加油站油氣回收工藝技術應用

齊紹飛 段天浩 馬森

摘 ? ? ?要： 隨著人們安全環保意識的增強，環境保護越來越得到大家的重視。近年來國家重點關注加油站油氣揮發的污染問題及在油氣排放上回收工藝技術的應用情況。本文重點結合中石油加油站近些年來在油氣回收技術的經驗，對一次油氣回收、二次油氣回收、三次油氣回收工藝系統進行了全面地剖析，并參考借鑒國內外加油站應用情況，對現有油氣回收工藝技術的應用進行了分析闡述。

關 ?鍵 ?詞：油氣回收;加油站;安全;環境

中圖分類號：TE 89 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）04-0684-04

Abstract： With the enhancement of people's awareness of safety and environmental protection， more and more attentions have been paid to environmental protection. In recent years， the state has focused on the pollution of oil and gas volatilization in gas stations and the application of recovery technology in oil and gas emission. In this paper， based on the experience of oil and gas recovery technology of PetroChina gas stations in recent years， primary oil and gas recovery system， secondary oil and gas recovery system， and tertiary oil and gas recovery system were analyzed. Referring to the application situation in gas stations at home and abroad， the application of existing oil and gas recovery technologies was discussed.

Key words： Oil and gas recovery; Gas station; Safety; Environment

國家經濟的提升，人民生活的富足，導致私家車數量逐年遞增，從而人們對汽油需求量不斷增大，越來越多的加油站應勢拔地而起。加油站在為大家提供生活便利的同時也對四周環境造成了嚴重的污染。流動的油品在卸油和加油時揮發出油氣擴散到周圍空氣當中，對居民生活環境及油站工作人員的身體健康造成傷害，更為重要的是無形中加劇了加油站本身的安全隱患。近年來由于汽車加油過程中揮發的油氣大量聚集導致瞬間閃爆事故頻發。頻繁的事件不斷給人民帶來警示，在國家的大力宣傳及環保法規的嚴格制約下，人們對安全環保的認識不斷增強，加油站油氣回收工藝技術的推廣及應用已經迫在眉睫。油氣回收技術是一種重新回收油品卸油加油過程中所產生的油氣，防止其揮發到大氣當中造成污染的措施。

本文則重點介紹中石油集團旗下國內加油站在油氣回收工藝技術上的應用。

1 ?油氣回收的必要性

截至2018年底，中石油集團旗下共有2.18萬座加油站，實現銷售收入2萬億元，銷量油品量達1.77億t。

1.1 ?資源浪費

圖1為成品汽油自油庫至汽車油箱過程中損耗方式的示意圖，僅加油站卸油到加油這個環節揮發的油量就可達2‰～3‰，按照2018年成品油1.77 億t計算，僅油品損失就可達到5.31萬t/a，按5 000 元/t計算，損耗價值人民幣高達2.655億元。

1.2 ?環境污染、安全隱患

考慮到汽車加油的方便，加油站大多建立在人口聚集的地方且普遍多為居民生活區附近。因此揮發出來的油氣既容易污染四周空氣，還會給附近居民生活留下安全隱患。日益增多的投訴也會對企業形象造成嚴重的影響。我們注意到近年來在加油卸油過程中油氣的揮發所造成閃爆的事故頻繁發生，伴隨著汽油流通烷烴的變化，導致油氣濃度積聚、溫度上升，油罐車內部可爆空間隨之發生變化。

所以對此部分的油氣進行回收的重要性不言而喻。下圖顯示了德國早年間在國內各區實施油氣回收之初和之后的排放量對比。從圖2中就能清晰地分辨出油氣的揮發對環境所造成的影響性。

2 ?油氣回收的工藝技術

2.1 ?一次油氣回收工藝系統

一次油氣回收工藝技術是在油罐車向儲油罐卸油過程中的油氣回收的工藝技術。將油罐車向儲油罐卸油時揮發出的油氣，通過置換的方式回收進入油罐車罐體內的過程。[1]最初的加油站卸油情況為儲油罐與通氣管連通，油罐車卸油時油氣通過通氣管口順勢排放出，具體流程詳見圖3。

現在使用一次油氣回收工藝后，加油站在卸油時將各汽油儲油罐的通氣管頂端全部連通，將壓力真空閥或阻火通氣帽替換原來通氣管上使用的呼吸閥。將壓力真空閥開啟壓力范圍調整限制在-2 000 Pa～+750 Pa的區間內。上述內容完成后油罐車和儲油罐之間會形成一個相對密閉的系統，再在兩者之間用卸油軟管和回氣快速接頭連通。當油罐車向地下油罐卸油時，儲油罐內部揮發出的大量油氣同卸入罐里的汽油等體積被置換出來，通過卸油軟管將此部分油氣重新置換回油罐車內，簡單點來說就是通過卸油管輸將汽車油罐內的油品輸送到相應標號的地下儲油罐內，油罐車內部與地下儲油罐形成一個相對密閉的空間。地下油罐內揮發出的油氣在卸油過程中通過壓力平衡的原理順著回氣管返回至油罐車內，這樣的往復循環實現了卸油過程中的油氣回收。具體流程詳見圖4。

2.2 ?二次油氣回收工藝系統

二次油氣回收是指通過加油機加油槍對汽車輸油過程中，產生的油氣通過安裝一些油氣回收設備的回收。最初的加油站在為汽車加油時，汽油通過輸油管進入汽車油箱，通氣管同時吸入空氣，導致儲油罐內汽油揮發，產生一定油氣順著加油槍直接擴散到空氣當中，具體流程詳見圖5。

在使用二次油氣回收工藝后，當加油機將油品輸送至汽車油箱內的同時，內部油氣回收真空泵開始運轉產生輔助動力，使系統形成真空狀態，再通過油氣回收加油槍、油氣回收管、油氣分離接頭、比例調節閥等一系列輔助回收設備按照1/1或1/1.2的氣液相比例，將因為加油所揮發出的油氣收集到地下低標號的油品儲油罐內，從而實現汽車加油過程中油氣的回收。具體流程詳見圖6。

二次油氣回收系統根據使用油氣回收真空泵的數量及安裝的不同，可分為以下兩種油氣回收方式：集中式油氣回收和分散式油氣回收。

（1）分散式回收工藝是由新式油氣回收槍、油氣回收真空泵、反向同軸膠管、拉斷閥、油氣分離接頭等構成，其中油氣回收真空泵安裝在加油機內部，且大多數是一臺加油槍配備一臺真空泵[2]。根據場地地坪安裝高度的不同可分為以下兩種：

①從加油島到儲油罐的高度差可以滿足管道1%坡度要求。在這種情況下，需要將每臺加油機埋地敷設的通氣管線依次接到一根回氣主管道上，然后在將主管道直接連接到加油站內最低標號汽油儲罐即可。

②從加油島到儲油罐的高度差不能滿足管道1%坡度要求。

在這種條件下，需要在靠近儲油罐區處地下增設一臺集液罐，可以在滿足坡度要求的前提下使通氣主管道坡向集液罐。然后再將集液罐上引出通氣管道與加油站內最低標號的汽油儲罐連通，利用儲油罐潛油泵的虹吸作用壓力差將集液罐內的油液輸送到儲油罐區內最低標號的汽油罐內，同樣也可以分別使用潛油泵將回收的汽液抽送至儲油罐內。

以上所闡述的大致內容就是分散式油氣回收技術基本為一臺加油槍配備一臺真空泵，泵安裝在加油機內部，可以使用一臺或多臺真空泵提供油氣回收動力的方式通過通氣管道連接方式的不同來實現油氣回收。安裝上更加模塊化，使用上更為靈活化、多變。

（2）集中式回收工藝為一臺真空泵配合多臺加油槍，真空泵集中布置是將加油站所有加油機底部埋地通氣管匯集到一根通氣主管道上，再把這根通氣主管與埋地集液罐的進口相連通，集液罐的出口與集中泵的入口連通，集中泵的出口與罐區內最低標號儲油罐通過通氣管道連通即可。以上一系列操作形成了一個完整的閉環工藝。簡單理解為就是先將每臺加油機的通氣管道集合在一起，利用真空泵產生壓力為多臺加油機提供油氣回收動力的方式（真空泵一般安裝在加油機以外的位置）。

集中式油氣回收技術為一個加油站配備一臺真空泵，真空泵需安裝在加油站內指定位置，同時所有加油機的加油槍共同使用一臺油氣回收真空泵。與分散式油氣回收技術相比，集中式油氣回收技術投資少、占用空間少，唯一的缺點是真空泵一旦發生故障，對油站整體的經營情況影響比較大，容易造成經濟損失。根據數據匯總的結果得出，加油量5 000 t/a以上的加油站不建議使用集中式油氣回收系統。

（3）集液罐（汽液收集槽）是用于收集油氣回收管道內凝液的油液臨時存儲罐。連通加油機的通氣管路應高于集液罐，這樣能保證管道坡度順流向流入集液罐，且不能伸入集液罐內。相反集液罐內油液管路出口的管道應延伸到集液罐底部（距底部留出約10 cm的空間），并在罐底設置排污閥。油站工作人員要定期打開集液罐底部的排污閥，排出罐內污垢和積水（在加油島至儲油罐之間的高度差能滿足管道1%坡度要求時，分散式工藝不需要安裝集液罐）。

（4）二次油氣回收重點在油氣回收槍上， ? ?與傳統的加油槍相比，新式回收槍不光內部增加了氣路，同時增加了兩項新功能：一是增加了壓力感應系統，只有當加油機電磁閥開啟時，油槍才能正常進行工作;二是增加了槍管水平感應閥，在加油時，加油槍槍管角度超過水平角度加油槍將自動關閉。在加油過程中有效地避免了油品的浪費。

2.3 ?三次油氣回收工藝系統

與一次卸油油氣回收工藝、二次加油油氣回收工藝相比，三次油氣回收工藝新增了設備系統回收。由于二次回收過程中回收到地下儲油罐的油氣體積經常比輸出油量液體體積大（氣液比>1），造成油罐內壓力迅速上升，此時無法存儲的多余油氣會通過呼吸閥向空氣中排放。為盡量防止對周圍空氣的污染，在通氣管呼吸閥前端加裝油氣回收裝置，對這部分油氣的回收處理稱為三次油氣回收。加油站油氣排放處理裝置的油氣排放濃度，根據國家環保總局《加油站大氣污染物排放標準》GB20592-2007第4.3.4 條規定，“處理裝置的油氣排放濃度應小于等于25 g/m3。” [3]按照規定要求，我國已在北京等少數幾個一線城市內加油站試行安裝了油氣通過通氣管排放處理裝置。該項技術為加裝油氣排放處理設備，系統上主要工作原理為隨著儲油罐內壓力升高到設定的壓力上限值（一般設定為+150 Pa），油氣排放處理裝置自動開始運轉，通過內部循環分離高濃度油氣，排出清潔空氣。當檢測到系統內壓力降低到設定的感應壓力下限（一般設定為-150 Pa），設備自動停止運行并進入待機狀態[4]。循環往復完成裝置內多余廢棄油氣的處理、排放過程。截至目前從安裝了三次油氣回收系統的回收效果來看，只有少量通過加油站通氣管揮發出來的油氣能夠被油氣排放處理裝置回收。

從以下兩方面進行對比：

（1）設備投資規模。新式油氣排放處理裝置投資較大，超過一次油氣回收投資和二次油氣回收投資的總數。

（2）能源消耗。新式油氣排放處理裝置的能耗較大，超過了一次油氣回收能耗和二次油氣回收能耗的總和。

綜上所述不難看出，這種新式的油氣排放處理裝置投資大、技術復雜、能耗高、收益低。通過對國內一線城市進行調查，目前大多數加油站由于尚未達到油氣排放處理裝置的啟動條件，長期處于無法啟動的閑置狀態，造成了投資浪費的情況。通過上述總結，不建議安裝使用新式的油氣排放處理裝置。

3 ?市場應用情況分析

隨著全球化經濟發展趨勢越來越快，環境問題越來越得到各國的關注[5]。一些發達國家早就意識到這一問題的嚴重性，例如美國在1970年實施《清潔空氣法》，開始出現一次油氣回收并且規定1975年前達到該法規的要求。20世紀80年代后期《空氣保護法》又得到進一步的完善，按照此法規要求，只有安裝油氣回收工藝才能使現行加油站滿足環保法規要求。截至目前得到的數據表明，美國所有中心城市已經全部安裝了一次和二次油氣回收技術[6]。2001年法規得到了補充（縮寫EVR），開始要求從2002年起加油站要加裝油氣綜合監測處理系統。2004年到2006年期間，在加利福尼亞州強制性要求加油站必須安裝油氣處理設備。參照這些發達國家來看，我們在實施油氣回收這項技術上已經處于落后狀態，現在我國也同樣要求所有城市要在2015年1月1日前必須完成油氣回收技術的整改，爭取盡快趕上發達國家的腳步。

4 ?結束語

經濟的發展要與環境保護攜手而行。油氣回收這一工藝技術不僅有效控制了加油站油氣的揮發造成的經濟損失，而且提高了安全等級，大大減少有毒有害氣體的排放，減少空氣污染，使油氣回收率提升到95%以上，成功的降低汽油的損耗，從而確保了人員安全和公司的財產安全，營造安全、和諧、健康的工作生活環境，確保了員工的身心健康。可以說油氣回收工藝技術的應用是保障加油站經濟安全生產必備的條件。

參考文獻：

[1] 白芝瓊. 加油站油氣回收系統介紹[J].計量與測試技術，2017（1）：68

[2] 郭建新.加油站油氣回收系統問題分析及對策[J].石油化工安全環保技術，2019，35（04）：44-47.

[3]GB 20952-2007. 加油站大氣污染物排放標準[S]. 2007.

[4] 那忠慶，賴軍.加油站油氣回收系統[J].油氣田地面工程，2012（2）：75.

[5]鄭長櫻.論加油站油氣回收系統的應用策略[J].環境與發展，2018（4）：251-253

[6]譚延彬.淺談汽車加油站工藝技術改造[J].科學家，2017（4）：70.