铁路轻油密闭装车及油气回收问题探讨

张 凡，周建国，史宇科，孙小兵，盖振海

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南 洛阳 471012)

铁路轻油密闭装车及油气回收问题探讨

张 凡，周建国，史宇科，孙小兵，盖振海

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南 洛阳 471012)

介绍了该公司轻油装车站台密闭装车过程中存在安全隐患、环境污染和资源浪费等问题。通过检测装车过程中油罐车帽口处油气泄漏量，对比锥形密封鹤管设备和充气式气囊密闭装车小鹤管结构特点等,采用膜分离法油气回收装置对挥发的有机油气进行吸收, 优化了油气回收装置的主要设备和工艺运行条件，油气排放检测结果达到环保排放要求。

油气回收 密闭装车 铁路

在人们对安全环保愈加重视的今天,解决石油轻质油品装车油气挥发污染环境问题愈加显得重要,炼油厂轻质油品敞口装车问题尤其严重。日本和美国在20世纪六七十年代成功研制出了油气回收装置,开发出成套的活性炭吸附方法,贫油吸收法和冷凝法油气回收装置,随后又开发出膜法油气回收装置等,中国的油气回收装置还处于开发引进阶段[1]。

随国家石油化工企业数量和规模的增大，在油品的转输过程中存在的油气损耗已不容忽视，其不仅造成能源浪费，更为安全埋下隐患，同时还对环境造成污染。研究轻油密闭装车和油气回收技术在此背景下具有一定的经济效益、社会效益和环境效益。

1 油气排放存在的问题及现状

1.1 安全隐患

体积分数1%～8%的油气，遇到明火会产生爆炸燃烧;在汽油装车过程中，排放的油气体积分数通常在15%～55%，当油气排放至大气环境中，经过空气稀释，在其中的一段时间，油气浓度将被稀释至爆炸范围内，且体积增大几十倍，此时的油气最危险;1 L汽油完全挥发后产生的蒸汽，如发生爆炸，威力相当于1 kgTNT炸药爆炸，产生的气体速度约为3 000 m/s。汽油一旦着火，就会以2 m/s的速度迅速蔓延，火灾形成后又会释放大量热能，加速油气蒸发，随着油气浓度不断变化，燃烧和爆炸交替出现，从而产生严重后果[2]。

1.2 环境污染

油气对人类中枢神经系统具有麻醉作用，刺激皮肤黏膜，具有去脂作用，使细胞内脂质平衡发生障碍，甚至可引起皮炎和湿疹等疾病。油气浓度过高会引起急性中毒，中毒严重者则会因意志丧失、反射性呼吸停止而死亡。油气中含有的烃类化合物主要为烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃，主要组成为C2至C8，油气作为一次污染物，可对环境产生直接危害挥发到大气中，在紫外线的作用下，与大气中的污染物氮氧化物发生一系列化学反应，对环境危害更大[3]。

1.3 资源浪费

轻质油品，特别是汽油，是极易挥发的液体，中国汽油年消耗量80 Mt，损耗按1%计，则成品油销售行业汽油的年损耗量为800 kt，价值64×108RMB￥，2013年原油年加工量为489 Mt按0.35%损失量估算，年总损耗量约为1.71 Mt，数量巨大[4]。

1.4 基本情况

该公司现有5个轻质油装车栈台，充装的主要介质有液化气、三苯(包括苯、甲苯和对二甲苯)、3号喷气燃料油、汽油、石脑油和柴油等。现均采用液下密闭装车，现有平板式密封、锥形密封和气囊型三种装车小鹤管，共计170台，年运输量超过3 Mt。平板型密封装车小鹤管为国内第一批密闭液下装车小鹤管，其密封效果较差，受槽车停车位置影响较大，车体倾斜时，小鹤管密封帽不能压紧槽车帽口。该型密封帽主要分布在台二、台三和台五装车站台，充装介质分别为3号喷气燃料油、汽油和高清洁汽油，特别是夏季装车时，装车台位周围油气味非常大，严重影响员工正常生产作业，油品挥发污染周围环境，聚集的油气分布在槽车周围，极易形成爆炸气体，遇明火发生爆炸，产生严重后果。台一装车台位主要充装液化石油气和三苯等介质，公司于2006年改进苯装车鹤管，选用锥形密封装车小鹤管，该型密封帽有效的解决了槽车对位问题，密闭效果较为良好，锥形密封帽深入槽车帽口，因锥形密封帽弹性较差，密封帽和槽车帽口会有一些间隙，导致密封不严，充装介质溢流出槽车，污染周围环境。为进一步完善密闭装车小鹤管，公司于2016年更新10台苯装车小鹤管，该型小鹤管为充气式气囊密封装车小鹤管，密闭装车效果显著，投用以来运行正常。

2 膜分离法油气回收装置现状

油气回收装置选用国外引进膜分离工艺及成套设备，共有轻油和三苯两套装置，轻油装置主要吸收汽油、柴油和石脑油等介质，处理能力为880 m3/h，三苯装置吸收喷气燃料、苯、甲苯和对二甲苯等介质，处理能力为250 m3/h，采用低温(不大于35 ℃)成品汽油或柴油吸附装车栈台装车过程中产生的油气，自2009年运行以来，运行较为平稳。膜分离法油气回收装置工艺流程见图1。

图1 膜分离法油气回收装置工艺流程

2.1 主要设备

膜分离法油气回收装置主要设备包括贫油泵、富油泵、压缩机、吸收塔、膜组件、旋片式真空泵、配套阀门、附属管线和仪表控制系统等。

2.2 油气回收装置生产运行过程

装车栈台密闭装车后油品挥发产生油气，通过自压进入油气线，经阻火器、过滤器、单向阀进入压缩机，压缩后的油气和空气混合气进入吸收塔，此时吸附剂由贫液泵送至吸收塔，在一定条件下，油气与贫液逆流接触，绝大部分油气被吸收，富液自塔低流出，经富液泵送至三联合柴油加氢装置，未吸收的油气和空气自塔顶逸出，进入有机膜系统，有机油气被吸收，空气被截留，有机油气经旋片式真空泵重新进入吸收塔，至此形成闭环。

2.3 有机膜组建工作原理

油气回收是通过处理密闭装车过程中产生的油气、空气的混合气体，将其中的空气(主要是氧气和氮气)排放，而使有机蒸汽返回吸收塔实现循环吸收。膜分离法油气回收技术的基本原理是利用特殊高分子膜对有机气体的优先透过性的特点，使有机气体/空气的混合气在一定的压差推动下，经选择性透过高分子膜，使混合气中的有机气体优先透过膜得以富集再回收，而空气则被截留。为了提高膜分离的效率和经济性，将压缩、吸收与膜分离结合在一起，作为辅助工艺。有机膜组建运行效果见图2。

图2 有机膜组建运行效果

2.4 存在的主要问题及解决办法

该公司膜分离法油气回收装置于2011年正式投用。前期，公司选用成品柴油作为油气回收装置的吸附剂，运行较为平稳，后因流程改动。吸附剂改为催化柴油，该介质水质量分数高达1%，装置接连出现有机膜组件损伤、真空泵润滑油严重乳化导致真空泵故障，生产运行不平稳等现象频繁出现。

目前，装置所属车间已联系生产厂家，装置进行局部改造，在吸附剂进装置前增设滤水设施，降低吸附剂水含量，达到生产运行要求，降低设备故障率。

3 密闭装车鹤管对比分析

密闭装车鹤管密封形式不断改进，目前，国内现有锥形、磁力型、布袋型、平板型和气囊型等几种形式密封帽结构，小鹤管密封对比情况见表1。

表1 国内现有几种小鹤管密封情况对比

公司于2016年对台一苯装车鹤管进行改造，原小鹤管密封帽为锥形(如图3所示)，该型密封帽受槽车位置影响较大，在油罐车罐口尺寸出现偏差和变形的时候，锥体密封帽无法通过补偿实现密闭，密闭装车过程中，现场气味较大，影响正常生产作业。

图3 锥形小鹤管密封帽结构

改进后苯鹤管密封见图4。该型为充气式气囊型密闭装车小鹤管，气囊采用耐苯氟橡胶，弹性、耐磨性和耐腐蚀性较好。装车时，密封气囊充气，气囊式密封帽通过空气腔外氟橡胶的变形适应一定范围内的偏差变化，密封面较好的贴合在槽车帽口，降低现场油气浓度。

图4 气囊型小鹤管密封帽结构

4 密闭装车及油气回收效果

4.1 气囊型密闭装车鹤管

使用的气囊式密闭装车鹤管，目前使用正常，密封效果良好，现场油气浓度大大降低，有效地解决了小鹤管装车气密性问题。

在铁路站汽油装车过程中，对改进前后苯装车台密闭气囊式鹤管装车泄漏浓度进行了检测对比，检测标准为储油库大气污染物排放标准GB20950—2007附录A，检测对比结果见表2。

从表2可以看出，改进后的鹤管密封帽，极大的降低了苯装车过程中挥发出的苯蒸汽。

表2 苯装车台位油气介质检测

4.2 油气回收效果

对油气回收处理装置油气排放浓度，采用储油库大气污染物排放标准GB20950—2007附录B方法检测，在油气回收装置气体进出口采样分析。油气浓度检测见表3[3]。

表3 油气浓度检测

由检测结果可知:油气进口质量浓度最大值为318.5 g/m3，经油气回收装置处理后，排放的气体中非甲烷烃类最大值为8.9 g/m3，低于国标要求的25 g/m3，油气回收率达到97.22%，效益明显。

5 社会效益和经济效益

5.1 社会效益

石油化工企业是环境污染的高风险行业。有毒有害物质的排放直接影响到生产安全和操作人员人身安全,对周边地区的水环境和空气环境将造成巨大的污染。采用密闭装车是石化储运生产的必由之路，油气密闭回收装置的建设、使用和发展是进行文明生产体现,是利国利民大好事。

5.2 经济效益

油气回收装置贫、富吸收油进出油气回收系统管线上各装有一台质量流量计，2015年贫油管线流量计计量总量为57 057.18 t，富油管线流量计计量总量为57 791.21 t，年收油量为734.03 t，成品油价格按3 500 RMB￥/t计算，年经济效益为257×104RMB￥，同时还大幅降低了油品在装车过程中挥发造成的环境污染和对操作人员健康的影响，消除了安全隐患。

6 结 语

进行油气回收处理、密闭化装车是一项硬性的安全环保规定，气囊型密闭装车鹤管解决了困扰铁路槽车密闭装车的难点和瓶颈问题, 油气排放检测结果达到环保排放要求。

[1] 史自杰.铁路油槽车密闭装车问题及解决措施[J〗.石油化工安全环保技术，2008，24(3)：19-21.

[2] 王以忠.密闭装车技术在汽油火车装车中的应用[J〗.辽宁化工，2014(8)：1009-1010.

[3] 肖翔.铁路汽油密闭装车及油气回收系统运行分析[J〗.炼油技术与工程，2014，44(4)：49-52.

[4] 苟彬德. 芳烃介质密闭装车现状及措施[J〗.工程技术，2013(9)：247-248.

(编辑 王菁辉)

Closed-loop Tank Car Loading of Light Oils and Oil Vapor Recovery

ZhangFan,ZhouJianguo,ShiYuke,SunXiaobin，GaiZhenhai
(SINOPECLuoyangCompany,Luoyang471012,China)

The potential safety hazards, pollution and resource wasting in the closed-loop tank car loading of light oils are introduced. The environmental protection requirements have been met by monitoring the oil vapor leakage at the outlet of tank car, comparison of construction characteristics of cone type sealing hose and closed-loop hose, application of membrane separation process for volatile oil vapor recovery, optimization of operating conditions of oil vapor recovery unit and main equipment and analysis of the operating results.

oil vapor recovery, closed-loop tank car loading, rail way

2016-09-07；修改稿收到日期：2016-09-28。

张凡，助理工程师，2014年毕业于陕西科技大学，在该公司铁路运输部主要从事设备管理工作。E-mail：zfallen@sohu.com