油品儲罐區(qū)廢氣減排方法及治理技術(shù)的研究

陳瑋娜

(中國石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津　300271)

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油品儲罐區(qū)廢氣減排方法及治理技術(shù)的研究

陳瑋娜

(中國石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津300271)

分析了煉油部油品儲罐區(qū)廢氣發(fā)生的原因，由于密封不嚴(yán)、“大呼吸”、“小呼吸”、外界條件的改變都會(huì)引起儲罐區(qū)廢氣的發(fā)生。針對廢氣的發(fā)生方式介紹了廢氣的減排方法。要減少油品廢氣的排放應(yīng)該定期檢查儲罐的密封性；選擇一天當(dāng)中溫度低溫差下的到時(shí)候進(jìn)行進(jìn)出油操作；采用氮封系統(tǒng)；安裝呼吸閥擋板；給罐區(qū)加涂隔熱涂料。采用罐頂互聯(lián)減排-廢氣治理工藝路線，將罐頂互聯(lián)，采用燃燒法、吸附法、吸收法、冷凝法進(jìn)行廢氣治理。將油氣進(jìn)行回收是最好的治理方案，首先要脫硫，然后是對有機(jī)烴進(jìn)行回收，轉(zhuǎn)化，低溫餾分吸收-脫硫工藝是目前推廣的脫硫技術(shù)。油氣回收應(yīng)采用吸收-解吸，吸附-冷凝相結(jié)合的工藝。

油氣；蒸發(fā)損耗；治理技術(shù)

在油品儲存過程中，由于工藝技術(shù)、設(shè)備和操作條件等方面的原因，使油品中較輕的組分逸出，會(huì)造成三方面的影響:(1)由于廢氣中含有硫類，烴類物質(zhì)，對環(huán)境造成污染；(2)由于逸出的輕組分是產(chǎn)品組成的一部分，從而對成品油質(zhì)量的影響，造成了經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重；(3)逸出于大氣中的油品廢氣超過了一定的濃度，會(huì)在局部地區(qū)積聚，從而構(gòu)成潛在的火災(zāi)危害，如果操作不當(dāng)，會(huì)釀成大禍。

1　廢氣發(fā)生的原因

由于油品較輕組分的揮發(fā)，油蒸氣大量的逸入大氣，造成油品量的損失，為自然蒸發(fā)損耗。由于設(shè)備自身原因，以及技術(shù)操作不當(dāng)，管理不善造成的損失為事故性損失。蒸發(fā)損耗是油品損耗中最大的一種，油品的蒸發(fā)損耗與油品的性質(zhì)、密度、儲存條件(液面面積、儲存壓力、儲存溫度、氣體空間大小、外界大氣溫度)、作業(yè)環(huán)境等因素有關(guān)[1]。廢氣發(fā)生的原因主要有以下幾個(gè)方面：

1.1“小呼吸”損耗

儲罐“小呼吸”損耗，是指因儲罐溫差壓力變化而使油品蒸發(fā)損耗。儲油罐中靜止儲存的油品，白天受太陽熱輻射使油溫升高，引起上部空間氣體膨脹和油面蒸發(fā)加劇，罐內(nèi)壓力隨之升高，當(dāng)壓力達(dá)到呼吸閥允許值時(shí)，油蒸汽就逸出罐外造成損耗。夜晚或暴雨天氣等使罐區(qū)儲罐溫度下降，罐內(nèi)氣體收縮，油氣凝結(jié)，罐內(nèi)壓力隨之下降，當(dāng)壓力降到呼吸閥允許真空值時(shí)，空氣進(jìn)入罐內(nèi)，使氣體空間的油氣濃度降低，又為溫度升高后油氣蒸發(fā)創(chuàng)造條件。這樣反復(fù)循環(huán)，就形成了油罐的“小呼吸”損耗。

由此可見，影響“小呼吸”損耗的主要因素有：溫差變化大，油品損耗大；儲罐容量大大，儲罐截面積大，油品損耗大；壓力變化大，油品損耗大；油罐內(nèi)油品的少，造成的油品損耗較大。

1.2“大呼吸”損耗

“大呼吸”是指儲罐物料在裝卸過程中出現(xiàn)的損失部分，這是油罐進(jìn)行收發(fā)作業(yè)所造成。當(dāng)油罐進(jìn)油時(shí)，由于罐內(nèi)液體體積增加，罐內(nèi)氣體壓力增加，當(dāng)壓力增至呼吸閥壓力極限時(shí)，呼吸閥自動(dòng)開啟排氣。當(dāng)從油罐輸出油料時(shí)，罐內(nèi)液體體積減少，罐內(nèi)氣體壓力降低，當(dāng)壓力降至呼吸閥負(fù)壓極限時(shí)，吸進(jìn)空氣。這種由于輸轉(zhuǎn)油料致使油罐排除油蒸氣和吸入空氣所導(dǎo)致的損失叫“大呼吸”損耗。

影響“大呼吸”損耗的主要因素有：油品性質(zhì)，油品密度越小，輕質(zhì)餾分越多，損耗越大；收發(fā)時(shí)進(jìn)油、出油速度越快，損耗越大；油罐耐壓性能越好，呼吸損耗越小[2]。

1.3密封不嚴(yán)

油罐或傳輸管線密封不嚴(yán)，存在跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，油品均容易揮發(fā)造成損耗。

2　減少廢氣排放的方法

2.1使用內(nèi)浮頂罐

內(nèi)浮頂儲罐，在其內(nèi)部軸心線上安裝一軸，以其剖面大小置放一個(gè)由特殊的輕質(zhì)材料制作的頂蓋，它可以隨內(nèi)部的物體的增多或減少而上下移動(dòng)，起到限制作用。內(nèi)浮盤浮于液面上，浮頂與液面間基本上無氣體空間存在，即浮頂將液面與空氣隔開，大大減少了油品液面的蒸發(fā)表面[1]。

內(nèi)浮頂罐兼有固定頂罐和浮頂罐的優(yōu)點(diǎn)，既能降低蒸發(fā)損耗，又可防止雨雪沙塵等侵入，適用于質(zhì)量要求嚴(yán)格的揮發(fā)性油品的儲存。

2.2采用氮封系統(tǒng)

利用氮?dú)庋a(bǔ)充油罐內(nèi)氣體空間，不但減少油品損耗，防止空氣污染，而且可以保證油品質(zhì)量和儲罐安全(含硫油品在罐內(nèi)形成FeS導(dǎo)致自燃事故的發(fā)生)[1]。將油品儲罐直接用管線連接，氮封系統(tǒng)可以同時(shí)控制幾個(gè)罐。管線上安裝單向閥，以防倒流，油罐之間互不影響。為防止火災(zāi)事故殃及氣體儲罐，一般在罐間安裝阻火器。同時(shí)安裝呼吸閥擋板，可以較少呼吸損耗。

2.3油品集中儲存

由于油品儲罐中油品的多少會(huì)造成“小呼吸”損耗，油品在儲存過程中儲罐液位高，油氣空間，這樣就可以降低小呼吸損耗。

2.4罐區(qū)加涂隔熱涂料

加涂隔熱涂料可以有效的改善因日照引氣的升溫和傳熱，減少小呼吸產(chǎn)生的損耗，有效的減少了用水噴淋降溫的次數(shù)，節(jié)約水電費(fèi)，節(jié)省維修費(fèi)用，延長設(shè)備使用壽命。目前涼涼隔熱膠和HD控溫膠是具有良好隔熱性能的涂料[1]。

2.5定期檢查，優(yōu)化操作

油罐的取樣作業(yè)應(yīng)盡可能在一天中溫度較低的時(shí)候進(jìn)行。做好對管線閥門定期的巡檢，做好，跑、冒、滴、漏的排查，減少安全隱患，開展“泄漏檢測與修復(fù)”技術(shù)改造。

3　廢氣治理技術(shù)

油品罐區(qū)為煉油廠最主要的廢氣污染源，廢氣中的污染物主要有非甲烷總烴、苯系物、硫化物、硫醇、硫醚等。其治理技術(shù)主要有：燃燒法、吸附法、吸收法、冷凝法。

3.1燃燒法

將油品儲罐罐頂相連，將呼吸氣集中收集，將廢氣燃燒后，從而達(dá)到大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的廢氣可直接進(jìn)行排放。燃燒法分為直接燃燒法。熱力燃燒法和催化燃燒法。目前國內(nèi)許多煉化企業(yè)采用催化燃燒法。催化燃燒是借助催化劑在低溫下，實(shí)現(xiàn)對可燃物的完全氧化，在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，加快反應(yīng)的進(jìn)行。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的溫度下發(fā)生燃燒，并氧化分解為二氧化碳和水。但是該方法對進(jìn)口總有機(jī)硫含量有要求，超出要求值會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒失效，在實(shí)際應(yīng)用中，受不同用品的影響，總有機(jī)硫含量可能會(huì)超出控制指標(biāo)，從而對催化劑有影響。

燃燒法是一種較為古老傳統(tǒng)的廢氣治理方法，將廢氣同一收集燃燒，到符合大氣排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。依據(jù)目前的對環(huán)境治理的要求，這中方法對大氣仍然造成危害，正在逐漸被新的技術(shù)所取代。

3.2吸附法

吸附法的凈化原理是通過活性炭、負(fù)載金屬離子的脫硫劑或改性活性炭對污染組分凈化。其工藝流程為廢氣通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入兩級吸附罐吸附，吸附后的廢氣達(dá)標(biāo)排放[4]。吸附法常使用的吸附劑為活性炭，使用方便，操作簡單，但是由于吸附劑一次性使用，需要定期更換，造成了操作費(fèi)用的升高。

目前有研究將吸附法與油氣回收發(fā)配合使用可以達(dá)到最佳效果。在吸附后再配合解吸的過程，將被吸附的組分重新釋放出來，解吸的飽和油氣通過分離罐分離，分離后的油氣進(jìn)入裝置重新處理。從而達(dá)到油氣循環(huán)再利用的目的。

3.3吸收法

吸收法有堿液吸收法，吸收氧化法，低溫餾分油吸收-脫硫法，低溫餾分油臨界吸收-脫硫工藝。

堿液吸收是采用氫氧化鈉溶液或其它堿性溶液通過多級吸收反應(yīng)器凈化廢氣中的硫化物，適用于硫含量較低的場合。氧化劑吸收法是向氫氧化鈉溶液中添加次氯酸鈉，不但對對烴類沒有凈化效果，另外，氯離子有很強(qiáng)的腐蝕性，不建議使用。

低溫餾分吸收-脫硫工藝是罐頂廢氣壓力匯總管中廢氣壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，廢氣通過自動(dòng)啟動(dòng)裝置引氣設(shè)備進(jìn)入分液罐，分離出液態(tài)烴，然后進(jìn)入吸收塔吸低溫吸收后，可凈化廢氣中的大部分硫化物和烴類，再經(jīng)過脫硫反應(yīng)器，脫除硫化物，最終達(dá)到排放的目的[5]。低溫餾分油臨界吸收-脫硫工藝較低溫餾分吸收-脫硫工藝能更好的凈化廢氣中的烴類物質(zhì)。這兩種工藝可以凈化廢氣中任何濃度的硫化物。

3.4冷凝法

冷凝法是目前國內(nèi)外油氣回收所采用的主要方法之一。冷凝法是利用多級連續(xù)冷凝的方法，降低回收的油氣溫度，使之液化，從而達(dá)到回收的目的。其制冷多采用液氮制冷，經(jīng)過多級冷卻，冷凝，將99%的有機(jī)揮發(fā)氣轉(zhuǎn)化為液體，進(jìn)行回收。該方法降低了有機(jī)揮發(fā)物對大氣的排放污染，有效的對其進(jìn)行了回收利用。但是該方法處理的前提是將廢氣中的有機(jī)硫化物進(jìn)行處理。所以如果結(jié)合吸收-冷凝法，對廢氣中的有機(jī)硫先進(jìn)性有效的處理，再將剩余的有機(jī)揮發(fā)物進(jìn)行冷凝回收，煉廠儲罐呼吸氣就能得到有效的治理。

4　結(jié)　論

煉廠油品罐區(qū)儲罐油品蒸發(fā)產(chǎn)生的廢氣是煉廠的主要污染源，其產(chǎn)生的跟儲罐的密封度、進(jìn)出油品、溫度、壓力等有關(guān)。要減少油品廢氣的排放應(yīng)該定期檢查儲罐的密封性；選擇一天當(dāng)中溫度低溫差小的到時(shí)候進(jìn)行進(jìn)出油操作；采用氮封系統(tǒng)；安裝呼吸閥擋板；給罐區(qū)加涂隔熱涂料。

罐區(qū)廢氣治理采用的技術(shù)為罐頂互聯(lián)減排-廢氣治理工藝路線。其治理技術(shù)主要有，燃燒法、吸附法、吸收法、冷凝法。燃燒法已經(jīng)達(dá)不到環(huán)境的要求，正在逐漸被新的技術(shù)取代。

由于煉廠油品儲罐廢氣其成分中含有有機(jī)硫和有機(jī)烴類，最佳處理方案為氣體不被排放大氣造成污染。這就要先將廢氣中的有機(jī)硫除去，剩余的有機(jī)烴類回收，重新回到裝置轉(zhuǎn)化處理。所以在處理廢氣時(shí)使用單純的吸收法、吸附法、冷凝法是不能達(dá)到效果的。許多研究都是針對有機(jī)硫的處理，對于有機(jī)硫的處理使用低溫餾分吸收-脫硫工藝已初見成效。針對有機(jī)烴類回收這方面還在探索階段。筆者認(rèn)為，若要更好的處理油品儲罐廢氣，除了在污染源頭通過各種技術(shù)手段減少廢氣的排放外，對于排放的廢氣要采用回收利用的方法，單一的技術(shù)只能解決一方面的問題，要幾種技術(shù)相結(jié)合，比如吸附-解吸，吸收-冷凝相結(jié)合的方法，從而達(dá)到回收利用的目的。即節(jié)省資源，又不會(huì)造成污染，預(yù)防危害的發(fā)生。

[1]姚建軍.輕質(zhì)油品儲罐氮封系統(tǒng)的分析與研究[J].廣州化工,2013,41(20):136-139.

[2]蘇建海.油品儲罐的蒸發(fā)損耗成因、計(jì)算及對策[J].廣州化工,2009,37(7):169-171.

[3]祖愛生,卞金信,吳大軍.隔熱涂料在輕質(zhì)油品儲罐上的應(yīng)用[J].節(jié)能技術(shù),2000,18(3):46-47.

[4]郭兵兵,華秀鳳,樸勇,等.低溫柴油吸收工藝在高溫油品儲罐罐頂廢氣凈化中的應(yīng)用[J].安全、健康和環(huán)境,2014,14(10):30-33.

[5]郭兵兵,劉忠生,王海波,等. 煉油廠惡臭廢氣綜合治理技術(shù)的研究 I.酸性水罐區(qū)和輕質(zhì)油品中間罐區(qū)廢氣治理技術(shù)[J].石油煉制與化工,2014,45(9):95-100.

Research on the Method and Technology of the Waste Gas Emission Reduction in Oil Storage Tank Area

CHENWei-na

(Tianjin Branch, The Research Institute of SINOPEC Co., Ltd., Tianjin 300271, China)

The causes of the waste gas in the oil storage tanks in the oil storage tank were analyzed. The occurrence of the waste gas in the tank area was caused because the sealing was not strict, with the "big breath", "the small breath" and the outside conditions. The exhaust gas emission reduction method was reviewed. To reduce oil waste gas emissions, we should regularly check the tank sealing, choose the day temperature difference came to import and oil operations and the nitrogen sealing system, install respiratory baffle valve, with the proper tank insulation coating. Using the technology of the treatment process of the interconnection of the top of the tank roof, the roof of the tank was connected with the combustion method, adsorption method, absorption method and condensation method. The oil gas recovery was the best treatment plan, the process that first desulfurization, and then organic hydrocarbon recovery, transformation, low temperature absorption-desulfurization was the currently promotion of desulfurization technology. The oil and gas recovery process should be absorption and desorption, adsorption and condensation.

oil gas; waporization loss; management technology

陳瑋娜(1982-)，女，工程師，主要從事環(huán)保技術(shù)研究。

X506

B

1001-9677(2016)02-0028-03