儲罐VOCs改造治理方法與方案

王道遠(yuǎn)

儲罐VOCs改造治理方法與方案

王道遠(yuǎn)

（遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司， 遼寧 沈陽 110000）

通過對化工企業(yè)現(xiàn)有儲罐的改造，即減少了油氣資源帶來的損失，又可滿足國家和地方對VOCs治理的相關(guān)要求，減少VOCs排放總量，達(dá)到目前環(huán)保要求。

VOCs；浮盤；氮封；呼吸閥

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的定義VOCs（volatile organic compounds）是在常溫下，沸點(diǎn)50~260 ℃的各種有機(jī)化合物。在我國，VOCs是指常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點(diǎn)在260 ℃以下的有機(jī)化合物，或在20 ℃條件下，蒸汽壓大于或者等于10 Pa且具有揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。VOCs廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)過程中，并對人類和自然環(huán)境的危害極大。

石油化工企業(yè)現(xiàn)有儲罐在儲存過程中可能存在大量的油氣揮發(fā)，給油氣資源帶來較大的損失，并很大程度的造成了環(huán)境污染。

本文對涉及VOCs減排治理的儲罐進(jìn)行分析并給出一些改造治理的方法。

1 現(xiàn)狀

現(xiàn)有石油化工企業(yè)儲罐區(qū)存在一些揮發(fā)性較高的甲乙類介質(zhì)采用固定頂+氮封和選用浮筒式浮盤的內(nèi)浮頂罐的儲存方式。當(dāng)油品采用固定頂+氮封儲存時(shí)在儲罐進(jìn)出料和儲存過程，不斷地會發(fā)生VOCs的排放。被稱為“大呼吸”的呼出排放和“小呼吸”的呼出排放。將VOCs氣體排放到大氣環(huán)境，同時(shí)造成液態(tài)油品化工品的損耗。當(dāng)采用浮筒式浮盤的內(nèi)浮頂罐儲存時(shí)，浮筒式浮盤材質(zhì)薄、整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差，浮盤下方存在油氣空間，在油品存儲過程中，可能存在安全隱患。

2 內(nèi)浮頂罐治理方案

對內(nèi)浮頂罐進(jìn)行合規(guī)性改造：將原有浮筒式機(jī)械囊式一次密封浮盤更新為全接液式二次高效密封浮盤并增加儲罐防腐措施，通過此方式減少儲罐VOCs排量。浮筒式浮盤與全接液式二次高效密封浮盤各類指標(biāo)見表1。

表1 浮盤形式與密封技術(shù)對比表

3 固定頂頂罐治理方案

現(xiàn)有儲罐多為“固定頂+氮封”形式，根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）2018年版第6.2.2條“ 儲存甲B、乙A類的液體應(yīng)選用金屬浮艙式的浮頂或內(nèi)浮頂罐。對于有特殊要求的物料，可選用其他形式的儲罐”，現(xiàn)有裂解汽油罐和加氫汽油罐不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需增設(shè)內(nèi)浮盤，將儲罐形式由“固定頂+氮封”改為“固定頂+內(nèi)浮盤+氮封”。

3.1 浮盤選用

浮盤選用密閉性較好的全接液式二次高效密封浮盤。

3.2 儲罐通風(fēng)系統(tǒng)

正常通風(fēng)系統(tǒng)主要按《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3007-2014）進(jìn)行設(shè)計(jì)，正常通風(fēng)系統(tǒng)由氮封閥、帶阻火器防凍全天侯呼吸閥和緊急泄放閥等組成，正常通風(fēng)系統(tǒng)見圖1。

圖1 儲罐通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3.2.1 氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)

氮?dú)饷芊馐钱?dāng)儲罐的操作壓力低于設(shè)定值時(shí)（《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/ T3007-2014）給出采用氮?dú)饷芊獾膬?，其操作原理宜?.2～0.5 kPa）將減壓的氮?dú)馔ㄟ^氮封閥輸入到罐內(nèi)，使儲罐的操作壓力回升到設(shè)定值。當(dāng)?shù)竭_(dá)操作壓力到達(dá)設(shè)定值時(shí)，氮封閥自動關(guān)閉。氮封閥一般選用自力式調(diào)節(jié)閥。

如果儲罐的操作壓力高于設(shè)定值，儲罐的呼吸閥打開，呼出罐內(nèi)氣體，使罐內(nèi)壓力恢復(fù)到正常。

3.2.2 儲罐通風(fēng)量計(jì)算

儲罐在平常操作過程中會發(fā)生呼吸作用。呼吸主要是來源于兩種情況：（1）介質(zhì)出入儲罐，介質(zhì)流出儲罐會導(dǎo)致吸入效果，而介質(zhì)流入儲罐和汽化（包括進(jìn)料液體的閃蒸）會導(dǎo)致呼出，如果進(jìn)料溫度接近或高于罐內(nèi)壓力下其沸點(diǎn)時(shí)，進(jìn)料的閃蒸會比較明顯。通常我們將這種呼吸稱之為“大呼吸”（2）天氣變化到時(shí)的呼吸，由于氣溫降低或其他天氣變化（如風(fēng)、降雨等），會使氣體壓縮或冷凝而導(dǎo)致的儲罐吸入；由于環(huán)境溫度升高或者其他天氣變化，引起氣體膨脹和汽化，會導(dǎo)致儲罐的呼出，通常我們將這種呼吸稱之為“小呼吸”。

通風(fēng)量的確定需要考慮的情況有：（1）自儲罐的液體最大流出量而產(chǎn)生的吸入量。（2）最大氣體空間溫度降低引起氣體收縮或冷凝而產(chǎn)生的吸入量。（3）進(jìn)入儲罐的液體最大流入量和此流量引起的最大汽化量而產(chǎn)生的呼出量。（4）最大氣體空間溫度升高引起的膨脹與汽化而產(chǎn)生的呼出量。(5)暴露于火源而產(chǎn)生的呼出量。

根據(jù)參與VOCs治理儲罐的進(jìn)料量、罐容、介質(zhì)物性、保溫情況和建設(shè)地氣象及地理?xiàng)l件，按《Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks》（API 2000-2014）核算各儲罐大、小呼出量，計(jì)算過程見表2。

表2 參與VOCs治理儲罐正常通風(fēng)量計(jì)算過程表

通過計(jì)算得出儲罐的通風(fēng)量，根據(jù)通風(fēng)量數(shù)據(jù)來對氮封閥和呼吸閥進(jìn)行選型。

4 結(jié) 論

2014年12月，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案的通知》（環(huán)發(fā)[2014]177號），要求2017年7月1日前，全國石化行業(yè)全面完成綜合整治工作，污染物排放到達(dá)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。2015年4月16日，發(fā)布了《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570-2015）及《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571- 2015），規(guī)定了排放限值、廠界排放要求。中石油還下發(fā)了《中國石油天然氣集團(tuán)公司揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治工作方案》（中油安[2015]506號）；2015年12月22日，煉化板塊下發(fā)了《煉化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）綜合整治實(shí)施方案》。

國家已全面開展石化行業(yè)VOCs綜合整治，大幅減少石化行業(yè)VOCs排放，促進(jìn)環(huán)境空氣質(zhì)量改善。

總而言之，不論是對原有罐區(qū)的改造，還是新建罐區(qū)的設(shè)計(jì)，針對VOCs的減排治理都應(yīng)該被重視起來。

［1］石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范. SH/T3004-2014[S]. 北京：中國石化出版社，2015．

［2］石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）. GB 50160-2008[S]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2018．

［3］油品儲運(yùn)設(shè)計(jì)手冊（上）[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1997.

［4］Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks. API STAND- ARD2000[S]. 美國石油學(xué)會，1998.

VOCs Treatment Methods and Schemes in Storage Tank Area

（Liaoning Petroleum-Chemical Industry Planning & Designing Institute Co.,Ltd.,Liaoning Shenyang 110000, China）

Through the reconstruction of the existing chemical company's storage tank area, the loss of oil and gas resources was reduced, and the relevant national and local requirements for VOCs governance was also met, and the total amount of VOCs emission was reduced to meet current environmental protection requirements.

VOCs; Tank float; Nitrogen seal; Breathing valve

2020-03-10

王道遠(yuǎn)（1986-），男，工程師，黑龍江省大慶市人，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣儲運(yùn)專業(yè)，研究方向：從事化工工藝管道設(shè)計(jì)工作。

TQ 051

文章編號： 1004-0935（2020）05-0523-03