原油码头储运过程大气环境影响及主要防治措施

原油码头储运过程大气环境影响及主要防治措施摘要：指出了我国对原油的需求量越来越大，由于原油储存需保温、码头风速较大等原因，导致原油储运过程损耗量较大，这部分损耗挥发进入空气中，对大气环境产生了巨大的影响。以天津实华码头为例，采用AERMOD模型预测了该原油码头装船过程的大气环境影响，预测结果表明：排放源周边有55.1万m2面积非甲烷总烃的浓度大于1mg/m3。关键词：原油码头；储运；损耗；大气环境影响中图分类号：U656.1文献标识码：A文章编号：16749944（2013）020156021引言随着经济的高速发展，我国原油需求量越来越大，2011年全国进口原油2.5亿t。原油是多种烃类（烷烃、环烷烃、芳香烃）和非烃类化合物（含S、O、N的化合物）的复杂化合物，其装卸储运过程中产生有挥发性有机物主要以非甲烷总烃的形式存在1。根据美国环保署在EmissionsFactors&AP42中指出，码头原油每次装卸约有0.015%的挥发损失，照此计算，一次原油装卸约有3.75万t的原油挥发损失，以非甲烷总烃的形式挥发到大气中。码头原油存在着装卸作业集中，油品储运时间短，年作业时间较长的特点，因此，原油码头作业油气损耗对周围环境的影响较大。2储运损耗原因分析原油进口绝大部分通过海上运输，港口码头装卸过程中，由于温度、风速、盛装油品容器的气液相体积变化等因素，部分油气挥发进入大气，造成油气的损耗。原油的显著特点是凝点高、含蜡量高，原油储运和运输温度需维持在其凝点以上510，其储存温度一般不应低于40，较高的储存温度导致了原油的饱和蒸汽压较大，因而装卸作业的挥发损失比较大。一般而言，码头风速较陆地风速要大，较高的风速导致了码头装卸排放源较近位置局部的非甲烷总烃浓度容易快速下降。码头装船时，随着原油液面的升高，油罐中有相应体积的气体排入大气中，这部分气体中含有较高浓度的非甲烷总烃，也是原油装卸损耗的一个重要原因。3装卸损耗大气环境影响以天津实华码头为例，该码头的装船效率为1000m3/h，根据美国环保署在EmissionsFactors&AP42中的第5章中，原油装载时损耗采用下式估算：CG=1.84（0.44P-0.42）MG/TCG=载入损失量，单位：镑每载入1000加仑液体（lb/103gal）；P=液体装载时真实的蒸汽压力，单位：磅每平方英寸（psia），原油为8.443psia（323.15k）；M=蒸汽分子量，50；T=装载的散装液体温度，R（F+460）兰氏温度（华氏温度+460），为581.67R。G=蒸汽增长因子=1.02（无量纲）。计算结果为CG=1.84（0.448.443-0.42）501.02/581.67lb/103gal=63.70kg/h。采用项目所在地2009年的逐时气象条件，选用AERMOD模型对原油装船损失的大气环境影响进行预测，结果绘于图1中。从图上可以看出，码头作业时，小时浓度1mg/m3的面积为55.1万m2，小时浓度介于0.51.0mg/m3的面积为424万m2，可见，影响范围极广。由于我国尚无非甲烷总烃的环境空气质量标准，根据大气污染物综合排放标准详解，采用2mg/m3作为短期平均值2。因此，天津实华码头装船作业时，排放源周边有55.1万m2面积非甲烷总烃的占标率50%。非甲烷总烃作为光化学烟雾的前体物，对环境和人类健康产生着极大的危害3。因此，必须采取措施，减少码头装船过程非甲烷总烃的产生以及排放。4措施和建议4.1储罐结构改进为了减少原油储运损耗，储罐原型应为浮顶罐。有研究表明，相对于固定顶罐，浮顶减少蒸发损失为85%96%4。此外，油罐密封圈由于日晒、雨淋等，密封容易损坏，因此，储罐制作过程中该采用二次密封并定期维护，同时，油罐应设置高强度的挡雨板，尽量减少对密封圈的损耗。4.2油品装卸方式改进目前，传统的装油方式正在逐渐被下装油方式取代。下装油系统在罐体底部设置装卸油系统，在罐体顶部设置油气回收系统，能够真正的实现密闭装车。同时也减少了传统装油方式从罐上部入孔盖装油时油品飞溅等的损耗。图1码头装船大气环境影响范围2013年2月绿色科技第2期董世培，等：原油码头储运过程大气环境影响及主要防治措施环境与安全4.3对蒸发油气的回收利用油气回收按其工作原理分5种基本形式：直接燃烧法、冷凝法、吸附法、膜分离法和吸收法。（1）直接燃烧法只能用于控制储运过程中油气排放，并没有对油气进行回收，燃烧后的CO2会造成二次污染，该工艺术不宜采用。（2）冷凝法油气回收工艺一般采用多级连续冷却降低挥发油气的温度，使之凝聚为液体后加以回收，主要作用是使进入回收装置的油气温度从环境温度降到4，该温度高于没油气各种组分的冷凝温度，可以将油气冷凝，回收率可达99%。该方法在技术上可行，回收的油品可以直接利用，但是油气回收设备造价较高，能耗高，国内应用较少。（3）吸附法分离技术在我国得到广泛的应用和发展，吸附法油气回收工艺过程包括吸附、脱附、干燥、冷却，此过程至少需要2个吸附器，以便交替使用。吸附法油气回收工艺的技术要点是对油气具有高选择性的吸附剂的选择，一般以活性炭作为吸附剂对油进行回收，排放尾气中的油气浓度可达10g/m35。该方法一次性投资费用低，但是操作复杂、装置需要和频繁切换、需要定期更换吸附剂。（4）膜分离法油气回收技术利用高分子膜的先把透过性对油气组分优先选择的特点，使油气通过膜回收，空气被选择性的截留。该方法需结合其它技术才能实现油气的回收。（5）吸收法油气回收技术是利用油气中各组分在吸收剂中溶解度的不同，将易溶解的烃组分和难溶解的N2、O2分离开来6。该工艺流程为：混合油气经集气管进入吸收塔塔底，大部分油气被从塔顶喷淋的吸收剂吸收，吸收了大量油气的吸收剂进入解吸罐，真空解吸吸收剂中的油气。但是对油气具有较高溶解度且具有良好再生性的吸收剂的选取极为重要。5结语港口较大的风速以及原油较高的储存温度是导致码头原油装卸过程油气损耗大的重要原因。以天津实华码头为例，采用AERMOD模型预测该原油码头装船过程的大气环境影响，预测结果可知，排放源周边有55.1万m2面积非甲烷总烃的浓度大于1mg/m3，对环境的影响极其巨大。因此，必须加强码头油气的回收处置的建设对于空气环境的保护十分必要。参考文献：1王荣伟，金玉花，景福林.石化项目排放的非甲烷总烃与总挥发性有机物的关系J石油化工设计，2011，28（4），6061.2国家环境保护局科技标准司.大气污染物综合排放标准详解M.北京：中国环境科学出版社，1996.3张俊刚.北京及周边地区大气中非甲烷烃碳氢化合物（NMHC）的来源及反应活性研究D.北京：中国科学院大