有机溶剂类储罐呼吸气的计算及防治措施

张昌

摘要：本文以有机溶剂类储罐呼吸气体计算要求和适用范围为研究内容，探讨了多种计算方法，希望能够基于储罐呼吸损耗特征提出的降耗、优化存储措施能够为相应的单位提供参考借鉴。

关键词：有机溶剂;储罐呼吸气;计算及防治措施

常见的挥发性有机物（呼吸作用气体）如硫化物、氯化物等种类繁多、化学性质活跃、对人体或自然生活环境都有直接损害。在现代物理化学研究下，越来越多的挥发性有机液体储存设施被生产研发，例如常见的废水集中处理系统、有机液体储罐系统、固废液储存系统等[1]。通过精确计算挥发性有机液体的储罐呼吸损耗量，对控制挥发性有机气体有重要价值意义。本文以挥发性有机液体储罐呼吸气计算方法为研究内容，分析了国内外常见的计算方法，现将其总结如下。

1 国外计算方法

1.1美国石油学会（API）计算方法

蒸发

消耗 储罐类型 计算方法

大呼吸 拱顶罐

大呼吸 浮顶罐

小呼吸 拱顶罐

小呼吸 浮顶罐

1.2美国（EPA）推荐方法

计算类型 计算方法

浮顶罐 浮顶罐总损耗量+工作损耗量+板层边缘密封损耗量+板层接缝损耗量+板层附属配件损耗量+倒罐损耗量

拱顶罐 拱顶罐总损耗量+工作损耗量+板层附属配件损耗量+板层接缝损耗量+静损耗量

1.3中国石油化工经验计算研究

蒸发

消耗 储罐类型 计算方法

大呼吸 拱顶罐

大呼吸 浮顶罐

大呼吸 固定顶

小呼吸 拱顶罐

小呼吸 浮顶罐

小呼吸 固定顶

以上公式中：

L W1 、L W2 和 L DW 为固定罐、浮顶罐、拱頂罐大呼吸损耗量（m 3 /a）;

Ly、Ls 和 L ds 为固定罐、浮顶罐、拱顶罐小呼吸损耗量（m 3 /a）

K E 为系数，取 24;

S 为罐外平均风速，m/s;

n 为与密封有关的风速指数。

2 污染控制研究分析

2.1大呼吸缓解措施

针对蒸汽回收设施可知，通过减少挥发性有机物在有机溶剂罐的含量，可以抑制大呼吸排放，通过运用部分蒸汽回收装置，可以保证其挥发性气体的回收率达到90%-99%。目前，较为常用的蒸汽回流设施包含了单极冷凝管、单极吸收以及单级膜分离装置，还可以联合研究使用等。目前，装置改进后，VOCs 回收率分别为 80%～95%，其非甲烷烃总烃排放浓度可以达到50 g/m 3 。

2.2蒸汽平衡技术研究

当装卸挥发性有机液体时，可以采用“气相平衡管”密封循环系统，以此保证灌装时，让大呼吸尾气形成闭路循环返回到槽车或相连系统，从而减少装卸时产生的挥发性废气[2]。通过对二甲苯储罐以及计量罐气相平衡处理，可以观察出经过治理后，企业的废气超标问题得到控制，已经能够达到相应的标准要求。治理前，所选取的厂界监测点，治理数据分别为1.36±4.1（mg·m -3 ）;1.52±4.1（mg·m -3 ）;0.38±0.15（mg·m -3 ），治理后数据分别为0.25±0.14（mg·m -3 ）;1.13±0.05（mg·m -3 ）;0.16±0.02（mg·m -3 ）。

3 对于减缓小呼吸的措施建议

以上研究可知，及时控制挥发性有机液体总储罐呼吸损耗，通过计算方式了解环境影响，制定出科学合理的处理措施，对企业有重要的价值意义。笔者结合实际的生产需求，现提出以下减缓小呼吸的措施建议[3]。

3.1采用介质保护

介质保护是最常用的方式，通过特殊的介质隔离，直接隔绝储罐和外界环境的接触，可实现减少废气排放，提升储罐安全运行、质量两方面目标。目前，在化工生产运用中，运用最为广泛的介质为氮气。

3.2呼吸板

呼吸板直接设置在防火器的下方，其运用原理是控制大量空气的流动性，预防大量空气进入罐内，对罐体造成不利的空气流。通过设置呼吸板可以可对强劲空气进行阻隔、分流处理，可科学减少强劲空气对吹到有机溶剂表面，减少其加速蒸发[4]。

3.3科学选用罐体

针对国家《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015），《石油炼制工业污染排放标准》（GB31570-2015）等明确提出的蒸气压和存储量科学选用各项要求。建议针对低沸点的有机液体选用内浮顶罐;对于高沸点的有机液体或挥发性差的有机液体选用固定顶罐。且按照储存温度下的最大饱和蒸汽压以及储存容量选用不同的罐体[5]。

（1）针对饱和蒸汽压在13.1-76.5Kpa的有机溶液，建议选用内浮顶或者外浮顶罐，或采用拱顶罐安装相应的蒸汽平衡系统，或可采用拱顶罐但要在内部安装密闭排放气系统，可将排放气送入废气焚烧系统。

（2）最大饱和蒸汽压都低于13.1Kpa建议采用拱顶罐，生产中不允许采用敞开式排气口，要在对应的位置安装呼吸阀，除环境如温差变化引起罐内压力变化时，建议保证拱顶罐保持全封闭状态。

3.4温差控制措施

针对温差控制主要采取两个方法。首先是在储罐外表面上喷上银灰色或者是浅灰色的涂层，以此来控制阳光照射时候热量的吸收，进一步减少温度的影响，实现有机溶剂的高效控制。其次，可适当安装顶部喷淋冷却水装置，因为储罐表面的涂层仅仅是隔热的效果，不能完全阻止储罐温度的上升，可正确采用喷淋冷却系统，加强对储罐存储温度的控制，并通过缩小温差来减少废气的排放[6]。

4 结语

溶剂类储罐有机废气的排放是造成空气污染的主要源头之一，而有机废气的大小呼吸则是其给空气造成污染的主要作用方式，了解其大小呼吸影响因素，对减少有机废气排放，降低空气污染具有重要意义[7]。鉴于此，本文对储罐有机废气的大小呼吸影响因素进行了深入分析，在此基础上提出了一些减缓储罐有机废气大小呼吸的有效措施。综上所述，采用可行的措施，可以控制有机溶剂中易挥发成分的排放，对于控制有机液体呼吸损耗有重要应用价值。本文研究探讨了有机溶剂类储罐呼吸消耗的常见算法，希望能够为对应的单位做好产品研究，减少减缓大小呼吸的措施，希望能够为对应的化工生产单位提供参考借鉴。

参考文献：

[1]李振青.苯系物储罐区消防应急救援过程中的环境保护[J].广东化工，2018，45（21）：76-77.

[2]张国宁，郝郑平，江梅，王海林.国外固定源VOCs排放控制法规与标准研究[J].环境科学，2011，32（12）：3501-3508.

[3]Said M ， Lahdhiri H ， Taouali O . Comparative study based on KPCA and KPLS monitoring techniques using the Chemical Stirred Tank Reactor （CSTR） nonlinear process[C]// 2019 International Conference on Advanced Systems and Emergent Technologies （ICASET）. 2019，39（03）：43-44.

[4]李勝楠.废有机溶剂储罐区危险有害因素分析及安全对策研究[J].山东化工，2018，47（05）：158-159+161.

[5]Hui-Xi L . Application of Automatic Control System for Automatic Loading and Unloading in Tank Area in Chemical Production[J]. chemical engineering design communications， 2019，14（06）：52-58.

[6]陈维族.浅谈涂料行业VOCs废气的环境影响评价要点[J].环境与可持续发展，2016，41（04）：136-138.

[7]Singhal S ， Agarwal S ， Singhal N ， et al. Designing and Operation of Pilot Scale Continuous Stirred Tank Reactor for Continuous Production of Bio-Methane from Toxic Waste[J]. Environmental progress， 2019， 38（1）：198-200.