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關鍵詞：港口碼頭；油氣回收；減排；大氣污染；安全

1.油氣回收技術簡紹

國內外油氣回收技術包括循環回路法、吸附法、吸收法、冷凝法和膜法油氣回收等。這些技術在石化儲運行業中均不同程度的應用。目前在用的油氣回收裝置都是某一工藝或組合工藝，比如活性炭回收裝置是活性炭吸附和貧油吸收的組合，冷凝膜分離裝置是冷凝和膜分離的組合，其它還有冷凝和活性炭吸附的組合等。在這些組合的回收裝置中，目前國內安裝使用最多的是三種：活性炭吸附吸收裝置、冷凝加膜分離裝置和冷凝加吸收劑吸收法油氣回收裝置。

2.港口碼頭設置油氣回收必要性

碼頭液體散貨碼頭在裝船過程中，存在VOCS（揮發性有機化合物）蒸汽從船艙透氣管、呼吸閥溢出進入大氣，由于裝船作業量大，效率高，因此油氣揮發問題更加突出，不僅造成港口大氣污染、資源浪費、逸出的油氣對操作人員身體健康以及碼頭安全生產帶來極大的隱患等問題。在碼頭設置油氣回收裝置，可以達到以下目的：（1）安全----降低碼頭生產區域內油氣濃度，提高安全系數。（2）環保----控制油品裝卸環節的油氣揮發，把油氣排放控制在國家標準以內，減少對大氣環境的污染。（3）節能----回收的油氣經處理后回收，重新利用，增加效益。

3.國內碼頭油氣回收系統現狀及趨勢

我國油氣回收起步較晚，20世紀70年代，國內科研機構和企業開始研究油氣回收技術和裝置。目前國內汽車裝車棧臺、鐵路裝車棧臺及城市加油站設置了油氣回收裝置，并有較好的使用效果和一定的油氣回收經驗，但在港口碼頭中安裝了油氣回收設施不多，且多數未投用。根據對沿海、沿江各液體散貨裝船港的調查，目前只有少數碼頭油氣回收系統在工程中應用的實例，個別裝載毒性強的液體化工碼頭設置了氣體回收裝置。分析其主要原因是：我國沿海運輸的液體散貨船舶，除運輸蒸汽壓較高的液化烴船，部分運輸毒性強、貨物價值高的化工品船具有返回碼頭上的回氣管路外，絕大部分的成品油、原油船貨艙透氣系統未形成封閉管路，沒有氣體回收接岸管道（或接岸管道不匹配），因此無法實施回收。目前國際油輪都設有油氣回收接口，而國內20000噸以下的油船大部分沒有設油氣回收口，國內20000噸以上的油船和有2000年之后新建的油船才設有油氣回收口，因此，大部分國內油船不具備油氣回收條件。所以要實現碼頭油氣回收，首先必須對沒有油氣回收接口的油船加裝油氣收集系統，利用現有船舶的透氣系統，配置收集各油艙揮發氣體的獨立管路，并形成向碼頭排放的總封閉管路。另外，設置有油氣回收裝置的碼頭，其輸氣臂和船方油氣接口存在位置偏差，很多油船無法正常連接輸氣臂，導致無法進行油氣回收工作，因此需要相關部門制定統一規范和標準。目前船舶和碼頭設施的改造國家沒有出臺相關法規，什么時候改造、改造的要求、標準等制約著碼頭油氣回收技術的應用，導致許多投入大量資金增設碼頭油氣回收設施的港口碼頭因油船方不具備回收條件或船岸設備設施不匹配導致不能進行油氣回收現象，使得大量碼頭油氣回收設備處于閑置狀態。但隨著環保意識加強，國家及省市有關部門發改委、交通部及環保部門的核準批復文件均規定新上的油品碼頭必須上油氣回收設施，才能通過竣工和環評驗收。2015年7月，環境保護部了GB31570《石油煉制工業污染物排放標準》和GB31571《石油化學工業污染物排放標準》等多部污染物排放標準，對石油和化學工業油氣的排放提出了更高的要求。GB31570《石油煉制工業污染物排放標準》中：5.4.4揮發性有機液體裝車、傳輸、接駁油品裝卸棧橋對鐵路罐車進行裝油，發油臺對汽車罐車進行裝油，油品裝卸碼頭對油船（駁）進行裝油的原油及成品油（汽油、煤油、噴氣燃料、化工輕油、有機化學品）設施，應密閉裝油并設置油氣收集、回收或處理裝置……。因此，增設碼頭油氣回收設施是綠色港口碼頭發展必然趨勢。

4.青蘭山碼頭油氣回收系統

(1)青蘭山碼頭油氣回收系統概述青蘭山碼頭油氣回收裝置采用“活性炭吸附+貧油吸收”的回收工藝，回收介質為汽油油氣，油氣回收裝置布置于青蘭山庫區，包括：3#泊位、5#A、5#、5#B、6#泊位共5個船岸對接安全界面模塊和1套油氣回收主裝置。該回收裝置具有高排放標準、全自動、低耗能的特點，可達國家排放標準要求，經貧油吸收后的產品可做為標準汽油直接出售。(2)青蘭山碼頭油氣回收裝置技術性能及要求型式：活性炭吸附吸收工藝；處理能力：2500m³/h（處理量范圍：0～2750m³/h)，按照最大發油量1.25倍設計；回收介質：汽油裝船過程中揮發的油氣；回收效率：≥95%；活性碳使用壽命：≥10年；整機使用壽命：≥20年；吸收劑：汽油，約170-190m³/h；炭床的正常工作溫度：＜65℃。(3)油氣回收原理①回收原理裝船過程中船艙內產生的油氣通過安裝在碼頭泊位的船岸界面安全裝置后，通過集氣管道被輸送至油氣回收系統的氣液分離罐，氣液分離罐對遠距離輸送過程中產生的凝液進行收集。油氣經過風機抽吸后，被直接送入活性炭吸附塔進行吸附。活性炭吸附系統主要有兩個活性炭吸附罐組成，當一個活性炭吸附罐處在工作狀態時，另外一個活性炭吸附罐則處于解析再生狀態，兩個活性炭吸附罐交替運行。當油品裝船過程中產生的含烴氣體通過活性炭吸附罐時，油氣會被運行的活性炭吸附罐中的活性碳吸附下來，被吸附處理后的氣體則可通過活性炭吸附罐頂部的排放口輸出，在這個過程中，通過裝置上設置的各種儀表對活性炭吸附罐本身、活性炭吸附罐入口和出口的油氣進行分析，以便判斷油氣吸附的效果。

在活性炭吸附罐再生時，主要利用真空泵將需再生的活性炭吸附罐抽成真空，隨著真空度提高到一定的數值時，此時被活性炭吸附的油氣會從活性炭表面脫離，通過真空泵被送至吸收塔下部；同時負責輸送貧汽油的供油泵會將庫區來的貧汽油從吸收塔的上部打入，在吸收塔內，貧汽油被均勻分配，向下流過填料，填料為向下流動的油品和向上運動的油氣提供了足夠大的接觸表面積。這種接觸使濃縮的氣相碳氫化合物不斷在液體油品中溶解吸收，吸收油氣后的貧汽油形成富汽油，然后再通過回油泵將吸收塔內的富汽油輸送至庫區汽油儲罐。在再生階段的最后四分之一時間里，系統會將進氣電磁閥打開，以特定的控制方式引入空氣對活性炭吸附罐進行吹掃，引入少量的空氣會有利于脫附掉更多的油氣。②工藝控制描述當油品裝船時，回收系統接收到輸送泵運行信號。油氣進入集氣管線，通過流量計及溫度補償計算并包括出口濃度分析計算，綜合后達到飽和，啟動解吸模式。出口管線上的在線分析如果達到濃度報警時，回收系統啟動解吸。解吸過程中，啟動供回油泵、真空泵，打開冷卻管線上的閥門。吸附塔的進口和出口閥門關閉，解吸閥門打開。通過吸附塔真空傳感器設定值確定解吸完成，關閉真空閥門，真空泵處于低速運轉狀態，回壓閥門打開使吸附塔由負壓變為常壓狀態，打開罐頂出口閥門和進口閥門。操作結束狀態：當沒有接收輸油信號達到30分鐘，系統啟動停車模式，將兩個吸附塔分別徹底解吸，系統處于待機狀態，此時一個吸附塔處于待吸附狀態。故障狀態下緊急停車時：切斷整個回收系統進料閥門，打開旁通。(4)工藝流程(5)碼頭油氣回收系統組成①油船收集單元要實現油氣回收，首先必須對沒有油氣回收接口的裝油船加裝油氣密閉收集系統，形成船上油氣收集管線。②輸送單元碼頭及岸上油氣輸送系統主要由輸氣臂、引風機、氣液分離器、阻火器和油氣收集管路構成。A.輸氣臂每個碼頭安裝一套與現有輸油臂同規格的輸油臂用做輸氣臂，但需做改造，或者安裝專用的輸氣臂，以滿足對接船艙油氣回收接口進行油氣回收。B.引風機碼頭距離預安裝油氣處理裝置的地點一般在幾百米到數千米，因此，一般情況下管路上都需要安裝引風機。引風機安裝在輸氣臂和處理裝置之間的適當位置，引風機的進出口設置阻火器，引風機和輸氣臂之間的管道上設計壓力真空閥。C.氣液分離器在收集管道的適當位置設置氣液分離器，分離器應設在管路最低點。為避免積液滿后對管道造成液阻，在分離器中安裝液位計并輸出高液位信號。D.船岸對接安全單元在港口油氣回收系統中，碼頭的安全是第一位。安全生產工作一直都是各級領導和企業所關心的問題，安全工作首先擺在各項工作的首位。

為滿足國際海事組織公約要求，碼頭油氣回收裝置前需設置岸船界面安全系統。岸船界面安全系統能最大限度的保證碼頭和油輪的安全。岸船界面安全系統設置有壓力、溫度、流量傳感裝置，能夠有效應對溢流、超壓、負壓、燃燒等危險狀況，能夠及時切斷管路連接，并對溢流油品設置旁路。所有監測儀表及設備均采用雙配置，保證監測值的準確性。岸船界面安全系統和油氣輸送系統均設置緊急切斷閥。同時在岸船界面安全系統中也配備有呼吸閥，可以保證在電氣故障情況下，利用機械原理保證船艙壓力不超過允許值。③控制單元油氣回收裝置采用全自動控制，并設置連鎖保護。整個裝置的設計以安全為第一要素，設置有對碳氫化合物、氧含量、油氣等物質的高精度傳感器和分析儀，并對整個裝置運行期間的溫度、壓力、真空、流量等參數實時監測并記錄，保證系統安全穩定運行。系統的設計能夠有效應對惰性氣體、高濃度油氣或低濃度油氣。油氣回收過程由PLC控制系統控制，自動運行。現場儀表采集控制系統，統一輸入PLC，根據預先設定參數控制橇塊內裝置的啟動或停止。通過程序自動控制油氣回收過程。包括：油氣處理計量、壓力監控、閥門開啟或關閉、動設備的啟動或停止等。能夠實現無人值守。船岸對接安全模塊內部設置了具有故障自動關閉功能的調節閥門，在異常工況下能及時切斷集氣管路，正常工況時能配合自控系統調節閥門開度，實現對船艙壓力控制。引風機模塊采用了可以變頻調節風機轉速的引風機，可以根據實際工況信號來控制引風機的轉速，從而調節油氣流量，再配合船岸對接模塊對船艙壓力準確控制，實現了油氣的安全輸送。每個活性炭吸附罐上都設置了安全卸壓閥，在活性炭罐內壓力過高時可以自動打開，防止活性炭吸附罐因壓力過高的原因造成損壞；在活性炭吸附罐上還設有RTD探頭，用于監測活性炭吸附罐溫度，如有溫度過高的情況，系統將首先啟動預報警，如必要時將自動啟動停機程序。吸收塔裝有液位變送器，檢測塔中的液位，而提供保護信號，設置的液位開關可以提供高高報警，防止回收塔內貧油液位過高，此功能可以避免貧汽油通過油氣管道誤流入到真空泵。油氣回收裝置設有緊急停止按鈕，可以在緊急情況下人為去立即停止設備運行。④油氣回收處理單元油氣回收處理單元采用的主要技術方案有吸收法、吸附法、冷凝法和膜法油氣回收及組合工藝方案等。(6)回收效果預測油氣回收效率：≥95%；油氣的揮發量約占汽油裝船總量的0.08%，如青蘭山碼頭出廠汽油全部進行油氣回收，則200萬噸汽油在裝船過程中會損耗約1600噸汽油。油氣回收裝置按95%回收率，則每年可回收油氣1520噸汽油，每噸汽油按5000元計算，則每年可產生760萬元的效益。(7)運行情況2015年5月，青蘭山碼頭油氣回收裝置中交后進行了多次內部調試，受國內成品油船不具備油氣回收條件限制，油氣回收裝置一直未達到投用條件。

2016年1月15日設備廠家技術人員對青蘭山碼頭油氣回收系統主裝置進行油循環，1月20日與出口外輪汽油船對接氣相回收臂，青蘭山碼頭油氣回收裝置投入運行正常，經測試，油氣回收裝置回收后排放的油氣濃度能達到國家相關排放標準。至2016年度底共進行了6次裝船測試，在最后一次調試過程中，發現存在著吸附罐B罐溫及排放較A罐偏高的問題，經廠家確認需更換該罐的活性炭。但因舊有活性炭屬危險廢物且需跨省處理，直至2017年9月5日新的活性炭才到貨，12月18日開始進行更換新活性炭的預飽合處理。2018年運行情況：2018年3月20日出口汽油船“XX”油輪靠泊青蘭山碼頭3#泊位，為配合碼頭油氣回收系統的裝船調試，將裝船量控制在1200T/h，系統在線監測尾氣排放濃度達標；4月13日出口汽油船“XXX”油輪靠泊青蘭山碼頭5#泊位，因受5#油氣回收管徑限制，僅按600T/h裝量控制試運1小時，在線監測及廠家自帶便攜式儀器測試尾氣排放正常；4月23日出口汽油船“XXX”油輪靠泊青蘭山碼頭5#泊位，裝貨最后一小時進了油氣回收實測，公司委托第三方進行采樣，分析數據顯示尾氣排放濃度達標；5月8日出口汽油船“XXX”油輪靠泊青蘭山碼頭3#泊位，控制裝船量在1300-1800T/h，連續測試裝量約3.6萬噸，氣量在設計值2500Nm3/h以下時，系統在線監測及公司委托的第三方采樣分析數據顯示尾氣排放濃度達標；6月7日，出口汽油船“XXX”油輪靠泊青蘭山碼頭5#泊位，控制裝船量在1300-1500T/h，連續測試裝量約3.6萬噸，氣量在設計值2500Nm3/h以下時，油氣回收系統外排檢測排放達標。6月8日，公司安排環保第三方監測機構對青蘭山碼頭油氣回收裝置進行氣體檢測，分析數據顯示尾氣排放濃度達標。為減少汽油裝船過程中油氣揮發對大氣環境的污染，從6月份開始，青蘭山碼頭汽油裝船控量不大于1500T/h，保證油氣氣量在油氣回收裝置設計值2500Nm3/h以下運行，確保油氣回收系統外排檢測排放達標。(8)存在問題及改進措施截止目前為止，青蘭山碼頭內貿汽油船無油氣回收接口，受部分出口汽油船船上油氣接口不匹配或位置限制不能進行油氣回收，其余能進行輸氣臂對接的油船，全部進行油氣回收。后期我們將根據碼頭輸氣臂和船方油氣接口問題提合理的整改建議，配套合適的連接軟管及軟管吊裝設施，在輸氣臂后方增設一三通，將軟管和船岸安全模塊連接，通過軟管和船方油氣接口連接，盡量回收汽油在裝船過程中揮發產生的油氣，以減少油氣對大氣環境的污染。

5.結論

油品碼頭裝船量大，作業效率高，油氣揮發問題突出，油氣揮發不僅會造成港口大氣污染、資源浪費、逸出的油氣還對操作人員身體健康以及碼頭安全生產帶來極大的隱患等問題。通過在港口碼頭建設大規模油氣回收設施，一方面大大降低裝船油氣排放，減少大氣環境污染，同時極大降低碼頭內油氣濃度，提高碼頭運行安全系數；另一方面對碼頭油氣進行回收利用，提高企業經濟效益；為我國碼頭節能降耗和環保事業做出應有的貢獻。

參考文獻

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作者：張武強 周順意 邵光榮 單位：中化泉州石化有限公司