罐區(qū)VOCs治理工藝的分析與計(jì)算

崔松波 李婉瑩 單鵬

摘 要：隨著國(guó)內(nèi)環(huán)境污染程度的逐步加劇，環(huán)境保護(hù)逐漸被重視，石油化工企業(yè)對(duì)VOCs的治理措施也越來越多。本文就某煉化公司芳烴罐區(qū)為例，簡(jiǎn)析工藝流程的選擇，以及對(duì)于選定的“罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統(tǒng)”的VOCs治理技術(shù)的工藝分析與計(jì)算。

關(guān)鍵詞：VOCs治理技術(shù)選擇;罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統(tǒng);氮封量計(jì)算

1項(xiàng)目背景

某煉化公司芳烴儲(chǔ)罐皆為內(nèi)浮頂罐，儲(chǔ)存介質(zhì)為苯及苯系物，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生中毒、致癌等健康影響。此罐區(qū)在儲(chǔ)運(yùn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量VOCs（見表1），若不進(jìn)行有效回收，既造成較大的VOCs損失，降低經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又會(huì)帶來極大的環(huán)保問題及安全隱患。大部分儲(chǔ)罐VOCs中含有苯、甲苯、二甲苯等，多屬致癌物質(zhì)，含苯氣體被工作人員吸入后，會(huì)對(duì)人體造成極大的危害。苯蒸氣被紫外線照射以后，會(huì)與空氣中其他有害氣體發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，形成毒性更大的污染物，進(jìn)一步對(duì)人體健康產(chǎn)生直接的威脅。故對(duì)此罐區(qū)的VOCs治理刻不容緩。

2工藝簡(jiǎn)析

2.1工藝原理及流程

2.1.1 儲(chǔ)罐連通方案

為便于將罐區(qū)的呼吸氣進(jìn)行收集，需在儲(chǔ)罐頂部設(shè)置呼吸閥和泄壓人孔，完善氮封系統(tǒng)。

（1）為防止不同油品相互污染，根據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)種類的不同，將罐區(qū)分成不同的連通罐組。

（2）每個(gè)儲(chǔ)罐單獨(dú)設(shè)置氮封系統(tǒng)，同種油品儲(chǔ)罐之間氣相連通，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中的儲(chǔ)罐進(jìn)氣量和排氣量的部分平衡，減少運(yùn)行時(shí)氮?dú)庥昧亢偷腣OCs排放量。

2.1.2 基本流程

罐頂VOCs通過各儲(chǔ)罐VOCs支管上的阻火器進(jìn)入?yún)R總管，再通過匯總管上的切斷閥進(jìn)入總管。為保證VOCs可以進(jìn)入低壓瓦斯系統(tǒng)，總管上配置變頻控制的VOCs輸送增壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出口接至低壓瓦斯系統(tǒng)。

風(fēng)機(jī)啟停和出口切斷閥與風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力、氧含量分析儀及風(fēng)機(jī)出口壓力、溫度連鎖，保證VOCs治理系統(tǒng)正常運(yùn)行。

回收系統(tǒng)風(fēng)機(jī)前設(shè)置分液罐，可起到分液作用，罐內(nèi)凝液分別通過氮?dú)鈮核椭粮髯灾付ㄎ恢谩?/p>

2.2 主要控制方案

2.2.1 氮封系統(tǒng)

罐頂壓力降至200Pa 時(shí)，氮封閥開啟補(bǔ)氮;

罐頂壓力升至500Pa 時(shí)，氮封閥停止補(bǔ)氮。

2.2.2 VOCs匯支管切斷閥

事故狀態(tài)支管切斷閥關(guān)閉，正常情況常開

2.2.3 VOCs匯總管切斷閥

當(dāng)進(jìn)行罐頂連通的n個(gè)儲(chǔ)罐之一的罐頂壓力達(dá)到1100Pa（900Pa），且匯總線上的壓力同時(shí)達(dá)到該值時(shí)，切斷閥打開（關(guān)閉）

2.2.4 增壓風(fēng)機(jī)

入口壓力升至900Pa 時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)將VOCs引入低壓瓦斯;

入口壓力降至500Pa 時(shí)，風(fēng)機(jī)停運(yùn);

出口的壓力升至80kPa 時(shí)，風(fēng)機(jī)停運(yùn);

出口溫度達(dá)140℃時(shí)，風(fēng)機(jī)停運(yùn)，出口切斷閥關(guān)閉;

入口氧含量≥2%時(shí)，風(fēng)機(jī)停運(yùn)，出口切斷閥關(guān)閉。

2.3相關(guān)計(jì)算

為保證VOCs收集系統(tǒng)的良好運(yùn)行，應(yīng)選擇合適的管徑、呼吸閥以及合適的風(fēng)機(jī)處理量等。

2.3.1 氮封量計(jì)算

（1）具體算法

本次儲(chǔ)罐的氮封量計(jì)算主要參考最新的API2000附錄F中氮封量的計(jì)算過程。

因本項(xiàng)目中選用了可靠的阻爆轟型阻火器，故氮?dú)獾难a(bǔ)給量按照附錄F中列出的第一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，即

式4中，

ATTS--表面積（罐體和罐頂），單位m2

Ainp--罐保溫面積，單位m2

（2）本項(xiàng)目計(jì)算取值

1）本項(xiàng)目中，此煉化公司緯度低于42°，且年平均貯存溫度低于25℃，所以C值取4;

2）對(duì)于不保溫的儲(chǔ)罐，R值取1;

3）對(duì)于部分保溫的儲(chǔ)罐，根據(jù)計(jì)算，R值約為0.26;

（3）計(jì)算結(jié)果

罐區(qū)的最大氮封量約為346Nm3/h，其中大呼吸吸氣量為140Nm3/h，小呼吸吸氣量為206Nm3/h;

2.3.2 VOCs排放量（呼氣量）計(jì)算

（1）根據(jù)SH/T3007-2014 《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.6的推薦值可知儲(chǔ)罐熱呼吸的排氣量，此處排氣量是根據(jù)儲(chǔ)罐溫度上升37.8℃時(shí)的排氣量，為極限情況下的排氣量;

（2）本次計(jì)算中，按照儲(chǔ)罐溫度一個(gè)小時(shí)內(nèi)升高5℃進(jìn)行計(jì)算;

（3）計(jì)算結(jié)果

15#罐區(qū)的最大VOCs排放量約為332Nm3/h，其中大呼吸呼氣量為140Nm3/h，小呼吸呼氣量約為192Nm3/h;

2.3.3 呼吸閥規(guī)格的選擇

參照SH/T3007-2014 《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.7表格中的推薦規(guī)格

2.3.4 風(fēng)機(jī)規(guī)格的選擇

由2.3.2 中對(duì)于VOCs排放量（呼氣量）的計(jì)算可知：罐區(qū)的最大VOCs排放量約為332Nm3/h，經(jīng)過圓整，選擇排氣量為400 Nm3/h的羅茨風(fēng)機(jī)。

3結(jié)語

石油化工罐區(qū)VOCs治理涉及工藝、技術(shù)、計(jì)算、設(shè)備、管理、資金等多方面的統(tǒng)籌，工作難度較大?，F(xiàn)存在的多種VOCs治理技術(shù)與方法都需要進(jìn)行末端處理，需要增上末端處理設(shè)備，既增加了投資，又增加了設(shè)備維護(hù)的人力和費(fèi)用，同時(shí)增加了設(shè)備運(yùn)行的能耗。對(duì)于存在低壓瓦斯系統(tǒng)的石化廠區(qū)，“罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統(tǒng)”是一個(gè)較優(yōu)的選擇，既減少了投資，又簡(jiǎn)化了設(shè)備的運(yùn)行維修，同時(shí)收集的氣體全進(jìn)入低壓瓦斯系統(tǒng)回收利用，基本實(shí)現(xiàn)了零排放，對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

本文中結(jié)合此煉化公司芳烴罐區(qū)VOCs治理對(duì)“罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統(tǒng)”的工藝技術(shù)及相關(guān)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，必須合理設(shè)置罐頂VOCs收集與氮封系統(tǒng)，并設(shè)置合理的參數(shù)，選擇合適的管徑與各個(gè)設(shè)備的規(guī)格，才能保證VOCs治理系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

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