油气回收技术的经济性分析

武 鑫，丁泽中，王旭飞，念合新

（1.后勤工程学院，重庆 401311；2.66152部队，天津 300450；3.69064部队，新疆 库尔勒 841000）

油气回收技术的经济性分析

武 鑫1，丁泽中1，王旭飞2，念合新3

（1.后勤工程学院，重庆 401311；2.66152部队，天津 300450；3.69064部队，新疆 库尔勒 841000）

由于原油及成品油的蒸发损耗造成油料数量减少、油品质量降低、潜在火灾隐患、环境污染等一系列问题，在环境保护和节约能源的要求下，油气回收技术已成为公众关注的热点。介绍了四种油库用油气回收的技术工艺，并通过对回收工艺进行经济性分析，为是否进行油气回收的改造提供了依据。

油气；回收；经济性分析

随着我国国民经济的不断向前发展，石油生产和消费以每年5%～10%的速度快速增长，2011年我国原油产量达20 364.51万吨，成品油中汽油的产量为8 141.1万吨。石油及其产品在我国的能源结构中占有相当的比重，中国已经发展为生产和消费石油的大国。但是，我国的油气回收工作远远落后于发达国家，而由于油气损失对石油资源所造成的浪费，对环境所造成的影响和对安全生产带来的潜在危害已经引起了人们的重视。自20世纪80年代开始，油气回收技术在我国得到不断深入的研究，取得了一些成果，也积累了一定的经验。

1 油气回收技术

油品蒸发时所排放出的是由油气与空气所构成的混合气体，油气回收的关键技术就是进行油气与空气的分离。目前在我国应用较为广泛的油气回收技术主要有：吸附法、膜分离法、冷凝法以及吸收法。

1.1 吸附法油气回收技术，在储运过程中产生的含烃气体通过填充有吸附剂的吸附器，其中的烃类被吸附剂吸附，伴随吸附过程会释放出热量。吸附过程在常温常压下进行，吸附剂达到一定的饱和度后，需进行再生，吸附剂再生可以采用蒸汽再生或减压再生，再生过程中脱附出的油气再用油品进行吸收，伴随解吸过程会吸收热量。气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，吸附剂应具有以下性能：①高度的选择性；②巨大的内表面积；③可再生性；④较低的水分吸附量；⑤具有一定的机械强度和物理性能；⑥吸附颗粒大小均匀；⑦良好的化学稳定性；⑧价格合适，原料充足[1]。目前吸附剂一般选用活性炭，新鲜活性炭20℃时饱和油气吸附率为34%，30℃时为30%。吸附分离的优点是可以使尾气浓度控制在很小的指标内，但缺点为进口浓度难以达到很大（从而影响处理量），否则吸附热效应将很明显。

吸附法是油气回收行业的主要工艺流程之一，在20世纪70年代的美国开始应用，现已在世界范围内广泛应用，该流程相对简单并且回收效率很高，适用于汽油油气的回收。图1为美国乔丹公司的吸附法油气回收工艺流程。

1.2 膜分离法油气回收技术，膜技术回收油气的原理是利用高分子膜材料对油气分子和空气分子的不同选择透过性实现两者的物理分离。油蒸气/空气混合物在膜两侧压差推动下遵循溶解扩散机理使得混合气中的油蒸气优先透过膜得以富集回收，而空气则被选择性地截留，从而在膜的截留侧得到脱除油气的洁净空气，而在膜的透过侧得到富集的油气，达到油蒸气/空气分离的目的。与吸收、吸附及冷凝法油气回收相比，膜分离气体混合物是一种更简单有效的技术，尤其是许多性能优异的高分子膜和无机膜开发成功，使膜法气体分离成为更有效、更经济的新型分离技术。

在气体膜分离过程中，必须除去油气中可能对膜产生损害的物质，在进入膜分离器之前必须将游离的液体（润滑油等重烃类）、烃类 （芳烃、卤代烃、酮类物质是醋酸纤维素膜的良溶剂）等都除去[1]。因此在膜分离单元上游必须安装用于前处理的分离和过滤设备，以除去游离的液体、固体粒子和有害物质。此外若单独采用膜技术，则投资过高，经济效益较差，采用膜技术与其它技术藕合的工艺，如目前油气回收采用最多的工艺流程集合了冷凝/压缩、吸收、膜分离、变压吸附等工艺，可以充分发挥各技术的优点。图2是南京欧科公司的膜法油气回收工艺流程。

1.3 冷凝法油气回收技术，冷凝法油气回收方式是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽分压差异，通过机械制冷，降低油气温度，使烃类物质蒸汽分压达到饱和状态，而逐步冷凝成液态的一种油气回收方法。储运过程产生的含烃气体，通过低温冷凝冷却，其中的油气被冷凝下来，该方法适用于高浓度油气的回收。根据净化气体中烃的含量要求不同，冷凝温度通常在-70℃～-170℃之间。

冷凝法回收装置的冷凝温度一般按预冷、机械制冷步骤实现，预冷器是一单级冷却装置，其运行温度在油气各种组分的冷凝温度之上，使进入回收装置的油气温度从环境温度降到4℃左右，使油气中的大部分水蒸气凝结为水而除去，使进入低温冷却器的气体状态稳定，可减少回收装置的运行能耗。油气离开预冷器后进入机械制冷系统。机械制冷系统一般分为两级，油气经过一级冷却器冷却到约-45℃，再进入二级冷却器冷却到约-70℃，经过一、二级冷却可以使大部分油气冷凝为液体回收，如需要更低的冷却温度，就需要在机械制冷之后联接液氨制冷，此时油气回收可达99%[2]，但同时回收能耗将急剧增加。冷凝法工艺流程比较简单，但由于在低温下操作，对于制冷设备及装置选用的制造材料要求比较严格，操作要求、能耗及投资都比较高。图3是江苏惠利特公司冷凝吸附法油气回收装置工艺流程图。

1.4 吸收法油气回收技术，吸收法是分离混合气体常用的操作方法之一，依据混合气体中的各组分在同种溶剂内的溶解度或化学反应活性的不同，而对混合气体进行分离。吸收法油气回收方法主要有常温常压吸收法与常压冷却吸收法。对于处理高浓度、大流量的油气有一定的优势，如要控制吸收法回收系统尾气中的油气浓度达到很低的水平，吸收塔的高度则可能很高，从而增加了投资及运行费用，另外吸收剂性能的优劣很大程度上决定了吸收的效率，常用的吸收剂有汽油、煤油、轻柴油、SOVUR、AbSFOV-97等[3]，由于吸附技术和膜分离技术都无法直接形成油料产品，通常选择吸收法作为回收手段。图4为吸收法油气回收工艺流程。

目前所使用的油气回收装置大多是以上两种或三种技术的融合，这样回收效率更高，能耗也更小。

2 油气回收技术经济性分析

一项技术可以得到认可被广泛应用，肯定同它能带来丰厚的经济效益分不开，同样的油气回收技术也不例外，下面以一个实例来对油气回收技术的经济性进行分析。

以B类地区某油库为例进行分析，假设该油库所有油罐均为内浮顶罐，该油库年平均汽油周转量为20万立方，设定回收装置气液比为1.1，则需要处理油气量为22万立方。

2.1 损耗分析，油库中油气损耗主要发生在以下几个阶段： （1）铁路 （油船）卸油时的损耗； （2）储油罐大、小呼吸蒸发损耗； （3）向铁路、汽车油罐车装油时的损耗。因我国大量使用浮顶罐，经过多年的实践已经证明浮顶罐的大呼吸损耗很小，在各项损耗中以装车损耗量为最大，目前所进行的油气回收改造也大多集中在这一方面。根据 《散装液体石油产品损耗标准》 （GB 11085-1989）可估算其年装车损耗量为160m3。

2.2 油气回收应用资金投入分析，运用油气回收技术的资金投入主要在以下几个方面： （1）购置油气回收装置的以及进行改造安装的费用； （2）油库运行回收装置所发生的费用 （主要是电费，按照1元/kWh进行计算）；（3）每年对回收装置进行维修保养所发生的费用 （以装置费用的5%计），如吸附法装置更换活性炭、吸收法装置添加吸收剂等。表1是四种回收技术的资金投入情况[4]。

表1 四种回收技术的资金投入情况

2.3 利益分析，运用油气回收技术后可见的利益主要在以下几个方面： （1）回收汽油的经济价值 （汽油以每吨9 500元计）； （2）避免了环保部门的经济性处罚 （因尚未出台明确的惩罚标准，暂不计入计算）。表2是四种回收技术的经济收益情况。

表2 四种回收技术的资金收益情况

现在设定回收装置的固定资产残值率为5%，抛开建设时间，则可知四种回收技术的静态投资回收期分别为：

3 结 论

从以上的分析可以看出，随着油气回收技术的不断成熟，加之近年来油价的不断高涨，对油库进行油气回收改造经济效益十分明显，2011年国务院下发的 《国家环境保护 “十二五”规划》中也提到了对 “加强石化行业生产、输送和存储过程挥发性有机污染物排放控制”。继续要求 “实施加油站、油库和油罐车的油气回收综合治理工程”，油气回收技术利国利民，在环境情况恶化严重、燃料能源日趋紧张的情况下，加强油气回收改造的顺利推进无疑是一项明智的选择。

[1]陈家庆，朱玲.油气回收与排放控制技术[M].北京：中国石化出版社，2010.

[2]樊宝德，杨晓婕.油库加油站油气回收与减排技术[M].北京：中国石化出版社，2009.

[3]傅翔，熊银伍，梁大明,等.油气回收技术的现状及进展[J].洁净煤技术，2011,17(3)：44-46.

[4]王卫兵，王磊，孙毅.多目标决策灰色关联投影法油气回收绩效评价[J].哈尔滨理工大学学报，2011,16(1)：94-97.

The Economic Analysis about Technologies of Oil Vapor Recovery

WU Xin1,DING Ze-zhong1,WANG Xu-fei2,NIAN He-xin3

(1.Logistical Engineering University,Chongqing 401311,China;2.66152 PLA Troops,Tianjin 300450,China;3.69064 PLA Troops,Kuerle 841000,China)

Because of a set of problems of the reduce of oil amount for cruel oil and finished oil evaporation and outrage,the potential fire hazard and environment pollution and so on,under the tendency to increase requirement of environment protection and energy saving,the technology and device of oil vapor recovery become hotspots.This article introduced four different ways of technology,and gave some advices clearly on if it is profitable to adopt recovery equipment,through the economic analysis.

oil vapor;recovery;economic analysis

F253.9

A

1002-3100(2012)09-0080-04

2012-05-30

武 鑫（1986-），男，山西古交人，后勤工程学院硕士研究生，研究方向：油料勤务。