储罐VOCs改造治理方法与方案

王道远

储罐VOCs改造治理方法与方案

王道远

（辽宁省石油化工规划设计院有限公司， 辽宁 沈阳 110000）

通过对化工企业现有储罐的改造，即减少了油气资源带来的损失，又可满足国家和地方对VOCs治理的相关要求，减少VOCs排放总量，达到目前环保要求。

VOCs；浮盘；氮封；呼吸阀

根据世界卫生组织（WHO）的定义VOCs（volatile organic compounds）是在常温下，沸点50~260 ℃的各种有机化合物。在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260 ℃以下的有机化合物，或在20 ℃条件下，蒸汽压大于或者等于10 Pa且具有挥发性的全部有机化合物。VOCs广泛存在于工业生产过程中，并对人类和自然环境的危害极大。

石油化工企业现有储罐在储存过程中可能存在大量的油气挥发，给油气资源带来较大的损失，并很大程度的造成了环境污染。

本文对涉及VOCs减排治理的储罐进行分析并给出一些改造治理的方法。

1 现状

现有石油化工企业储罐区存在一些挥发性较高的甲乙类介质采用固定顶+氮封和选用浮筒式浮盘的内浮顶罐的储存方式。当油品采用固定顶+氮封储存时在储罐进出料和储存过程，不断地会发生VOCs的排放。被称为“大呼吸”的呼出排放和“小呼吸”的呼出排放。将VOCs气体排放到大气环境，同时造成液态油品化工品的损耗。当采用浮筒式浮盘的内浮顶罐储存时，浮筒式浮盘材质薄、整体结构强度较差，浮盘下方存在油气空间，在油品存储过程中，可能存在安全隐患。

2 内浮顶罐治理方案

对内浮顶罐进行合规性改造：将原有浮筒式机械囊式一次密封浮盘更新为全接液式二次高效密封浮盘并增加储罐防腐措施，通过此方式减少储罐VOCs排量。浮筒式浮盘与全接液式二次高效密封浮盘各类指标见表1。

表1 浮盘形式与密封技术对比表

3 固定顶顶罐治理方案

现有储罐多为“固定顶+氮封”形式，根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）2018年版第6.2.2条“ 储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。对于有特殊要求的物料，可选用其他形式的储罐”，现有裂解汽油罐和加氢汽油罐不能满足现行规范要求，需增设内浮盘，将储罐形式由“固定顶+氮封”改为“固定顶+内浮盘+氮封”。

3.1 浮盘选用

浮盘选用密闭性较好的全接液式二次高效密封浮盘。

3.2 储罐通风系统

正常通风系统主要按《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T3007-2014）进行设计，正常通风系统由氮封阀、带阻火器防冻全天侯呼吸阀和紧急泄放阀等组成，正常通风系统见图1。

图1 储罐通风系统示意图

3.2.1 氮气密封系统

氮气密封是当储罐的操作压力低于设定值时（《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/ T3007-2014）给出采用氮气密封的储罐，其操作原理宜为0.2～0.5 kPa）将减压的氮气通过氮封阀输入到罐内，使储罐的操作压力回升到设定值。当到达操作压力到达设定值时，氮封阀自动关闭。氮封阀一般选用自力式调节阀。

如果储罐的操作压力高于设定值，储罐的呼吸阀打开，呼出罐内气体，使罐内压力恢复到正常。

3.2.2 储罐通风量计算

储罐在平常操作过程中会发生呼吸作用。呼吸主要是来源于两种情况：（1）介质出入储罐，介质流出储罐会导致吸入效果，而介质流入储罐和汽化（包括进料液体的闪蒸）会导致呼出，如果进料温度接近或高于罐内压力下其沸点时，进料的闪蒸会比较明显。通常我们将这种呼吸称之为“大呼吸”（2）天气变化到时的呼吸，由于气温降低或其他天气变化（如风、降雨等），会使气体压缩或冷凝而导致的储罐吸入；由于环境温度升高或者其他天气变化，引起气体膨胀和汽化，会导致储罐的呼出，通常我们将这种呼吸称之为“小呼吸”。

通风量的确定需要考虑的情况有：（1）自储罐的液体最大流出量而产生的吸入量。（2）最大气体空间温度降低引起气体收缩或冷凝而产生的吸入量。（3）进入储罐的液体最大流入量和此流量引起的最大汽化量而产生的呼出量。（4）最大气体空间温度升高引起的膨胀与汽化而产生的呼出量。(5)暴露于火源而产生的呼出量。

根据参与VOCs治理储罐的进料量、罐容、介质物性、保温情况和建设地气象及地理条件，按《Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks》（API 2000-2014）核算各储罐大、小呼出量，计算过程见表2。

表2 参与VOCs治理储罐正常通风量计算过程表

通过计算得出储罐的通风量，根据通风量数据来对氮封阀和呼吸阀进行选型。

4 结 论

2014年12月，环境保护部发布了《关于印发石化行业挥发性有机物综合整治方案的通知》（环发[2014]177号），要求2017年7月1日前，全国石化行业全面完成综合整治工作，污染物排放到达相关标准要求。2015年4月16日，发布了《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570-2015）及《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31571- 2015），规定了排放限值、厂界排放要求。中石油还下发了《中国石油天然气集团公司挥发性有机物综合整治工作方案》（中油安[2015]506号）；2015年12月22日，炼化板块下发了《炼化企业挥发性有机物（VOCs）综合整治实施方案》。

国家已全面开展石化行业VOCs综合整治，大幅减少石化行业VOCs排放，促进环境空气质量改善。

总而言之，不论是对原有罐区的改造，还是新建罐区的设计，针对VOCs的减排治理都应该被重视起来。

［1］石油化工储运系统罐区设计规范. SH/T3004-2014[S]. 北京：中国石化出版社，2015．

［2］石油化工企业设计防火标准（2018年版）. GB 50160-2008[S]. 北京：中国计划出版社，2018．

［3］油品储运设计手册（上）[M]. 北京：石油工业出版社，1997.

［4］Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks. API STAND- ARD2000[S]. 美国石油学会，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

王道远（1986-），男，工程师，黑龙江省大庆市人，2008年毕业于大庆石油学院油气储运专业，研究方向：从事化工工艺管道设计工作。

TQ 051

文章编号： 1004-0935（2020）05-0523-03