浅谈码头油气回收技术应用范文

关键词：港口码头；油气回收；减排；大气污染；安全

1.油气回收技术简绍

国内外油气回收技术包括循环回路法、吸附法、吸收法、冷凝法和膜法油气回收等。这些技术在石化储运行业中均不同程度的应用。目前在用的油气回收装置都是某一工艺或组合工艺，比如活性炭回收装置是活性炭吸附和贫油吸收的组合，冷凝膜分离装置是冷凝和膜分离的组合，其它还有冷凝和活性炭吸附的组合等。在这些组合的回收装置中，目前国内安装使用最多的是三种：活性炭吸附吸收装置、冷凝加膜分离装置和冷凝加吸收剂吸收法油气回收装置。

2.港口码头设置油气回收必要性

码头液体散货码头在装船过程中，存在VOCS（挥发性有机化合物）蒸汽从船舱透气管、呼吸阀溢出进入大气，由于装船作业量大，效率高，因此油气挥发问题更加突出，不仅造成港口大气污染、资源浪费、逸出的油气对操作人员身体健康以及码头安全生产带来极大的隐患等问题。在码头设置油气回收装置，可以达到以下目的：（1）安全----降低码头生产区域内油气浓度，提高安全系数。（2）环保----控制油品装卸环节的油气挥发，把油气排放控制在国家标准以内，减少对大气环境的污染。（3）节能----回收的油气经处理后回收，重新利用，增加效益。

3.国内码头油气回收系统现状及趋势

我国油气回收起步较晚，20世纪70年代，国内科研机构和企业开始研究油气回收技术和装置。目前国内汽车装车栈台、铁路装车栈台及城市加油站设置了油气回收装置，并有较好的使用效果和一定的油气回收经验，但在港口码头中安装了油气回收设施不多，且多数未投用。根据对沿海、沿江各液体散货装船港的调查，目前只有少数码头油气回收系统在工程中应用的实例，个别装载毒性强的液体化工码头设置了气体回收装置。分析其主要原因是：我国沿海运输的液体散货船舶，除运输蒸汽压较高的液化烃船，部分运输毒性强、货物价值高的化工品船具有返回码头上的回气管路外，绝大部分的成品油、原油船货舱透气系统未形成封闭管路，没有气体回收接岸管道（或接岸管道不匹配），因此无法实施回收。目前国际油轮都设有油气回收接口，而国内20000吨以下的油船大部分没有设油气回收口，国内20000吨以上的油船和有2000年之后新建的油船才设有油气回收口，因此，大部分国内油船不具备油气回收条件。所以要实现码头油气回收，首先必须对没有油气回收接口的油船加装油气收集系统，利用现有船舶的透气系统，配置收集各油舱挥发气体的独立管路，并形成向码头排放的总封闭管路。另外，设置有油气回收装置的码头，其输气臂和船方油气接口存在位置偏差，很多油船无法正常连接输气臂，导致无法进行油气回收工作，因此需要相关部门制定统一规范和标准。目前船舶和码头设施的改造国家没有出台相关法规，什么时候改造、改造的要求、标准等制约着码头油气回收技术的应用，导致许多投入大量资金增设码头油气回收设施的港口码头因油船方不具备回收条件或船岸设备设施不匹配导致不能进行油气回收现象，使得大量码头油气回收设备处于闲置状态。但随着环保意识加强，国家及省市有关部门发改委、交通部及环保部门的核准批复文件均规定新上的油品码头必须上油气回收设施，才能通过竣工和环评验收。2015年7月，环境保护部了GB31570《石油炼制工业污染物排放标准》和GB31571《石油化学工业污染物排放标准》等多部污染物排放标准，对石油和化学工业油气的排放提出了更高的要求。GB31570《石油炼制工业污染物排放标准》中：5.4.4挥发性有机液体装车、传输、接驳油品装卸栈桥对铁路罐车进行装油，发油台对汽车罐车进行装油，油品装卸码头对油船（驳）进行装油的原油及成品油（汽油、煤油、喷气燃料、化工轻油、有机化学品）设施，应密闭装油并设置油气收集、回收或处理装置……。因此，增设码头油气回收设施是绿色港口码头发展必然趋势。

4.青兰山码头油气回收系统

(1)青兰山码头油气回收系统概述青兰山码头油气回收装置采用“活性炭吸附+贫油吸收”的回收工艺，回收介质为汽油油气，油气回收装置布置于青兰山库区，包括：3#泊位、5#A、5#、5#B、6#泊位共5个船岸对接安全界面模块和1套油气回收主装置。该回收装置具有高排放标准、全自动、低耗能的特点，可达国家排放标准要求，经贫油吸收后的产品可做为标准汽油直接出售。(2)青兰山码头油气回收装置技术性能及要求型式：活性炭吸附吸收工艺；处理能力：2500m³/h（处理量范围：0～2750m³/h)，按照最大发油量1.25倍设计；回收介质：汽油装船过程中挥发的油气；回收效率：≥95%；活性碳使用寿命：≥10年；整机使用寿命：≥20年；吸收剂：汽油，约170-190m³/h；炭床的正常工作温度：＜65℃。(3)油气回收原理①回收原理装船过程中船舱内产生的油气通过安装在码头泊位的船岸界面安全装置后，通过集气管道被输送至油气回收系统的气液分离罐，气液分离罐对远距离输送过程中产生的凝液进行收集。油气经过风机抽吸后，被直接送入活性炭吸附塔进行吸附。活性炭吸附系统主要有两个活性炭吸附罐组成，当一个活性炭吸附罐处在工作状态时，另外一个活性炭吸附罐则处于解析再生状态，两个活性炭吸附罐交替运行。当油品装船过程中产生的含烃气体通过活性炭吸附罐时，油气会被运行的活性炭吸附罐中的活性碳吸附下来，被吸附处理后的气体则可通过活性炭吸附罐顶部的排放口输出，在这个过程中，通过装置上设置的各种仪表对活性炭吸附罐本身、活性炭吸附罐入口和出口的油气进行分析，以便判断油气吸附的效果。

在活性炭吸附罐再生时，主要利用真空泵将需再生的活性炭吸附罐抽成真空，随着真空度提高到一定的数值时，此时被活性炭吸附的油气会从活性炭表面脱离，通过真空泵被送至吸收塔下部；同时负责输送贫汽油的供油泵会将库区来的贫汽油从吸收塔的上部打入，在吸收塔内，贫汽油被均匀分配，向下流过填料，填料为向下流动的油品和向上运动的油气提供了足够大的接触表面积。这种接触使浓缩的气相碳氢化合物不断在液体油品中溶解吸收，吸收油气后的贫汽油形成富汽油，然后再通过回油泵将吸收塔内的富汽油输送至库区汽油储罐。在再生阶段的最后四分之一时间里，系统会将进气电磁阀打开，以特定的控制方式引入空气对活性炭吸附罐进行吹扫，引入少量的空气会有利于脱附掉更多的油气。②工艺控制描述当油品装船时，回收系统接收到输送泵运行信号。油气进入集气管线，通过流量计及温度补偿计算并包括出口浓度分析计算，综合后达到饱和，启动解吸模式。出口管线上的在线分析如果达到浓度报警时，回收系统启动解吸。解吸过程中，启动供回油泵、真空泵，打开冷却管线上的阀门。吸附塔的进口和出口阀门关闭，解吸阀门打开。通过吸附塔真空传感器设定值确定解吸完成，关闭真空阀门，真空泵处于低速运转状态，回压阀门打开使吸附塔由负压变为常压状态，打开罐顶出口阀门和进口阀门。操作结束状态：当没有接收输油信号达到30分钟，系统启动停车模式，将两个吸附塔分别彻底解吸，系统处于待机状态，此时一个吸附塔处于待吸附状态。故障状态下紧急停车时：切断整个回收系统进料阀门，打开旁通。(4)工艺流程(5)码头油气回收系统组成①油船收集单元要实现油气回收，首先必须对没有油气回收接口的装油船加装油气密闭收集系统，形成船上油气收集管线。②输送单元码头及岸上油气输送系统主要由输气臂、引风机、气液分离器、阻火器和油气收集管路构成。A.输气臂每个码头安装一套与现有输油臂同规格的输油臂用做输气臂，但需做改造，或者安装专用的输气臂，以满足对接船舱油气回收接口进行油气回收。B.引风机码头距离预安装油气处理装置的地点一般在几百米到数千米，因此，一般情况下管路上都需要安装引风机。引风机安装在输气臂和处理装置之间的适当位置，引风机的进出口设置阻火器，引风机和输气臂之间的管道上设计压力真空阀。C.气液分离器在收集管道的适当位置设置气液分离器，分离器应设在管路最低点。为避免积液满后对管道造成液阻，在分离器中安装液位计并输出高液位信号。D.船岸对接安全单元在港口油气回收系统中，码头的安全是第一位。安全生产工作一直都是各级领导和企业所关心的问题，安全工作首先摆在各项工作的首位。

为满足国际海事组织公约要求，码头油气回收装置前需设置岸船界面安全系统。岸船界面安全系统能最大限度的保证码头和油轮的安全。岸船界面安全系统设置有压力、温度、流量传感装置，能够有效应对溢流、超压、负压、燃烧等危险状况，能够及时切断管路连接，并对溢流油品设置旁路。所有监测仪表及设备均采用双配置，保证监测值的准确性。岸船界面安全系统和油气输送系统均设置紧急切断阀。同时在岸船界面安全系统中也配备有呼吸阀，可以保证在电气故障情况下，利用机械原理保证船舱压力不超过允许值。③控制单元油气回收装置采用全自动控制，并设置连锁保护。整个装置的设计以安全为第一要素，设置有对碳氢化合物、氧含量、油气等物质的高精度传感器和分析仪，并对整个装置运行期间的温度、压力、真空、流量等参数实时监测并记录，保证系统安全稳定运行。系统的设计能够有效应对惰性气体、高浓度油气或低浓度油气。油气回收过程由PLC控制系统控制，自动运行。现场仪表采集控制系统，统一输入PLC，根据预先设定参数控制橇块内装置的启动或停止。通过程序自动控制油气回收过程。包括：油气处理计量、压力监控、阀门开启或关闭、动设备的启动或停止等。能够实现无人值守。船岸对接安全模块内部设置了具有故障自动关闭功能的调节阀门，在异常工况下能及时切断集气管路，正常工况时能配合自控系统调节阀门开度，实现对船舱压力控制。引风机模块采用了可以变频调节风机转速的引风机，可以根据实际工况信号来控制引风机的转速，从而调节油气流量，再配合船岸对接模块对船舱压力准确控制，实现了油气的安全输送。每个活性炭吸附罐上都设置了安全卸压阀，在活性炭罐内压力过高时可以自动打开，防止活性炭吸附罐因压力过高的原因造成损坏；在活性炭吸附罐上还设有RTD探头，用于监测活性炭吸附罐温度，如有温度过高的情况，系统将首先启动预报警，如必要时将自动启动停机程序。吸收塔装有液位变送器，检测塔中的液位，而提供保护信号，设置的液位开关可以提供高高报警，防止回收塔内贫油液位过高，此功能可以避免贫汽油通过油气管道误流入到真空泵。油气回收装置设有紧急停止按钮，可以在紧急情况下人为去立即停止设备运行。④油气回收处理单元油气回收处理单元采用的主要技术方案有吸收法、吸附法、冷凝法和膜法油气回收及组合工艺方案等。(6)回收效果预测油气回收效率：≥95%；油气的挥发量约占汽油装船总量的0.08%，如青兰山码头出厂汽油全部进行油气回收，则200万吨汽油在装船过程中会损耗约1600吨汽油。油气回收装置按95%回收率，则每年可回收油气1520吨汽油，每吨汽油按5000元计算，则每年可产生760万元的效益。(7)运行情况2015年5月，青兰山码头油气回收装置中交后进行了多次内部调试，受国内成品油船不具备油气回收条件限制，油气回收装置一直未达到投用条件。

2016年1月15日设备厂家技术人员对青兰山码头油气回收系统主装置进行油循环，1月20日与出口外轮汽油船对接气相回收臂，青兰山码头油气回收装置投入运行正常，经测试，油气回收装置回收后排放的油气浓度能达到国家相关排放标准。至2016年度底共进行了6次装船测试，在最后一次调试过程中，发现存在着吸附罐B罐温及排放较A罐偏高的问题，经厂家确认需更换该罐的活性炭。但因旧有活性炭属危险废物且需跨省处理，直至2017年9月5日新的活性炭才到货，12月18日开始进行更换新活性炭的预饱合处理。2018年运行情况：2018年3月20日出口汽油船“XX”油轮靠泊青兰山码头3#泊位，为配合码头油气回收系统的装船调试，将装船量控制在1200T/h，系统在线监测尾气排放浓度达标；4月13日出口汽油船“XXX”油轮靠泊青兰山码头5#泊位，因受5#油气回收管径限制，仅按600T/h装量控制试运1小时，在线监测及厂家自带便携式仪器测试尾气排放正常；4月23日出口汽油船“XXX”油轮靠泊青兰山码头5#泊位，装货最后一小时进了油气回收实测，公司委托第三方进行采样，分析数据显示尾气排放浓度达标；5月8日出口汽油船“XXX”油轮靠泊青兰山码头3#泊位，控制装船量在1300-1800T/h，连续测试装量约3.6万吨，气量在设计值2500Nm3/h以下时，系统在线监测及公司委托的第三方采样分析数据显示尾气排放浓度达标；6月7日，出口汽油船“XXX”油轮靠泊青兰山码头5#泊位，控制装船量在1300-1500T/h，连续测试装量约3.6万吨，气量在设计值2500Nm3/h以下时，油气回收系统外排检测排放达标。6月8日，公司安排环保第三方监测机构对青兰山码头油气回收装置进行气体检测，分析数据显示尾气排放浓度达标。为减少汽油装船过程中油气挥发对大气环境的污染，从6月份开始，青兰山码头汽油装船控量不大于1500T/h，保证油气气量在油气回收装置设计值2500Nm3/h以下运行，确保油气回收系统外排检测排放达标。(8)存在问题及改进措施截止目前为止，青兰山码头内贸汽油船无油气回收接口，受部分出口汽油船船上油气接口不匹配或位置限制不能进行油气回收，其余能进行输气臂对接的油船，全部进行油气回收。后期我们将根据码头输气臂和船方油气接口问题提合理的整改建议，配套合适的连接软管及软管吊装设施，在输气臂后方增设一三通，将软管和船岸安全模块连接，通过软管和船方油气接口连接，尽量回收汽油在装船过程中挥发产生的油气，以减少油气对大气环境的污染。

5.结论

油品码头装船量大，作业效率高，油气挥发问题突出，油气挥发不仅会造成港口大气污染、资源浪费、逸出的油气还对操作人员身体健康以及码头安全生产带来极大的隐患等问题。通过在港口码头建设大规模油气回收设施，一方面大大降低装船油气排放，减少大气环境污染，同时极大降低码头内油气浓度，提高码头运行安全系数；另一方面对码头油气进行回收利用，提高企业经济效益；为我国码头节能降耗和环保事业做出应有的贡献。

参考文献

[1]海湾环境科技（北京）股份有限公司,中化泉州石化项目码头油气处理系统初步设计方案.

[2]干式活性炭吸附法工作原理.互联网文档资源.

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[4]张鹏.活性炭吸附油气回收技术的应用.石油化工安全环保技术,2014-12-20.

[5]潘海涛.油气回收技术在港口油品码头中的应用.中国土木工程学会港口工程分会技术交流文集,2009-04-01.

作者：张武强 周顺意 邵光荣 单位：中化泉州石化有限公司