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摘要：隨著新環保標準的，多數石油化工碼頭的油品裝載需要設置油氣回收或處理設施，該設施存在規模大、系統界面復雜、技術種類多、應用案例較少等特點，技術選擇難度較大。本文從油氣回收設施建設所需要考慮的實際條件入手，分析比對了不同技術的特點和適用性，對技術選擇的難點和要點進行了總結。

關鍵詞：石油化工；碼頭；油氣回收

近年來，國家對揮發性有機物的控制日益重視，《石油化學（煉制）工業污染物排放標準》明確規定，揮發性有機液體裝卸碼頭對船（駁）進行裝載的設施，應密閉并設置有機廢氣收集、回收或處理裝置，油氣回收（處理）裝置已成為石化碼頭運行的必要設施之一。但是，由于相關設施在國內成功案例較少、技術門檻較低、設計規范頒布晚等因素，選擇適用的技術存在一定的難度。因此，本文對油氣回收（處理）設施的選擇要點進行梳理和分析，以期為碼頭油氣回收（處理）技術的選擇提供一種可選思路。

一、油氣回收（處理）設施的基本結構和可選技術

影響油氣回收（處理）技術選擇的主要因素包括成本、占地、可靠性和安全性等，在開始選擇前，應首先了解油氣回收設施的基本結構和主流工藝。

（一）油氣回收（處理）設施的基本結構碼頭油氣回收（處理）設施一般劃分為三個模塊，分別是：船岸對接安全模塊：為保護船舶、碼頭和油氣回收裝置安全，設于油氣收集裝置和油氣輸送裝置之間的裝置。其前端（進氣端）連接輸氣臂或軟管，末端（出氣端）連接輸氣管網。其主要作用是監控油氣的氧含量、溫度和壓力波動，在發生爆炸著火事故時，通過阻爆器將爆炸和火焰阻擋在事故發生的一端，阻火器是該模塊的核心設備。引風模塊：通過建立負壓，將油氣引入處理設施的設備，通常為引風機，部分工藝（膜分離）可能采用液環式壓縮機。引風機有可能和處理設施布置在一起。處理設施：即處理油氣的主體設施，可以是回收設施或處理（焚燒、氧化）設施。船舶靠岸后，碼頭上的船岸對接模塊連接至船舶的油氣排放口，經過引風模塊進入處理設施，經回收或處理后，通過處理設施的排氣筒排入大氣。

（二）主流的工藝技術油氣的處理方法主要包括：吸附法：即采用專用的活性炭對油氣進行吸附，一般也包括脫附工藝，脫附后的油氣需要再通過吸收、冷凝等方法進行回收。吸收法：采用汽油、柴油等吸收劑，通過噴淋、洗滌等方式，對油氣進行吸收，單純使用該方法時處理效率較低，一般回收率低于70%。膜分離法：采用專用的半透膜組件，在加壓的狀態下，將油氣與N2、O2進行分離，通過膜分離法處理后的油氣濃度目前可以達到1-10g/m³，如果執行更嚴格的排放標準，則需要附加活性炭吸附工藝。冷凝法：采用冷凝系統，根據油氣的凝點不同，使油氣進行液化的工藝。焚燒或氧化法：不對油氣進行回收，而是直接進行處理，通過焚燒或催化氧化的方式，將油氣分解為無害的二氧化碳和水。油氣的回收技術一般會采用兩種或兩種以上的工藝進行組合，常見的工藝組合有冷凝+吸附，吸附+吸收，膜分離+吸收等。

二、確定回收種類和規模

（一）油氣種類的確定交通運輸部在2017年《碼頭油氣回收設施建設技術規范》（試行），其中2.0.2章節提出了需要回收處理的油品種類，主要針對原油、汽油、石腦油、航空煤油、芳烴及揮發性相近的油品。除此之外，還應參考《石油化學工業污染物排放標準》（GB31571-2015）表6中的污染物種類及排放濃度要求，該表中所涉及的可能對大氣排放的液態化工品的裝船，一般應考慮油氣回收或處理設施。對于其他的油氣，應綜合考慮揮發性、危害性和是否滿足非甲烷總烴的排放標準（120mg/m³）。

（二）規模的確定按照《碼頭油氣回收設施建設技術規范》要求，油氣回收或處理設施的規模需要根據每個泊位的最大裝船泵量確定，將所有裝船泵量求和后乘以1.25即可。由于設施規模與成本有直接關系，且碼頭運營遇到所有泊位滿載裝船的概率較低，因此，在確定規模時，可以參考歷年的裝載數據，根據實際情況進行優化和縮減。

三、考慮可選工藝

（一）考慮建設地點和占地面積油氣需要通過建立負壓從每個泊位上輸送至處理設施，因此油氣處理設施與泊位的距離應盡量靠近，以避免過高的負壓，從而導致引風模塊的設備選型困難和過高的能耗。建設地點一般可以選擇在碼頭前沿或碼頭后方。選擇在碼頭前沿時，需要重點考慮防火間距、占地面積、檢維修難度等因素；選擇在碼頭后方的陸域時，需要考慮征地和平面布局等因素。占地面積是建設地點和工藝技術重要影響因素。

（二）不同工藝的特點吸附+吸收的處理工藝是國內外應用最廣泛，成功應用最多的工藝；膜分離技術雖然在國內已經有研究和應用，但與進口（主要來自德國）膜組件相比，使用壽命和效率仍有較大差距；冷凝法在國外基本已經淘汰，主要原因是能耗較高，容易出現“冰堵”，以及C6以上的輕組分難以冷凝，從而在活性炭中聚集并“穿透”導致排放超標的問題。

（三）分析回收物和可用吸收劑回收物的回收價值是選擇技術的重要條件之一。碼頭由于多個泊位同時作業，不同種類的油氣會混合到一起進行回收，對于煉油產品，混合后一般具有較高的回收價值，可以進行回煉甚至直接摻入產品；而對于化工產品，混合后可能回收價值較小。回收物如果回收價值較小，可以優先選擇采用焚燒或氧化的方法進行處理，如果價值較高，則選用回收的方法進行處理。選擇工藝時，如果碼頭距離儲罐區或生產區較近，可以較為方便地取得吸收劑，則建議優先排除冷凝法。主流的處理工藝均需要采用吸收劑，吸收劑一般可以選用產品或中間物料。一般來講，吸收劑揮發性越差，吸收效率越高。回收物為單一產品（如汽油）時，可以直接采用該產品作為吸收劑；回收物為多種混合物時，則需要考慮回收物對吸收劑性質的影響，實際情況可以向產品質量控制部門或油氣回收的供應商咨詢。

四、核算運行成本

對于焚燒或催化氧化處理工藝，其主要成本為電耗和燃料氣（或N2）消耗。對于油氣回收工藝。需要綜合考慮電耗、吸收劑使用、活性炭（或膜組件）更換的成本，同時考慮回收物的價值。

（一）需要注意的關鍵因素工藝可靠性,對于以冷凝法為主的處理工藝，冰堵處理和保證達標是該方法的難點。對于冰堵的處理，應要求技術供應商提供詳細的防冰堵控制措施和冰堵后的解凍措施；冷凝法一般需要和吸附工藝組合使用，而穩定高效的吸附工藝需要較高的技術研發能力，因此，在使用冷凝法時，也應對其后路吸附工藝的實際應用情況進行全面的考察。對于以吸附法為主的處理工藝，活性炭的選擇和吸收解吸的設計是該方法的難點。不同的油氣種類需要對應不同的活性炭類型，在選擇該技術時，應密切注意同類品牌和型號活性炭的使用壽命和達標處理情況；吸收解吸時間的設計是吸附法的核心技術，該設計會對于系統穩定運行和活性炭壽命產生最為直接的影響，國外成熟的專利技術往往對該設計有嚴格的論證（但具體計算過程可能會保密），在選擇該技術時，應要求技術供應方提供有關的說明。對于以膜分離法為主的處理工藝，膜的壽命和系統的安全性是該方法的關鍵點。截至2017年底，國內的膜一般需要2年內進行更換（國外優質膜組件一般為10年）；由于該方法需要加壓操作，且可以處理處于爆炸極限內的油氣，該技術應具備對油氣濃度提高的設計方案，在選擇該技術時，應要求技術供應方提供油氣濃度調整的設計說明。

（二）安全方面對于船岸安全裝置，國內的《碼頭油氣回收船岸安全裝置標準》尚未，相關的要求一般參考美國標準，阻爆器是船岸安全裝置的核心設備，應選擇“雙向防爆轟型”阻火器，并通過CE認證和ISO16852的第三方型式試驗。對于系統的安全性，雖然最新的標準要求船艙在裝船前充惰（如N2），但目前很多船舶和碼頭可能無法滿足該要求，處于爆炸極限內的油氣將直接進入油氣回收設施。因此，不論選擇哪種技術，均需要由針對油氣回收設施的安全性進行全面分析，可以要求技術供應方在詳細設計時組織系統的HAZOP分析。對于活性炭的吸附熱，高濃度的油氣可能引起活性炭局部溫度升高，形成“熱點”，從而產生較大的安全隱患，因此，在選擇該項技術時，應要求技術供應方詳細闡述對于“熱點”的監控和控制措施。

（三）效益的影響因素油氣回收的效益往往被夸大，實際的運行狀態下，油氣在液態產品的表面集聚后，產生的“保護效應”會限制油品的揮發，超過一定的空間后，油氣濃度會急劇降低。因此，裝船過程中的大部分油氣會集中在距離裝船完成前10%-30%的階段排出。

五、結論

碼頭的油氣回收設施由于工藝流程相對簡單，技術門檻低，缺少相關規范，導致了國內的技術水平參差不齊，應用案例較少，行業內也存在惡性競爭的情況。在進行油氣回收的技術選擇時，不僅要結合自身的實際特點，也應密切關注技術提供方的應用業績和對關鍵設計問題的理解和解釋，細致、慎重地審查設施設計的合理性。

【參考文獻】

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[2]李藝穎,王媞.碼頭油氣回收系統設計探討[J].當代化工,2016,45(4):805-808.

作者：趙春雷 單位：中海油惠州石化有限公司