苯乙烯车间系统储罐废气及装车油气隐患治理

易春玲

摘 要：本文介绍了中国石化茂名分公司苯乙烯车间系统储罐大小呼吸产生的废气及乙苯装车时产生油气隐患治理情况，对国内石化企业芳烃罐区及装车废气治理有一定的借鉴作用。

关键词：苯；甲苯；苯乙烯；废气；芳烃罐区

芳烃是我国上游化工企业的主要产品之一，主要包括三苯（苯、甲苯、二甲苯），均为有毒的有机化合物，苯为剧毒致癌物，甲苯主要影响神经中枢系统功能，而二甲苯的毒性主要表现为肾毒性、胚胎或生殖毒性和神经毒性[1]。由于三苯挥易挥发，毒性大，因此在储运过程中对作业人员的健康危害极大；由于三苯均为易燃易爆介质，其挥发气聚集在地面空间会带来较大安全隐患。主要介绍了中国石化茂名分公司苯乙烯装置苯、甲苯、苯乙烯、乙苯等储罐大小呼吸产生的廢气及乙苯装车时产生油气隐患治理，对化工企业芳烃类气体回收处理有一定的借鉴。

1 系统储罐区及装车

1.1系统储罐区油气挥发量确定

储罐的蒸发损耗主要包括大呼吸损耗（油品进、出罐时产生的油品损耗及呼气量）及和小呼吸损耗（由于外界环境温度影响产生的油品损耗及呼气量）两部分。影响其蒸发损耗的主要因素有：油品的饱和蒸气压、储罐中的温度变化、储罐的油气空间（满罐、半罐、空罐）、储罐的直径、储罐的进出油时间、大气压变化、大气温度变化等。储罐区油气挥发量既要考虑每种油品进罐时的大呼吸挥发量，也要考虑每台储罐由于温升等因素引起的小呼吸挥发量。大呼吸挥发量和小呼吸挥发量进行合理叠加后方可确定油气挥发总量。通过计算得出储罐区总呼吸量为284.5 m3/h，考虑工艺装置的最大操作弹性（110%），进而确定储罐区最大油气挥发量为320 m3/h。

1.2装车油气挥发量确定

苯乙烯车间乙苯年装车量较大，为9918.2 t/a，是非密闭装车形式，装车时的油气直接排放到大气中。根据《油品装载系统油气回收设施设计规范》GB50759-2012，油品装车时，最大小时挥发量即为最大小时装车量1.0～1.1倍。乙苯装车时挥发的油气挥发量为30 m3/h。

综上所述，苯乙烯车间系统储罐废气及装车油气回收治理量为350m3/h。

通过对固定顶、内浮顶储罐中油气性质的取样化验分析，由于储罐中储存介质、储罐选型、操作工况的不同，各储罐中油气的非甲烷总烃浓度也不尽相同，油罐进料或循环工况非甲烷总烃含量达到200 g/m3，苯含量达到934 mg/m3，甲苯含量达到122 mg/m3，二甲苯含量达到230 mg/m3。远远超过排放限值的要求。

1.3苯乙烯车间系统储罐及装车情况

苯乙烯车间系统储罐及装车现有状况如下。

（1）苯乙烯TA-501A/B罐、乙苯TA-505A/B罐、焦油/残油TA-506罐的油品进料时排放的油气直接排放到大气中。

（2）苯罐TA-502、脱氢混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、不合格乙苯罐TA-508油品进料时排放的油气经罐区放空冷却器EA-503后去高点排放。

（3）乙苯罐TA-507的油品进料时排放的油气经罐区放空冷却器EA-504后去高点排放。

（4）苯乙烯车间乙苯年装车量较大，为9918.2 t/a，目前是非密闭装车形式，装车时的油气直接排放到大气中。

所以，对其油气进行密闭收集并进行集中治理后方可达到直接排放的要求。

2 废气治理方案

根据中石化股份工单炼能（2017） 546号文“关于加快推进炼油企业VOCs提标治理工作的通知”的要求，其大气污染物排放限值符合下列规定：

（1）非甲烷总烃的排放质量浓度不得高于50 mg/m3；（2）苯的排放质量浓度不得高于2 mg/m3；（3）甲苯的排放质量浓度不得高于8 mg/m3；（4）二甲苯的排放质量浓度不得高于10 mg/m3。

苯乙烯车间系统储罐及装车油气的非甲烷总烃质量浓度达到200 g/m3以上，远远超过排放限值（120 mg/m3）的要求。储罐区、装车区靠近化工分部厂区的4#，8#，9#主干道，油气直接排放到大气中，逸散出来的臭气，影响装置及周边的环境，直接造成空气污染，对人身健康构成一定的危害。

涉苯类气体因排放浓度指标的数值低，简单的吸收与过滤己不能满足要求，废气治理的原则方案为：初级回收，末端深度处置。末端深度处置：优先考虑通过现有设施处置废气。

苯乙烯车间系统储罐及装车的油气浓度较高，须将VOCs浓度降低到爆炸极限下限质量分数25%以下，引入焚烧设备；通过大量的空气、氮气稀释高浓度VOCs气体，将VOCs浓度降低到爆炸极限下限质量分数25%以下然后进入苯乙烯装置内的蒸汽过热炉BA-301焚烧设备焚烧。

初级回收：通过合理确定储罐附件及其排放压力，使储罐的油气排放由无组织排放变成有组织回收。

将乙苯装车非密闭上部装车鹤管更换为密闭下部装车鹤管且带油气收集鹤管，将排放的油气有效收集起来进行集中处理。

2.1储罐及其附件选用

根据SH/T3007《石油化工储运系统罐区设计规范》中对储罐选型规定。

储存沸点大于或等于45℃或在37.8℃时饱和蒸气压不大于88 kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶储罐或内浮顶储罐。其他甲B、乙A类液体化工品有特殊储存需要时，可以选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于100m3的卧式储罐，但应采取下列措施之一。

（1）设置氮气密封保护系统，密闭收集处理罐内排出的气体。（2）设置氮气密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

苯乙烯车间系统储罐区的储罐容积为100～1400m3，均为常压（2 kPa）储罐。除苯乙烯罐设置有氮封系统（氮气调节阀）和阻火呼吸阀，其他储罐均仅设置通气孔。

根据上述要求并配合油气密闭回收要求，首先需封堵所有储罐通气孔，完善油气密闭回收系统配套储罐附件。详细储罐附件配置如下。

（1）对于苯乙烯TA-501A/B储罐利用现有阻火呼吸阀：改造现有氮封系统，将氮气调节阀组变更为开一关型氮封阀：新增单呼阀+管道阻火器、紧急泄放阀。

（2）对于苯乙烯车间9座储罐的附件进行改造：储罐原有的通气孔需封堵；增设储罐顶压力高低就地指示及报警，新增氮封系统，对储罐原有的罐顶气相管道进行改造，新增单呼阀及阻爆轰型管道阻火器，增加废气收集管道DN100，新增阻火呼吸阀和紧急泄放阀。

2.2工艺流程改造

苯乙烯车间的10座储罐的油气、乙苯装车时的油气是涉苯类VOCs气体，苯乙烯车间储罐区现有2台罐区油气放空冷凝器，装置内有蒸汽过热炉，本着尽可能利用现有设施，保持现有设施功能不变，在原有的基础上对局部流程进行改造，一级处置采用冷凝器低温冷凝；冷凝后的低浓度含苯VOCs气体进入二级焚烧设备加热炉燃烧。

保留车间储罐原有的油气排放流程：苯罐TA-502、脱氢混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、不合格乙苯罐TA-508油品进料时排放的油气经罐区放空冷凝器EA-503后去高点排放；混合凝液回流进脱氢混合液罐TA-503罐。

把苯乙烯TA-501A/B罐及焦油/残油TA-506罐的油气收集管道DN100接入此系统。即利用罐区已有的放空冷凝器EA-503，对苯乙烯TA-501A/B罐、苯罐TA-502、脱氢混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、焦油/残油TA-506罐、不合格乙苯罐TA-508大小呼吸产生的油气进行预处理：冷凝器低温冷凝；对冷凝器EA-503后去高点排放的管道进行封堵。

保留车间乙苯罐TA-507原有的油气排放流程，乙苯罐TA-507的油品进料时排放的油气经罐区放空冷凝器EA-504后去高点排放；乙苯凝液回流进乙苯罐TA-507。

把乙苯罐TA-505A/B的油气管道接入此系统。即利用罐区已有的放空冷凝器EA-504，对乙苯罐TA-505A/B罐、乙苯罐TA-507罐大小呼吸产生的油气进行预处理：冷凝器低温冷凝：对冷凝器EA-504后去高点排放的管道进行封堵。

在罐区东侧管廊下增设2台变频罗茨风机CA-513，513S（成套设备，一开一备，风量Q=0～350 m3/h）：对10座储罐的油气进行提压；增设罗茨风机CA-514（成套设备，风量Q=0～60 m3/h），对乙苯装车的油气进行提压。

储罐在生产过程中产生的有机废气体与氮封用的氮气通过罐顶气相线进入油气收集总管。在油气收集总管上安装压力变送器，当油气管道上的压力达到设定限压力值时[0.6 kPa （G）]开启罗茨风机CA-513，513S，514，到设定低限压力值[0.1 kPa （G）]时关闭罗茨风机CA-513，513S，514。

乙苯装车鹤管的气相管道DN80接入罗茨风机CA-514，罗茨风机CA-514的开启由原批量装车线上的乙苯装车开关阀的信号进行控制，乙苯装车时同时打开罗茨风机CA-514，对乙苯装车的油气进行提压，乙苯停止装车时同时关闭罗茨风机CA-514。

在罗茨风机CA-513，513S，514的出口总管上DN150油气线增设紧急排放管DN150及紧急放空切断阀XV-3016，苯乙烯装置内风道系统与油气管道汇合管上设置可燃气体浓度报警仪通过对稀释后的油气浓度在线监测，当浓度超过设定值时向控制系统发出报警信号，当浓度超过设定最高值时联锁自动关闭进装置蒸汽过热炉BA-301油气总管紧急切断阀XV-3017，并同步打开切断阀XV-3018，将经预处理后的油气紧急排至放空线去高处排放。

3 改造后环保、节能分析

3.1环保分析

将乙烯车间苯乙烯罐TA-501A/B、苯罐TA-502、脱氢混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、乙苯TA-505 A/B罐、焦油/残油TA-506罐、乙苯罐TA-507、不合格乙苯罐TA-508共10座储罐以及乙苯装车无组织排放废气集中收集，送至原有蒸汽过热炉BA-301进行焚烧处理。通过对苯乙烯装置的罐区废气、装车油气隐患治理改造，有效控制大气环境污染，减少油品储存和装载过程中的损耗，降低火灾、爆炸危害程度，满足企业安全环保生产需求，满足国家、行业、地方标准规范等有关规定要求。确保装置的安全、稳定、长周期运行，减少环境污染，提高企业的社会效益。

3.2节能分析

将苯乙烯车间乙苯装车更换为下部密闭装车形式，使装车的油气排放由无组织排放变成有组织收集并治理，使其尾气排放符合国家、行业、地方标准规范等有关规定要求，不仅能保证职工身体健康，而且减少油品损耗，能创造一定的经济效益。

苯乙烯车间系统储罐废气及装车油气隐患治理充分利用苯乙烯车间现有设施，保持现有设施功能不变，在原有的基础上进行改造，对局部流程进行改造：一级处置采用已有2台罐区油气放空冷凝器EA-503，EA-504；冷凝后的较低浓度VOCs气体进入苯乙烯装置内的二级焚烧设备蒸汽过热炉BA-301进行焚烧处理。

[参考文献]

[1]赵阳军，王晴.石油化工储运罐区VOCs治理项目油气连通工艺实施方案及安全措施指导意见（环发[2014]177号）[J].基层建设，2017 （35）：30.

[2]吴鲁明.中国石化炼发函（[2016]127号）.石油化工储运罐区VOCs治理项目油气连通工艺实施方案及安全措施指导意見[J].基层建设，2018 （5）：21.

[3]刘井新.浅谈苯蒸汽回收的必要性和方法[J].炼油与化工，2010（2）：20-22.