和汽車(chē)加油都是在密閉條件下進(jìn)行，因而可以很好地防止油氣蒸發(fā)進(jìn)到大氣中。而根據(jù)儲(chǔ)油罐發(fā)生“小呼吸”油氣損耗的原因分析，使用高壓油罐，提高油罐呼吸閥控制的正負(fù)壓力，降低油罐的呼吸損耗的措施可以有效降低“小呼吸”帶來(lái)的油氣損耗。利用高壓油罐的耐壓強(qiáng)度，安裝一安全泄壓閥，當(dāng)壓力變化值在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，泄壓閥關(guān)閉，整個(gè)系統(tǒng)處于閉合狀態(tài)，基本上無(wú)油氣排放。在緊急情況下泄壓閥打開(kāi)泄壓，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。

結(jié)語(yǔ)

油品油氣排放至大氣，不僅會(huì)是加油站的安全隱患，而且也是空氣污染、能源浪費(fèi)以及經(jīng)濟(jì)損失的重要原因。因此，在大力提倡清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格的今天，分析油品油氣蒸發(fā)造成的影響，研究加油站油氣蒸發(fā)損耗的原因以及采取切實(shí)、有效的控制措施具有十分重要意義。

[1]沈旻嘉，郝潔明，王麗濤.中國(guó)加油站VOC 排放污染現(xiàn)狀及控制[J].環(huán)境科學(xué)，2006. 27（8）.

[2]何廣湘，楊春育，佟澤民，徐春民.油品蒸發(fā)損耗及油氣回收技術(shù)[J].現(xiàn)代化工，2001.21（1）21-25.

[3]郭光臣，張志廉等.煉油廠油品儲(chǔ)運(yùn)[M].中國(guó)石化出版社.1999.