PAGE21降低加油站蒸發(fā)損耗對環(huán)境的影響研究摘要油蒸汽的蒸發(fā)損失大多數(shù)是加油站在接油入庫入罐或油氣的加注過程中，接口密閉不是100%的嚴密。一定量的油蒸氣排放到大氣環(huán)境中而對環(huán)境造成影響的不可完全避免的油氣消耗。減少油氣加注過程中的揮發(fā)損耗是多年來油氣儲運學者、專業(yè)人員減少這方面的損失的一個新的研究領域。在分析加油站油氣蒸發(fā)損失原因及油氣揮發(fā)特性的基礎上，提出了減少加油站油氣蒸發(fā)損失的幾種方法。論文主要內(nèi)容如下：分析油氣揮發(fā)產(chǎn)生的形成原因和形成類型。根據(jù)油氣揮發(fā)的特點和特定揮發(fā)的一些關鍵部位，建議通過收集揮發(fā)的油氣來減少損失。提出改善加油站油氣易揮發(fā)部位的收集成套系統(tǒng)。利用冷凝回收法設計了一套試驗設備，并進行了實驗。通過實驗得到的數(shù)據(jù)進行分析，提出了冷凝法在油氣回收中的規(guī)律。關鍵詞：加油站；蒸發(fā)；損耗；油氣回收

目錄1290摘要 224495第1章緒論 429414第2章加油站的蒸發(fā)損耗 5319342.1引起蒸發(fā)損耗的原因 5199512.1.1油罐的大小呼吸和溫度 588602.1.2油罐內(nèi)氣體空間和油罐的密封程度。 6200992.2油品蒸發(fā)損耗的類型 612712.2.1按照造成的損耗的原因來劃分 6192832.2.2按作業(yè)性質(zhì)分類 7129362.3加油站油氣揮發(fā)的特點和控制油氣排放的相關標準 710171第3章降低加油站的蒸發(fā)損耗 9313923.1降低加油站蒸發(fā)損耗的意義 945133.2加油站控制油氣的主要方法 9266233.3油罐車卸油密閉油氣回收系統(tǒng)和加油油氣收集系統(tǒng) 10295553.4加油油氣收集系統(tǒng)設備的簡介 12172453.4.1真空泵，油氣回收監(jiān)控器，油氣回收專用油槍 12253473.5加油站油氣收集和回收的重點部位 1325425第4章加油站的油氣回收 14236334.1油氣回收的概念 14318784.2油氣回收的方法 14203464.3油氣回收技術(shù)（裝置）綜合比較 15318224.4油氣回收應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 158834.4.1世界發(fā)達國家地區(qū)的情況和我國現(xiàn)狀 152326第5章總結(jié) 176958參考文獻 1814688致謝 20

第1章緒論石油產(chǎn)品是多種的碳氫化合物形成混合物，其中的輕組分物質(zhì)的化學特性是極易揮發(fā)。在石油天然氣的開采、煉制、儲運、銷售和使用過程中，這些輕組分的液體會在不可避免地發(fā)生自然氣化，為確保安全大多數(shù)都會直接的排放到大氣中，由此帶來的油品損失和環(huán)境污染，它的危害性是極其大的。近幾十年來，為了減少油品的自然揮發(fā)損耗，減少對環(huán)境影響和污染，專業(yè)的研究人員和技術(shù)團隊采取了多種措施，有效的降低油品的自身揮發(fā)損耗。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，國家相繼更新了相關的環(huán)保要求，2018年國家環(huán)境保護局批準了《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》GB3095-2012和《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-2017兩個文件。在全國城市建設和經(jīng)濟的快速發(fā)展，油氣車輛的全面普及，加油站數(shù)量在以成倍的迅速增加。隨著《環(huán)境保護法》的頒布和人們安全環(huán)保意識的不斷增強，加油站附近的居民對環(huán)境影響的投訴也越來越多。投訴的問題還是主要集中在加油站造成的空氣污染和安全隱患上。城市中的土地資源也是非常進展的，往往加油站附近就是居民住宅區(qū)。加油加氣站周邊的民用建筑不斷利用周邊土地，加油站與民用建筑之間的距離日益減小，一般僅達到最低安全運行的間距要求，站在運行中的油氣安全隱患和環(huán)境污染也越來越引起人們的重視。目前，減少蒸發(fā)損失是收集和回收油氣最有效的方法。它是一種既環(huán)保又有利于油氣資源安全的開采活動。但由于我國油氣開采技術(shù)應用較晚，經(jīng)驗不足。實施油氣開采政策法規(guī)，推廣油氣回收設備，不僅帶來了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。也將促進環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展。但全部回收投資較大，進口設備價格也很高。要是不能有效的提高回收收益和減少環(huán)境和投訴訴求，花費大量資金安裝油氣回收設備，達不到預期效果，最終可能會導致設備裝置的閑置，勢必造成更大的經(jīng)濟損失。因此，充分認識油氣蒸發(fā)回收的真諦，選擇合理配置，掌握有效的收集方法，追求二次收集的效益，是我國油氣回收設備制造企業(yè)和石油及成品油煉制、儲存運輸、普通銷售的共同目標。我們作為油氣儲運專業(yè)人員也一直在努力研究和解決這一重要課題。

第2章加油站的蒸發(fā)損耗2.1引起蒸發(fā)損耗的原因在任何形式下形成的蒸發(fā)損失都是在輸送和儲存的容器內(nèi)部傳質(zhì)過程的基礎上發(fā)生的現(xiàn)象。油的蒸發(fā)和烴類分子在容器內(nèi)氣體空間的擴散。經(jīng)過傳質(zhì)的過程，容器和管道氣隙中的原始空氣逐漸變成碳氫化合物蒸氣與空氣形成的混合物，并非常均勻分布在一起。當混合物因外界條件的變化而發(fā)生變化時的狀態(tài)參數(shù)也就隨之發(fā)生變化，形成的混合氣體從容器或者管道不經(jīng)意或者有意的排放到大氣中，造成的蒸發(fā)損失。2.1.1油罐的大小呼吸和溫度化石類油產(chǎn)品最容易揮發(fā)，經(jīng)過原油加工生成的汽油和溶劑油揮發(fā)最多。當油儲存時，物理分子本身的熱運動和氣流的作用，蒸汽分子從液體中逸出，并逐漸擴散到油液的體表面空間，產(chǎn)生一定的油蒸氣，油蒸氣在儲存物內(nèi)積聚，最終達到飽平衡狀態(tài)。在以下的兩種情況下，飽和的油蒸氣會從儲存物體中流出并擴散到空氣中。一種是俗稱“大呼吸”，就是在接收或送出時，隨著油罐內(nèi)液體體積的增加，液態(tài)油進入油罐，將油氣轉(zhuǎn)化為油氣蒸氣，將油氣排放到大氣環(huán)境中；另外一種是“小呼吸”，小呼吸是液和氣的體積膨脹和收縮。日常溫度升降引起的溫度變化。當液體積膨脹時，液和氣的體積就會隨之增大，當儲存的容器滿了后。油氣從罐中擠出。每次“呼氣”時，油氣排入大氣環(huán)境中；當氣溫降低時，體積縮小，就會產(chǎn)生吸氣現(xiàn)象。每次“吸氣”時，新鮮空氣進入油箱，降低油氣濃度，使油位進一步蒸發(fā)，再次達到飽和。即使在油罐運出后，油罐車和油罐車已經(jīng)卸完，車油箱里的油已經(jīng)用完了，集裝箱內(nèi)的油蒸氣仍然存在，因為在減油和加空氣的過程中，油分子繼續(xù)蒸發(fā)，濃度逐漸飽和。在下一次進油時，空容器中的油蒸氣會反復“呼出”，進入大氣環(huán)境。2.1.2油罐內(nèi)氣體空間和油罐的密封程度。罐內(nèi)氣體空間越大，蒸發(fā)損失越大。油罐密封程度對油品蒸發(fā)損失也有很大影響，浮頂（或內(nèi)浮頂）罐采用不同的密封裝置，減少蒸發(fā)損失的效果也有明顯不同。2.2油品蒸發(fā)損耗的類型油液蒸發(fā)損失的類型一般按損失原因劃分。在生產(chǎn)管理單位，為了便于消耗統(tǒng)計和油量核算。在石油儲運過程中，經(jīng)常根據(jù)作業(yè)性質(zhì)進行劃分。對于一些損失，兩者之間沒有實質(zhì)性的區(qū)別，只是習慣名稱不同而已。2.2.1按照造成的損耗的原因來劃分油品蒸發(fā)損失包括以下幾種：①自然通風損失②當靜態(tài)儲罐不接收或發(fā)送油時，靜態(tài)儲存損失也稱為“小呼吸”損失。③動態(tài)液位損失在接收和發(fā)送操作中，由于液位變化而導致的油損失。其中，受油過程中的損失稱為接油損失；輸油后吸入空氣飽和而產(chǎn)生的呼氣稱為反向呼氣。儲油罐在收發(fā)過程中的損失，一般也稱為“大呼吸”損失。2.2.2按作業(yè)性質(zhì)分類根據(jù)經(jīng)營性質(zhì)，我國石化銷售系統(tǒng)目前采用的方法是虧損型。根據(jù)該方法，各種損失不僅包括蒸發(fā)損失，還包括石油產(chǎn)品的殘余泄漏損失。所謂殘余漏失，是指由于容器和管道的微滲漏、車輛、船舶等容器的粘附，以及不可避免的少量滴落而造成的油損。根據(jù)經(jīng)營性質(zhì)，損失類別包括：①儲油損失儲油損失又稱儲油損失，是指儲油罐靜止時的損失，相當于“小呼吸”損失。損耗等于存儲周期內(nèi)每個靜態(tài)存儲級的損耗的代數(shù)和?？梢杂嬎愠雒總€儲罐的數(shù)量（靜態(tài)油）與每個接收和發(fā)送儲罐的數(shù)量（靜態(tài)油）之間的差值。②輸送損耗是指在油罐之間的管道輸送過程中，油品的損失。損失等于發(fā)送罐的輸出與接收罐的收入之差。③裝（船）損裝載（船）損是指油從油罐內(nèi)損失到車（船）內(nèi)。損耗等于油罐輸送的油與車（船）接收的油的差額。④卸油損失是指油從車（船）上卸入油罐時的損失。損失等于車（船）的卸貨能力與油罐的接收能力之差。⑤運輸損失運輸損失是指在運輸過程中，由于缺乏嚴格的運輸設備而造成的運輸損失。損失等于運輸工具在出發(fā)前和到達后的裝載能力之差。⑥桶裝油損耗桶裝損耗是指在向桶（罐）內(nèi)加油過程中的損耗。油箱容量和油箱輸出之間的差值。如果只考慮上述操作中由于油氣蒸發(fā)造成的損失，那么所謂的輸送損失、裝（船）損、卸（船）損、補桶損失相當于每次作業(yè)中的“大呼吸”損失。但在實際運行中，由于受油、發(fā)油后儀表測量與收發(fā)油操作之間的時間間隔不是很長，上述損失一般不包括“大呼吸”損失中的回、反向呼氣。這部分損失主要包括在油罐的儲存損耗中。2.3加油站油氣揮發(fā)特性及控制油氣排放的相關標準加油站的油氣揮發(fā)主要有兩個過程。一是從油罐車卸油到地下油罐的過程。二是用加油槍為客戶車輛加油的過程。一般要求見《石油及成品油儲運銷售行業(yè)污染物排放標準（國家標準草案）》，規(guī)定加油站成品油零售污染物控制目標為非甲烷烴。卸車和加油時應采取密閉的油氣收集措施。進一步的要求是采取“站場或異地油氣回收”，安裝油氣回收裝置，實現(xiàn)油氣由氣態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化，使危險物質(zhì)資源化。具體要求：①密閉加油。②給車輛油箱加油時，使用能收集油氣的加油槍（含配套單位設施）；③加油過程中產(chǎn)生的油氣收集后送入地下油罐。并過渡到使用“油氣回收站或遠程回收”。油氣回收裝置的技術(shù)指標應達到“非甲烷烴回收率≥90%，非甲烷烴排放限值≤80g/m3”。未來將提高到“非甲烷總烴回收率≥95%，非甲烷總烴排放限值≤35g/m3”。

第3章降低加油站蒸發(fā)損失3.1降低加油站蒸發(fā)損失的意義加油站的油氣排放除了直接影響人體健康外，還間接對環(huán)境造成二次污染。近年來，中國制定了一系列保護環(huán)境和控制空氣污染的法律法規(guī)。針對成品油銷售過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性排放物造成的污染，國家環(huán)保等有關部門明確規(guī)定，“要保證油品運輸、儲運、銷售的可靠性和安全性，防止上述環(huán)節(jié)的失誤造成環(huán)境污染，如向大氣中排放揮發(fā)性物質(zhì)、油罐泄漏（泄漏）污染地下水等。國家質(zhì)監(jiān)局、建設部發(fā)布的《汽車加油站設計與施工規(guī)范》（GB50156-2014）對加油站油氣回收裝置和檢漏設施的安裝也作了明確規(guī)定。另一方面，石油和天然氣的排放不僅是對資源和人類健康的浪費。據(jù)日本資源能源廳統(tǒng)計，加油站采用的一般封閉式卸車工藝的年平均汽油損耗系數(shù)為860g/m3，而具有油氣回收功能的加油站采用的封閉式卸車工藝的油氣損失系數(shù)僅為45g/m3。按年作業(yè)量5000噸計算，中型加油站年損失量為5.6噸，除加油過程中排放的油氣和汽車油箱排放的油氣外，同樣規(guī)模的加油站每年的油氣排放損失為11.3噸，根據(jù)日本資源能源部的另一份調(diào)查報告，油罐車向加油站地下油罐卸油時，平均每收到1立方米汽油損失1.08公斤，從加油站到汽車油箱每裝1.44kg汽油，汽油蒸發(fā)損失約為0.27%（不包括收發(fā)油后的反向損失）。因此，油氣回收設備不僅可以減少油氣污染，而且可以減少石油損失。因此，在加油站安裝油氣回收設備，既能達到環(huán)保的目的，又能取得經(jīng)濟效益。3.2卸油密閉式油氣回收系統(tǒng)和油輪加油油氣收集系統(tǒng)汽油是一種揮發(fā)油，點火能量很低。從環(huán)保、安全、節(jié)能的角度出發(fā)，油罐車卸車應采用密閉式油氣回收系統(tǒng)，使加油站油罐內(nèi)的油能回收到罐車內(nèi)，特別是在卸車的同時，避免泄漏到大氣中，這是非常重要的。這種卸荷方式在許多發(fā)達國家的城市得到了廣泛的應用。目前，北京、天津、上海等大城市的環(huán)保部門已經(jīng)制定了治理加油站污染的規(guī)劃、措施并逐步實施。1-旋塞（X13W-6TDN60）；2-快速接頭（DN50）；3-活接頭（DN50）；4-油氣管（埋地），為度鋅鋼管DN50；5-油氣管（油車），為鍍鋅鋼管DN50；6-油氣管（聯(lián)接）為耐油膠管；7-呼吸閥（組裝件DN50）油氣回收與密閉卸油的主要區(qū)別在于油罐車與地下油罐在下油箱的通氣管口處設有油氣回收連接管路和機械呼吸閥。采用卸車油氣回收系統(tǒng)時，應符合下列要求：油罐車上油管的連接接口應設置在油罐車油箱頂部的人孔上，并安裝手動連接。閉式卸油管道的每個操作接口應設置快速接口接頭和盲蓋。固定式油氣接頭應配備手動控制裝置。（3）加油站的卸油接口和油氣連接接口應設置在地面上。（4）油箱應配備具有高液位報警功能的液位計。操作時應注意：在卸車作業(yè)井內(nèi)，同一油罐內(nèi)有兩個油管接口，一個是進油管接口，另一個是出油管接口。進油管與油罐車卸油膠管連接，出油管與油罐車油管連接。造成油氣泄漏的原因還有兩個：一是人工計量，油氣從油量孔排出；二是加油時油槍和油箱口漏油。解決第一個問題的辦法是采用液位自動測量報警系統(tǒng)，盡量不用，少手動測量操作；第二種解決辦法是對加油機及其附件進行改造，采用加油油氣回收系統(tǒng)。主要是在罐車內(nèi)安裝回風泵，使用油氣回收專用油槍和專用雙套管式油管，并在油罐上鋪設專用油氣回收管。示意圖見下圖：加油油氣回收的原理是：加油時，將專用加油槍噴嘴根部的橡膠碗扣出汽車油箱并完全密封，同時啟動油氣回收泵將油抽入油箱，從中噴出的油氣被泵入油箱雙層套管式加油膠管，通過專用油氣回收管送入油罐。3.3油氣集輸系統(tǒng)設備簡介3.3.1真空泵、油氣回收監(jiān)控器、油氣回收專用油槍其實，所謂加油時的油氣收集，就是利用真空泵產(chǎn)生真空，把原本在加油過程中溢出的油氣吸回油箱。因此，真空泵是整個油氣收集系統(tǒng)的核心設備。根據(jù)其形式的不同，又可分為中央抽真空泵和分散式抽吸式真空泵，又可分為電動式和非電動式。其中，中吸式真空泵應用最為廣泛。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。一般與潛水泵連接，一起安裝在人孔蓋上。不需要電源。真空吸力是由潛油電泵推動其噴射器時產(chǎn)生的動力產(chǎn)生的，油輪的油氣通過油氣回收管道被吸回油罐。為有效監(jiān)控加油油氣收集系統(tǒng)，保證其正常運行，加油油氣收集系統(tǒng)一般需要在加油站監(jiān)控室安裝油氣采集系統(tǒng)監(jiān)測儀。監(jiān)控系統(tǒng)分為兩部分，真空泵前部為真空度監(jiān)測，后部為油箱及管路壓力監(jiān)測。如果系統(tǒng)真空吸力不足或油箱油氣排放過多，監(jiān)視器將點亮警示燈并記錄。油站工作人員可以根據(jù)每天打印的記錄判斷采集系統(tǒng)是否正常工作。如果出現(xiàn)異常，需要進一步檢查系統(tǒng)，找出故障原因，排除故障。3.4加油站油氣集采關鍵部位加油站油氣損失最大的部分是油氣開采的關鍵環(huán)節(jié)。加油站瓦斯蒸發(fā)損失最大的部分是地下油罐在卸油過程中的“大呼吸”排放。當罐車將汽油灌入地下油罐，置換地下油罐空間內(nèi)的油氣時，每噸汽油的體積約為1.4m3，油氣也為1.4m3。此外，卸油的沖擊運動使油蒸氣的濃度很高。盡管裝載和卸載的油的濃度和排放速度各不相同，但1kg和1kg的油的濃度和排放量是不同的。這與油庫送油時基本相同。油罐車加油時，即使將吊車放在油罐底部，在浸沒條件下，油罐排出的油蒸氣最高濃度可達95%。為了最大限度地回收利用油氣，必須在關鍵部位安裝和使用油氣收集回收設備。但在實際應用中，幾乎所有加油站都忽視了進、卸油的油氣排放是油氣收集的關鍵環(huán)節(jié)，只在加油槍上采取油氣收集措施。因此，安裝的油氣收集系統(tǒng)并不能解決油氣污染問題，更不能獲得應有的效益。

第4章加油站油氣回收4.1回收的概念油氣采集和油氣回收是兩個不同的過程，設備的功能也不同。目前，一些煉油廠和加油站安裝的油氣回收系統(tǒng)實際上是油氣收集系統(tǒng)。這些措施只能轉(zhuǎn)移和排放油氣，并不能從根本上解決油氣的回收利用問題。因此，只有采集設備沒有回收設備就不是油氣回收系統(tǒng)，只有沒有密閉收集設備的回收設備也不是一個完善的油氣回收系統(tǒng)。4.2回收的方法吸收定律是氣體的一個或多個組分溶解在液體中，使氣體混合物與適當?shù)囊后w（吸收劑）接觸形成溶液，而不溶性組分仍保留在氣相中，因此原始氣體混合物中的組分可以被分離。油氣開采的冷凝方法是用冷凝劑通過換熱器對油氣進行冷凝。這種方法的優(yōu)點是可以直接回收石油。4.3油氣回收技術(shù)（裝置）綜合比較常溫常壓吸收回收系統(tǒng)是在國產(chǎn)設備材料制造和技術(shù)相對成熟的基礎上，由國內(nèi)自行開發(fā)的回收系統(tǒng)，投資少，綜合性能較好，但吸收效果有待進一步提高。與其它工藝相比，凝析油氣回收工藝更為復雜。簡單的冷媒冷卻可使廢氣濃度達到35mg/L，若要達到10mg/L的環(huán)保水平，則需要液氮冷卻或尾氣發(fā)電裝置，這將大大增加運行維護成本。凝析油氣回收裝置運行時，需要處理一定量的含油廢水，環(huán)境溫度也會影響裝置的運行成本。膜分離油氣回收工藝操作簡單，應用范圍廣，不會對環(huán)境造成二次污染。然而，這種裝置的成本很高，而且經(jīng)濟性遠遠低于以前的工藝。4.4回收應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢4.4.1世界發(fā)達國家地區(qū)的情況和我國現(xiàn)狀目前，我國真正實施全封閉卸油和油氣回收裝置的加油站并不多。在所謂的加油站閉式卸油系統(tǒng)中，大多數(shù)加油站在卸油時只采用快速接頭連接緊密，排氣管上沒有呼吸閥，更不用說回油管將油氣收集回油罐車，只能稱之為“半封閉卸油系統(tǒng)”。造成這種情況的主要原因是，國內(nèi)大多數(shù)加油站和油庫沒有設置油氣回收處理裝置。4.3.2回收技術(shù)發(fā)展方向隨著我國對環(huán)境保護的要求越來越嚴格，油氣開采技術(shù)必將得到更廣泛的應用。然而，如上所述，現(xiàn)有的方法存在著種種不足，難以推廣應用。加強環(huán)境保護迫切需要油氣開采技術(shù)的快速發(fā)展。我國石油石化生產(chǎn)、儲運企業(yè)和加油站眾多，形勢復雜。單一油氣開采方法的發(fā)展并不能更好地解決油氣開采問題。因此，應根據(jù)不同場合的需要，采用不同的油氣開采方法。凝析油氣回收裝置技術(shù)已經(jīng)比較成熟。如何降低開發(fā)成本，是其本土化的關鍵。

第5章總結(jié)通過這次畢業(yè)設計，我熟悉了科學研究的基本步驟。實驗大大提高了我的實踐能力、觀察能力和換位思考能力。降低加油站的蒸發(fā)損失是一個新的研究領域。由于設備和時間的限制，在完成和總結(jié)實驗結(jié)果后，沒有定量規(guī)律，只有定性分析。實驗工作量很大，因為減少加油站的蒸發(fā)損失是一個新課題，所以我的工作是在反復的想象、實驗、總結(jié)和想象的過程中進行的，如果我在這個實驗設計過程中有一個好的選擇，我會把它作為一個實驗設計我希望我的工作能為今后加油站蒸發(fā)損失的研究提供一定的依據(jù)，從而避免以后的彎路。

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