浅谈如何有效控制天然气作业中的油气

浅谈如何有效控制天然气作业中的油气

随着城市经济的快速发展，城市加油站的数量急剧增加。随着《环境保护法》的颁布，人们的安全和环保意识不断提高，城市加油站投诉也在增加。近年来，投诉主要集中在加油站对空气和环境造成的污染和安全风险上。由于加油站附近民用建筑对加油站周边用地不断挤占,使加油站与民用建筑间的距离不断缩小,达不到加油站建设规范所要求的安全距离,加油站在作业环节中产生油气的安全隐患和环境污染问题也越来越引起人们的重视。因此,油气回收技术在城市加油站中逐渐得到了应用。1现行规范的油气排放加油站是提供交通工具动力燃料的补给站,凡是到过加油站的人,对汽油味并不陌生,大多数人反倒认为“汽油味”是加油站的“注册商标”。“汽油味”的产生就是因为汽油等具有挥发性的燃料油挥发至空气中,形成有机物(VolatileOrganicCompounds,简称VOCs),人们将VOCs通称为“油气”。通常情况下,加油站正常作业中的油气主要产生在两个环节:一是收卸及储存环节。即收卸作业中,油罐车通过输油管道向储罐内卸油,罐内液面上升,形成正压,罐内饱和油蒸气通过通气管向大气中排出油气(这一过程也称“大呼吸”);油品在储存中,由于环境温度的变化,罐内饱和油气排出或从大气中补充空气(也称“小呼吸”)交替变化向大气中排出的油气。二是加油作业环节。加油站在向汽车等用油设备加油过程中,加油枪注油过程中油箱内的饱和油气外溢到大气中。据有关资料显示,2003年全国1960万辆汽车消耗汽油6000万t,在运、转、销过程中至少排放了约3亿m3的油气。油蒸气挥发到空气中的主要危害是造成大气污染、造成资源浪费,同时,油蒸气大量积聚易形成易燃易爆场所,危及加油站及周边建筑的安全。2石油气回收的重要性2.1油气污染严重,会引发基因突变汽油挥发出的污染物包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯等多种对人体有害的物质,其中以苯的毒性最高。实验已经证明苯为致癌物,会导致白血病,并会引发基因突变。由于大多数加油站建在城镇交通要道等人群相对集中的地方,因此油气对人体造成的危害不可忽视。油气被紫外线照射以后,会与空气中其他有害气体发生一系列光化学反应,形成毒性更大的污染物,进一步对人们的健康产生威胁。安装油气回收装置的加油站,其油气回收率可达到95%以上,大大减少了加油站向空气中的排放油气量。在目前已安装油气回收设备的加油站内加油时已基本上闻不到“汽油味”。2.2油销售环节造成污染的主要有加油站油气的排放除对人类的健康有直接影响外,还间接对环境造成二次污染。近几年来,我国为保护环境、控制大气污染,制订了一系列法律法规。针对成品油销售环节挥发排放的污染,国家环保等有关部门明确规定:“应保证油料运输、储存、销售等环节的可靠性和安全性,防止由于上述环节的失误造成对环境的污染,如向大气挥发排放、油罐泄漏(渗漏)污染地下水等”。国家质量监督局和建设部颁布的《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)对加油站安装油气回收装置和渗漏检测设施也做出了明确规定。2.3汽油的蒸发损耗量油气的排放不仅对人类健康和环境有影响,另一方面还造成资源的浪费。根据日本资源能源厅有关资料统计,目前加油站采用的一般的密闭卸油工艺年平均汽油损耗系数为860g/m3,而具有油气回收功能的加油站采用密闭卸油时,油气损耗系数仅为45g/m3。按一座中等加油站年经营5000t估算,每年损耗5.6t,再加上加油时排放的油气和汽车油箱口排放的油气,同等规模的加油站每年油气排放损耗11.3t。日本资源能源厅的另一份调查报告介绍,油罐车向加油站地下油罐卸油时,平均每接收1m3的汽油,损耗1.08kg,由加油站向汽车油箱装汽油时,平均每罐装1m3的汽油,损耗1.44kg,由此可知,仅加油站的收发油作业过程中,汽油的蒸发损耗量约为0.27%(其中还不包括收发油后的回逆损耗)。所以油气回收设备除了可以降低油气污染,还可以减少油量损失,因此加油站设置油气回收设备,可谓兼顾环保与经济双重成效。3原油回收工艺加油站的油气回收按加油站作业过程中油气产生的环节共分为两级油气回收系统,即一级油气回收系统和二级油气回收系统。3.1输油管的连接一级油气回收系统是指油罐车密闭卸油,减少油气溢散。从油罐车向加油站储油罐卸油过程中收集油气的方法和设备,称为一级油气回收系统(图1)。油品输入加油站储油罐时会因液面震荡起伏而增加油气的挥发与溢散并产生大量的静电。因此加油站建设规范要求输油管必须深入油面下方,以减少液面扰动(《汽车加油加气站设计规范》中规定输油管距罐底高度为200mm),油品自潜入液面下的输油管注入,产生的油气则由液面上的回收管收集至油罐车内。在输油管的连接处利用具有强力橡皮圈的连接帽与油罐车连接,以避免油品外泄。油气回收管的开口处装有特殊开启功能设备,当油罐车上的油气回收管线正确连接到油罐时,回收口会开放,同时将排气管关闭,使油罐的油气能完全由回收口回到油罐车内。卸油完毕后,先卸除油罐车上的输油管,待残留的油料完全注入油罐后,再与卸油时的操作顺序相反拆除油气回收管。回收的油气经油罐车运往油库,再经由冷凝、吸附等方式进行浓缩、吸收,以减轻城市的空气污染并进行二次利用。3.2站二级油气回收系统的工作原理是指加油站加油时的油气回收。在加油站为汽车加油过程中通过与加油枪的伸缩皮套将车辆油箱中的油气收集到储油罐中的方法和设备,称为二级油气回收系统(图2)。加油站二级油气回收系统分为两种(非燃烧式):分散式油气回收和集中式油气回收。分散式油气回收是每台加油机采用一台真空泵,集中式油气回收是一座加油站使用一台真空泵。但无论是分散式还是集中式,其工作原理都是利用汽油与油气相互交换比例接近于1:1的原理对油气进行回收。即在发油作业时,每发1L油,油罐液位下降产生空间,同时经由油气回收枪回收相当于1L体积的油气,送回油罐内填补该空间而达到压力平衡,通过回收的饱和油气来填补油罐内的下降空间,从而减少加油站加油过程中油品的挥发。4增设油气回收管线加油站安装油气回收系统就是在加油站原有工艺设计上增设油气回收管线、真空压力阀、回气管线与输油管线联接的快速接头及闷盖、液位仪和油气回收泵、油气回收油枪及专用附件等设备。4.1放空管线直径油气回收管线必须按要求埋入地下,宜采用50.8mm的无缝钢管,其长度要小于储罐放空管线长度,直径要大于放空管线直径,管线敷设时按大于0.2%的坡度坡向油罐,以便管内积油能顺流回油罐内,避免油气回收过程中凝结油过多时形成管线液阻,使油气不能通过,导致油气回收功能失效。4.2快速接头的阴端与油气回收管线的连接为确保油气回收效果,卸油和回气管线应使用自封式专用油气回收快速接头。快速接头的阴端用于连接油气回收管线和地下油罐,当回收管线和接头断裂时,接头中的压力阀可防止油气外泄;接头的阳端与油罐车油气回收连通软管相连。闷盖主要是保护快速接头的口部并起密闭作用。4.3排气道的安装为确保油罐内能提供最大空间来储存回收的油气,减少油气向大气的排放量,CARB(美国资源委员会)规定所有汽油类油罐的排气管道必须连通,并在排气管顶端安装真空压力帽。真空压力帽的功能在正常情况下是紧闭的,但当油罐内的平均压力超出76.2mm水柱高时,真空压力帽会自动打开释放油气,若油罐内产生真空度至背压超出203.2mm水柱高时,真空压力阀也会自动打开,从大气中吸入空气以平衡油罐内压力。4.4液体萃取油罐车在加油站卸油时,由于油罐处于密闭状态,为防止罐内液位超过安全高度,所以应安装带有报警功能的液位仪。4.5泵的要求不同根据二级油气回收系统采用的油气回收方式的不同,对油气回收泵的要求也不同。如采用分散式油气回收抽气方式设计,则一座加油站需多台油气回收泵,安装在加油机内;如采用集中式油气抽气方式设计,则只需一台油气回收泵,安装在油罐入孔井内。4.6特殊的石油枪用于油气回收该油枪能将加油与吸气比例调整到接近1:1的比例,保证每发1L油可回收相当于1L体积的油气。5安装后，油气回收系统的测试工作结束为保证系统能正常运转,需对系统进行三项测试,合格后方可交付使用。5.1注意事项及措施该测试应与油气回收管线施工同时进行,方法是从加油机底部的回气管处,注入一定数量的液体,在回收管道的另一端油罐入孔口处,用容器接住液体,比较与注入的数量是否相近,判断气管是否会形成液阻。若注入液体在管道中残余过多,可在加油机底部回气管处,用气压仪检测气管是否有背压,若有背压,可断定有液阻存在。此时应检查管道斜度是否正确,管线是否凹凸不直,纠正后再作试验,直至消除液阻。若气管中有液阻,残余液体留在管线内无法回流至油罐,将造成管线堵塞,这将使油气回收系统功能不良,其后果会导致回收率无法达到95%;真空泵不停空转,无法将油气输送回油罐内,造成真空泵转子及叶片损坏。5.2压力泄漏测试该项检测目的是测试从加油枪油气回收管至油气回收管线、到储油罐以及最后到真空泵压力帽整个油气回收管路是否有泄漏情形,确保整套油气回收系统的功能不因漏气而丧失回收油气的功能而污染环境。根据美国资源委员会的CARBTP201.3标准方法,首先确定地下储罐内的油品量再换算油气空间,油气空间必须是2000L或25%以上的空罐,才可进行压力泄漏测试。将压力泄漏测试仪器一端接到油气回收管,另一端接三通管连氮气瓶。打开氮气瓶,待系统压力达50.8mm水柱并维持稳定时,关闭氮气瓶,按下码表开始计时,记录每分钟系统的压力变化,测试5min后计算压力值降低情形,再根据美国资源委员会的规定,由油气空间及压力读数来确定是否符合标准,如果最终压力低于允许范围,表示油气回收管路呈现不密闭状态,应以测漏技术协助检查油气回收系统所有接头及排气孔位置,找出泄漏位置加以维修,并重复测试。5.3抽气与加油量的测定油气回收比率即抽气与加油量的比。该项检测是根据美国资源委员会的标准,利用微压力计量测油枪油气压力,再经过出油速度换算为抽气与加油量的比率。检测时根据不同厂商的产品,抽气与加油量的比率有一定合格范围,超出或不足则不合格。6油气治理的关键—对油气回收综合利用的建议国内油气挥发的污染问题虽然已引起有关部门的关注,但油气回收后的处理尚未引起足够的重视。目前,经济发达、人口密集的大中城市的加油站都在安装油气回收设备,但加油站油气治理的情况并不理想。由于回收油气的处理问题未得到落实,加油站花钱上了油气回收设备,却也停留在加油站作业现场的油气回收上,而回收来的油气没有地方进行处理和再利用,油气又被白白放掉了,环境污染依然存在,资源浪费问题也没有得到根本解决,油气回收的意义没有从根本上得到体现。因此,油气治理的关键一方面是油气回收,