通过一个敞开的顶部加油孔或底部连接管向铁路油罐车或公路油罐车装油时,会将油气排到大气中,油气浓度取决于被装油品的种类、温度、油槽温度及装油方式,油气浓度一般在15~50%(V)。装车方式主要分为顶部装油和底部装油,顶部装油,一般气液比(v/v)在1:1.1~1.4,油气产生量大,油气浓度高。底部装油,气液比(v/v)基本上为1:1,油气产生量少,油气浓度也低。顶部装油的优点是不易发生漏油现象,缺点是油气产生量大;底部装油的优点是油气产生量少,但若设备质量不佳或操作不当,易发生漏油现象。
顶部装油
顶部装油分为喷溅式和浸没式装油。
喷溅式装油:整个或大部分的装油过程中,放油管的出口是在液位之上。喷溅式装油产生较大的油面搅动,加速使油品的挥发。
浸没式装油:放油管的出口伸在离罐底0.15m內,在大部分装油过程中,是浸没在液体内。
顶部装油的油气损失约为装油体积0.1~0.3%。
表1为喷溅式装油和浸没式装油烃蒸气排放率对比情况,浸没式装油烃蒸气排放率约为喷溅式装油烃蒸气排放率的三分之一。
2底部装油
所需设备较顶部装油简单,将活动装臂或软管从地面和油槽车下部配接即可。产生的油气量少,目前国内鲜有使用。
3铁路油罐车汽油装车油气排放
1988年,抚顺石油化工研究院环境保护研究所对抚顺石油一厂鹤管液下密闭定位装车汽油挥发损耗进行了现场测试,测算结果见表3,油品为汽油,密度0.7200。采样、测定和计算方法略。油气浓度在850~1480g/m3。
3.1.1.2.4公路油罐车汽油装车油气排放
2000年7月8日,上海石油公司杨浦油库委托上海市环境科学研究院对杨浦油库进行非甲烷总烃监测。对汽油装车,加油口敞开时非甲烷总烃的测定结果见表4,采样位置为距加油口下风向0m。
表1两种汽油装车方式的烃蒸气排放率对比
国别 | 装油 方式 | 全 年测定次数 | 排放率 ‰ | 两种装车方式对比值 | 资料来源 |
中国 | 喷 溅 抚顺汽车 | 17 | 1.288 | 3.211 | 1965年石油部成品油损耗调研工作报告 |
浸 没 | 63 | 0.401 | |||
国外 | 喷 溅 | 38 | 2.214 | 3.208 | 1959年美国石油学会报告 |
浸 没 | 35 | 0.690 | |||
表2鹤管口深入不同位置时的装车汽油损耗对比
厂名 | 鹤管 位置 | 1月与7月平均排放率 % | 排放量 t/a | 排放量 比值 |
南京炼油厂 | 下 | 0.0459 | 183.6 | 1 |
中 | 0.095 | 380.0 | 2.07 | |
上 | 0.152 | 608.0 | 3.31 | |
胜利炼油厂 | 下 | 0.0483 | 175.2 | 1 |
中 | 0.0871 | 348.4 | 1.99 | |
上 | 0.1369 | 547.6 | 3.13 | |
大庆炼油厂 | 下 | 0.0359 | 143.6 | 1 |
中 | 0.0694 | 277.6 | 1.93 | |
上 | 0.106 | 424.6 | 2.95 | |
表3油品装车挥发损耗测算结果
装车方式 | 油气浓度g/m3 | 排气速率m/min | 排气体积 m3 | 装油重量 t | 挥发损耗量kg | 挥发损耗率‰ |
大鹤管液下密闭 | 851.08 | 344 | 65.44 | 43.270 | 55.69 | 1.29 |
1220.40 | 376 | 67.06 | 42.710 | 77.40 | 1.81 | |
1477.26 | 325 | 66.01 | 43.144 | 93.01 | 2.15 | |
1343.13 | 321 | 51.20 | 34.808 | 64.31 | 1.85 | |
1330.24 | 326 | 69.69 | 42.538 | 88.31 | 2.08 | |
表4油品装车排放油气浓度
样品名称 | 非甲烷总烃浓度 g/m3(标准状态) | 备注 |
敞开-0m 1 | 599.1 | 加油4分钟 |
敞开-0m 2 | 920.4 | 加油8分钟 |
敞开-0m 3 | 334.8 | 加油5分钟,加油时间为15分钟 |
敞开-0m 4 | 2234.5 | 加油10分钟,加油时间为15分钟 |
5油品装车的基本情况
成品油销售业,中石化现有约670座油库,中石油现有约600座油库,包括其它性质的油库在内,全国有成品油库应不少于1500座。
目前国内对铁路油罐车和汽车油罐车装油,大多采用顶部浸没式装油,由于车型复杂,很少有严格按照作业要求将鹤管放油口插入油罐车的底部。鹤管密闭效果欠佳,装车过程基本未实现密闭装车和油气收集。
采用底部装车,现有的装油工艺和设备,须完全推翻,重新建发油台。一个油库的改造费用约1500万元。所有的油库改造为底部装车,总的资金投入约225亿元人民币。
目前已提出仅对上装油方式的鹤管局部改造,以快速接头的方式与油罐车进油口改造后的快速接头对接,油罐车另开一个口、或在呼吸阀上接一旁路,安装快速接头,与油气回收处理装置的油气管道对接,进行油气回收。装油和回收油气分开进行。
该方法的优点,可能解决上装过程密闭不严的问题,上装设备可以继续使用,油罐车的改动也小,总体费用比进行底部装车改造有大幅降低。
由于改制的原因,现有的油罐车所有权不归属于各石油公司,通常油罐车装油后要人工检尺,尚未实现密闭量油。
油罐车在加油站卸油后,加油站一般也要打开油罐车顶盖,检查是否卸净油,或进行测水检查。
由于上述原因,油罐车内的油气,尚无法保证在下一次装油前密闭和储存。
密闭做的完好的油罐车,内部气体是有压力的。由于多数油罐车尚不规范,油罐车携载有压力的易爆油气,存在一个安全隐患问题。
6 汽油装车损耗估算
根据GB11085-89《散装液态石油产品损耗》汽油装车船损耗率,A类、B类、C类地区不同汽油周转量的装车损耗估算分别见表5、表6、表7。
A类地区的年最大温差约45℃(最高40℃,最低-5℃),C类地区的年最大温差约75℃(最高35℃,最低-40℃),因此A类地区的装车损耗率远大于C类地区。在其它工艺条件不变
的情况下,温度决定了装车过程的挥发损失量,C类地区的冬季,损失量将明显减少。汽油周转量为5×104t/a的C类地区,汽车油罐车装车损耗量为25t/a。
表5 A类地区汽油装车损耗情况估算
周转量 ×104t/a | 铁路油罐车 损耗率,% | 损耗量 t/a | 汽车油罐车 损耗率,% | 损耗量 t/a |
5 | 0.17 | 85 | 0.10 | 50 |
10 | 170 | 100 | ||
20 | 340 | 200 | ||
30 | 510 | 300 | ||
50 | 850 | 500 | ||
70 | 1190 | 700 | ||
100 | 1700 | 1000 | ||
150 | 2550 | 1500 | ||
200 | 3400 | 2000 | ||
表6 B类地区汽油装车损耗情况估算
周转量 ×104t/a | 铁路油罐车 损耗率,% | 损耗量 t/a | 汽车油罐车 损耗率,% | 损耗量 t/a |
5 | 0.13 | 65 | 0.08 | 40 |
10 | 130 | 80 | ||
20 | 260 | 160 | ||
30 | 390 | 240 | ||
50 | 650 | 400 | ||
70 | 910 | 560 | ||
100 | 1300 | 800 | ||
150 | 1950 | 1200 | ||
200 | 2600 | 1600 | ||
表7 C类地区汽油装车损耗情况估算
周转量 ×104t/a | 铁路油罐车 损耗率,% | 损耗量 t/a | 汽车油罐车 损耗率,% | 损耗量 t/a |
5 | 0.08 | 40 | 0.05 | 25 |
10 | 80 | 50 | ||
20 | 160 | 100 | ||
30 | 240 | 150 | ||
50 | 400 | 250 | ||
70 | 560 | 350 | ||
100 | 800 | 500 | ||
150 | 1200 | 750 | ||
200 | 1600 | 1000 | ||
7装车过程控制技术
底部装油对油液面的搅动小,气液比一般维持在1:1左右。顶部装油,油面搅动的剧烈,油气产生量多,一般气液比在1:1.1~1:1.4。底部装油优于各种形式的顶部装油。公路油罐车装油过程及油气收集和回收示意图见图1。
公路油罐车的装车,国外已普及使用底部装车。在国内也调查过底部装油工艺设备。将顶部装油工艺改造为底部装油工艺,仅一个发油台的改造费用在200万元人民币以上。
无论是何种装车工艺,在装车过程中,不可避免产生至少与装油体积相同体积的油气排放,当然,底部装油的油气排放浓度和排放量小于顶部装油。
敞开式装油,装油过程产生的油气在装油容器的装油口处或其他呼吸口(阀)处排放,由于气体逸散快(特别是油罐车),损失量大于密闭式装油(能保持或延时保持容器内的气体压力,减缓油气的逸散速度),因此装油过程在密闭下进行,可以减少非甲烷总烃的排放量。
控制油气的排放量,必须做到,装油过程在密闭状态下进行,产生的油气应通过密闭管道系统排出,而油气的实际排放量取决与是否进行了油气回收。底部装油,而未对油气进行收集和回收处理,其油气的排放量,远大于顶部装油但进行了油气收集和回收处理。
※ 油品装车挥发损耗测算结果例
测试时间:1988.07.25 鹤管类型:大鹤管 油品温度:29℃
车 号:875393 装车方式:液下密闭 装油时间:12.1min
天 气:晴 油品名称:汽油 装油体积:59.254 m3
环境气温:31 ℃ 油品密度:0.7200 装油重量:42.538t
试样编号 油气浓度 排气速率 排气流量
g/m3 m/min m3/min
1 1386.00 340 6.01
2 1693.44 336 5.94
3 1373.40 331 5.85
4 957.60 316 5.58
5 1134.00 320 5.65
6 1753.92 320 5.65
7 680.40 321 5.67
8 1663.20 323 5.71
平均值 1330.24 326 5.76
油气排放总体积:69.69m3
油品挥发损耗量:88.31kg
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