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老旧石油化工码头油气回收治理初探与展望

2019-07-26 20:09:30 来源:广州港股份有限公司石油化工分公司

本文对当前油气回收治理工作的政策、技术和排放标准进行阐述和分析,以广石化码头为实例研究老旧码头油气回收工作,结合场地、船型、货源等实际,从改造可行性、投资经济性、运作稳定性和项目安全性进行研究,提出存在问题和展望。

关键词:码头;油气;回收;技术

中图分类号:U698.7 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2017)07-0059-03

石油产品是由多种烃化合物组成的混合物,低沸点的组分容易蒸发形成挥发性有机污染物—-油气。石化码头油品及化工品装船过程中排放油气导致环境污染、安全隐患和资源浪费,码头油气回收是指对船舶排放的油气进行收集,通过管道输送经油气回收设备处置后,将油气还原为油品,进行回收再利用,油气回收具有节能减排、保护环境的双重作用。在当今大气污染严重、能源供给紧张、油码头作业频繁的情况下,油气回收工作受到国家和行业的高度重视。油气回收治理是当前改善空气质量,解决区域性大气环境问题的重要的举措。

1 油码头油气回收的作用与意义

1.1 对安全和职业健康有益

油品易挥发,油气和空气混合达到一定浓度,若遇到火源或静电有可能发生燃烧或爆炸,实施油气回收,可消除油气聚集,油气麻醉人体中枢神经,刺激皮肤粘膜,对造血系统慢性损害,油气浓度高足以引起急性中毒。码头油气回收系统的实施,必将减少油气的排放和在大气中的聚集,保护了人员的身体健康。

1.2减少对大气的污染

挥发性有机物(VOCs)是导致雾霾和臭氧超标的重要污染物,近年来广受关注。油气作为VOCs 中石油类产品烃组合的挥发物,含有的不饱和烃对形成雾霾和光化学污染作用较大,码头油气回收收集船舶货油蒸汽,杜绝无组织污染排放,减少了大气污染,保护了环境。

1.3实现资源回收再利用

原油、成品油是极易挥发的液体,特别是汽油,在装载过程中排放量大。石油是不可再生的资源,油气的排放是资源的巨大浪费。2015年我国原油和成品油装船量分别为9200万吨和17100万吨,挥发率分别按照0.08%和0.1%计算,挥发油气排放总量24.5万吨,碳排放76.87 万吨。按1 万元/ 吨计,每年损失24.5 亿元。对原油、成品油等货类进行油气回收可以减少资源浪费,实现回收再利用。

2 油气回收的主要政策标准和相关技术

2.1 油气回收主要的政策要求和标准规范

2.1.1政策要求

2013年10月国务院发布《关于印发大气污染防治计划的通知》,提出了治理大气污染的奋斗目标,推进挥发性有机物污染治理,在原油成品油码头积极开展油气回收治理。2015年7月,交通运输部办公厅印发《原油成品油码头油气回收试点工作实施方案》明确了首批油气回收试点项目。2015年9月交通运输部出台了《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020年)》,提出进一步的要求。 2016年2月交通运输部、环境保护部、商务部、质检总局共同发出《关于印发原油成品油码头油气回收行动方案的通知》提出在环渤海地区、长江干线、长江三角洲地区和珠江三角洲地区,再遴选一批原油或成品油码头作为第二批码头油气回收试点工程。

各地政府也对油气回收工作做出了具体要求,如 2015年7月1日实施的《广东省环境保护条例》中要求,油码头、加油加气站、储油储气库(区)和油罐车、气罐车等要按照规定安装油气回收装置。

2.1.2技术规范

关于油气回收的技术规范有《油气回收系统工程技术导则》(Q/SH0117—2007)、《油库、加油站大气污染治理项目验收检测技术规范》(HJ/T431—2008)等标准规范。在排放标准方面,我国有储油库、加油站的大气污染物排放标准,同时也有国标《汽油运输大气污染物排放标准》和《石油化学工业污染物排放标准》。

2.2码头油气回收相关技术

码头油气回收设施一般由气相输送单元、船岸界面安全单元、码头引风输送单元、油气回收单元、安全控制系统等组成。油气回收常用方法有:吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、热氧化法和复合工艺法。各种方法的优缺点如下

(1)吸附法。利用活性炭、硅胶等吸附剂对油气/空气混合气进行吸附,实现油气和空气的分离。吸附法处理效率较高,排放浓度较低。缺点其一是活性炭失活后存在二次污染;其二是大多数国产活性炭吸附力较弱,寿命不足2年,吸附材料的后续成本较高。

(2)吸收法。根据混合油气中各组分在吸收剂中溶解度的大小,来进行油气和空气的分离。工艺简单,缺点是回收率低,设备占地空间较大、能耗高,吸收剂消耗较大,需不断补充。

(3)冷凝法。利用制冷设备将油气的热量置换,实现油气组分从气相到液相的直接转换。工艺原理简单,可直观的看到液态的回收油品,自动化水平高 。缺点是制冷能耗高,要提前开机制冷。

(4)膜分离法。利用烃类优先透过特殊高分子膜的特点,让油气和空气混合气在压力推动下通过高分子膜,油气分子优先透过而空气组分被截留排放,富集的油气经传输转回油罐或用其他方法液化。此技术先进,工艺相对简单,自动化水平高。缺点是投资较大,膜分离装置要求稳流、稳压气体,膜的寿命有限。

(5)热氧化法。热氧化法即燃烧法,将油气集中起来,送到加热炉或者焚烧系统烧掉,此法对烃类排放的控制相当彻底,缺点也很突出就是没有回收利用造成资源浪费,且由于系统和明火相通需要特别注意安全问题。

(6)复合工艺。若采用单一工艺难以兼顾环保性和经济性的要求。一般采用的是复合工艺。复合工艺一定程度上达到了减少占地面积、提高处理效率、提高安全性能,投资成本也可适当降低。

3 老旧码头油气回收改造研究及存在的问题

以广州港股份有限公司石油化工分公司广石化码头为实例,对照有关油码头技术规范以及码头油气回收船岸安全界面技术要求,结合公司码头场地现状、靠泊船型,分析近年货源结构,从改造难度、投资经济性、运作稳定性、项目安全性进行研究。

3.1广石化码头有关情况介绍与油气回收研究

场地现状。码头于1977年建成投产, 是中石化广州分公司的配套码头,码头呈“T”型栈桥式布置,高桩梁板结构,泊位总长378.3米,工作平台长289.2米,码头面宽为15.8m-21.8m,码头前沿水深为-13.3m,航道水深为-13.5m,码头安装有13台输油臂,还有多种软管接口。

靠泊船型研究。1977年建成时设计通过能力为进口原油250吨,1983年扩建为2个2.4万吨级油船泊位,设计通过能力为350万吨;2013年加固改造为2个5万吨级油码头泊位。据相关资料显示,我国油船具备油气回收条件的船舶约占10%,2万吨以下的80%的油船均未安装油气接收管道、标准接头和惰性气体发生装置等,不具备油气回收的条件。对本码头近三年靠泊船型进行研究,如图1所示,靠泊船型分布以5000吨以下的船舶为主占大多数,大于20000吨的仅占2%。

货类分析研究。本码头主要承担中石化广州分公司、中冠安泰石油化工有限公司和蓝天航空油料有限公司等企业的液体石油化工品装卸业务。其中中石化广州分公司经水路供给珠三角、西南地区和港澳地区的成品油主要经石油化工分公司码头,蓝天航空油料有限公司供给白云国际机场的航空煤油50%以上是经石油化工分公司码头上岸经管输至机场。对适用油气回收的装船作业进行统计,近三年的年平均装船量为160万吨,其中主要货类的装船量分布如图2.

3.2老旧码头油气回收可能存在的问题

3.2.1码头位置狭窄改造难度大

老旧的石油化工码头场地普遍偏狭窄,设计初期未做油气回收装置的位置预留。按照油气回收工艺,需对油气收集单元、船岸连接单元、输送单元、油气回收处理单元、油气回收再利用单元和连接管路进行平面布置。油气回收装置布置与相邻建(构)筑物的防火间距,须按现行国家标准《石油库设计规范》(GB50074)、《装卸油品码头防火设计规范》JTJ 237、《油品装载系统油气回收设施设计规范》(GB50759)等。

按照本码头货类和泊位输油泵流量,油气流量保守估计按 800-1200 m 3 /h估计,选用占地相对较小的吸附+冷凝的技术方案,装置总占地至少为18m*10m,船岸对接安全保障单元占地1.5m*7m,油气回收处理单元占地15m*4m。

石油化工分公司码头为老旧码头,空间比较狭窄,码头面宽为15.8m-21.8m,两面分别为管廊和输油臂,安装船岸界面安全单元及码头引风输送单元后,再考虑线槽桥架,对检修通道和消防通道将造成一定影响。

此外,本码头的库区属于货主所有,离码头约3.5公里,回收后的油品在码头是没有储存设施的,所以码头区域也另需要多余的场地建设回收后的储存设施,选用吸收加吸附的技术方案,还需增加存放吸收剂的储存设施,进行油气回收改造要充分考虑场地狭窄带来的改造难度。

3.2.2码头靠泊船型大多不具备油气回收条件

本码头近年来每年装卸量有280万吨左右,但近三年年平均装船量只有160万吨,其中汽油、石脑油、二甲苯挥发性强的货类装船量为80万吨,本码头虽然是5万吨级的,但实际靠泊船型以小型船舶居多,具备油气回收条件的2万吨以上的船舶装船年平均仅10艘次,利用率低,回收利用价值有限,营运成本可观。

3.2.3油气回收后利益归属问题比较复杂

本码头与库区是完全分开经营的,库区和管线归货主中石化广州分公司,计量是通过中石化广州分公司的流量计计算,安装油气回收装置后,装船量容易出现争议,油气回收后利益归属问题也是法律的空白,容易出现物权和销售权的纠纷。

3.2.4油气回收设施安全性更需重视

油气回收的过程存在隐患,主要可归结为:超压和负压,空气侵入、火灾和爆炸。据资料显示,国内已安装的油气回收设备很少使用。老旧码头泊位靠泊中小型船舶居多,现有技术下,大多数中小型船舶不具备油气回收条件,石油化工分公司等老旧码头即使建设油气回收系统,势必使用频次较低,周期较长,长时间不用更容易存在安全隐患,设备老化、个别管件失灵等问题不容忽视。

4 展望

码头油气回收是国家大气污染防治的重要环节,是交通运输部推进绿色发展的重要任务。《原油成品油码头油气回收行动方案》已详细列出任务清单,分工和保障措施。交通运输部第一批试点项目舟山中化兴中石油转运有限公司1、2泊位原油装船油气回收工程的顺利实施,上海石化码头投建的油气回收装置通过环保评估正式投用,均为国内码头油气回收提供了良好的示范作用和实践经验。交通运输部科学研究院等单位起草的交通运输行业标准 “码头油气回收船岸安全界面技术要求”3月已完成征求意见,政策法规的具体化、技术标准的规范化、资金扶持的制度化、试点开展的规模化等方面已展开多项工作。随着法规层面的在断完善,技术层面的不断成熟,码头油气回收排放标准、船舶油气回收配套接口等问题得到解决指日可待,油码头油气回收工作将迎来新的春天。

参考文献:

[1]汪玚 我国码头油气回收发展启示录交通建设与管理.交通建设与管理,2016(10)

[2]邱春霞,高洁,耿红,我国码头油气回收相关政策与技术发展现状及前景分析,港口装卸2016(05)

[3]李汉勇 油气回收技术(X). 北京化学工业出版社,2007(11)

[4]王轩雅,耿红,高洁 论我国码头油气回收及安全技术问题. 第十八届全国二氧化硫 氮氧化物 汞污染防治技术暨细颗粒物(PM2.5)治理技术研讨会论文集,2014(12)


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