苯乙烯車間系統儲罐廢氣及裝車油氣隱患治理

易春玲

摘 要：本文介紹了中國石化茂名分公司苯乙烯車間系統儲罐大小呼吸產生的廢氣及乙苯裝車時產生油氣隱患治理情況，對國內石化企業芳烴罐區及裝車廢氣治理有一定的借鑒作用。

關鍵詞：苯；甲苯；苯乙烯；廢氣；芳烴罐區

芳烴是我國上游化工企業的主要產品之一，主要包括三苯（苯、甲苯、二甲苯），均為有毒的有機化合物，苯為劇毒致癌物，甲苯主要影響神經中樞系統功能，而二甲苯的毒性主要表現為腎毒性、胚胎或生殖毒性和神經毒性[1]。由于三苯揮易揮發，毒性大，因此在儲運過程中對作業人員的健康危害極大；由于三苯均為易燃易爆介質，其揮發氣聚集在地面空間會帶來較大安全隱患。主要介紹了中國石化茂名分公司苯乙烯裝置苯、甲苯、苯乙烯、乙苯等儲罐大小呼吸產生的廢氣及乙苯裝車時產生油氣隱患治理，對化工企業芳烴類氣體回收處理有一定的借鑒。

1 系統儲罐區及裝車

1.1系統儲罐區油氣揮發量確定

儲罐的蒸發損耗主要包括大呼吸損耗（油品進、出罐時產生的油品損耗及呼氣量）及和小呼吸損耗（由于外界環境溫度影響產生的油品損耗及呼氣量）兩部分。影響其蒸發損耗的主要因素有：油品的飽和蒸氣壓、儲罐中的溫度變化、儲罐的油氣空間（滿罐、半罐、空罐）、儲罐的直徑、儲罐的進出油時間、大氣壓變化、大氣溫度變化等。儲罐區油氣揮發量既要考慮每種油品進罐時的大呼吸揮發量，也要考慮每臺儲罐由于溫升等因素引起的小呼吸揮發量。大呼吸揮發量和小呼吸揮發量進行合理疊加后方可確定油氣揮發總量。通過計算得出儲罐區總呼吸量為284.5 m3/h，考慮工藝裝置的最大操作彈性（110%），進而確定儲罐區最大油氣揮發量為320 m3/h。

1.2裝車油氣揮發量確定

苯乙烯車間乙苯年裝車量較大，為9918.2 t/a，是非密閉裝車形式，裝車時的油氣直接排放到大氣中。根據《油品裝載系統油氣回收設施設計規范》GB50759-2012，油品裝車時，最大小時揮發量即為最大小時裝車量1.0～1.1倍。乙苯裝車時揮發的油氣揮發量為30 m3/h。

綜上所述，苯乙烯車間系統儲罐廢氣及裝車油氣回收治理量為350m3/h。

通過對固定頂、內浮頂儲罐中油氣性質的取樣化驗分析，由于儲罐中儲存介質、儲罐選型、操作工況的不同，各儲罐中油氣的非甲烷總烴濃度也不盡相同，油罐進料或循環工況非甲烷總烴含量達到200 g/m3，苯含量達到934 mg/m3，甲苯含量達到122 mg/m3，二甲苯含量達到230 mg/m3。遠遠超過排放限值的要求。

1.3苯乙烯車間系統儲罐及裝車情況

苯乙烯車間系統儲罐及裝車現有狀況如下。

（1）苯乙烯TA-501A/B罐、乙苯TA-505A/B罐、焦油/殘油TA-506罐的油品進料時排放的油氣直接排放到大氣中。

（2）苯罐TA-502、脫氫混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、不合格乙苯罐TA-508油品進料時排放的油氣經罐區放空冷卻器EA-503后去高點排放。

（3）乙苯罐TA-507的油品進料時排放的油氣經罐區放空冷卻器EA-504后去高點排放。

（4）苯乙烯車間乙苯年裝車量較大，為9918.2 t/a，目前是非密閉裝車形式，裝車時的油氣直接排放到大氣中。

所以，對其油氣進行密閉收集并進行集中治理后方可達到直接排放的要求。

2 廢氣治理方案

根據中石化股份工單煉能（2017） 546號文“關于加快推進煉油企業VOCs提標治理工作的通知”的要求，其大氣污染物排放限值符合下列規定：

（1）非甲烷總烴的排放質量濃度不得高于50 mg/m3；（2）苯的排放質量濃度不得高于2 mg/m3；（3）甲苯的排放質量濃度不得高于8 mg/m3；（4）二甲苯的排放質量濃度不得高于10 mg/m3。

苯乙烯車間系統儲罐及裝車油氣的非甲烷總烴質量濃度達到200 g/m3以上，遠遠超過排放限值（120 mg/m3）的要求。儲罐區、裝車區靠近化工分部廠區的4#，8#，9#主干道，油氣直接排放到大氣中，逸散出來的臭氣，影響裝置及周邊的環境，直接造成空氣污染，對人身健康構成一定的危害。

涉苯類氣體因排放濃度指標的數值低，簡單的吸收與過濾己不能滿足要求，廢氣治理的原則方案為：初級回收，末端深度處置。末端深度處置：優先考慮通過現有設施處置廢氣。

苯乙烯車間系統儲罐及裝車的油氣濃度較高，須將VOCs濃度降低到爆炸極限下限質量分數25%以下，引入焚燒設備；通過大量的空氣、氮氣稀釋高濃度VOCs氣體，將VOCs濃度降低到爆炸極限下限質量分數25%以下然后進入苯乙烯裝置內的蒸汽過熱爐BA-301焚燒設備焚燒。

初級回收：通過合理確定儲罐附件及其排放壓力，使儲罐的油氣排放由無組織排放變成有組織回收。

將乙苯裝車非密閉上部裝車鶴管更換為密閉下部裝車鶴管且帶油氣收集鶴管，將排放的油氣有效收集起來進行集中處理。

2.1儲罐及其附件選用

根據SH/T3007《石油化工儲運系統罐區設計規范》中對儲罐選型規定。

儲存沸點大于或等于45℃或在37.8℃時飽和蒸氣壓不大于88 kPa的甲B、乙A類液體，應選用浮頂儲罐或內浮頂儲罐。其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲存需要時，可以選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于100m3的臥式儲罐，但應采取下列措施之一。

（1）設置氮氣密封保護系統，密閉收集處理罐內排出的氣體。（2）設置氮氣密封保護系統，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

苯乙烯車間系統儲罐區的儲罐容積為100～1400m3，均為常壓（2 kPa）儲罐。除苯乙烯罐設置有氮封系統（氮氣調節閥）和阻火呼吸閥，其他儲罐均僅設置通氣孔。

根據上述要求并配合油氣密閉回收要求，首先需封堵所有儲罐通氣孔，完善油氣密閉回收系統配套儲罐附件。詳細儲罐附件配置如下。

（1）對于苯乙烯TA-501A/B儲罐利用現有阻火呼吸閥：改造現有氮封系統，將氮氣調節閥組變更為開一關型氮封閥：新增單呼閥+管道阻火器、緊急泄放閥。

（2）對于苯乙烯車間9座儲罐的附件進行改造：儲罐原有的通氣孔需封堵；增設儲罐頂壓力高低就地指示及報警，新增氮封系統，對儲罐原有的罐頂氣相管道進行改造，新增單呼閥及阻爆轟型管道阻火器，增加廢氣收集管道DN100，新增阻火呼吸閥和緊急泄放閥。

2.2工藝流程改造

苯乙烯車間的10座儲罐的油氣、乙苯裝車時的油氣是涉苯類VOCs氣體，苯乙烯車間儲罐區現有2臺罐區油氣放空冷凝器，裝置內有蒸汽過熱爐，本著盡可能利用現有設施，保持現有設施功能不變，在原有的基礎上對局部流程進行改造，一級處置采用冷凝器低溫冷凝；冷凝后的低濃度含苯VOCs氣體進入二級焚燒設備加熱爐燃燒。

保留車間儲罐原有的油氣排放流程：苯罐TA-502、脫氫混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、不合格乙苯罐TA-508油品進料時排放的油氣經罐區放空冷凝器EA-503后去高點排放；混合凝液回流進脫氫混合液罐TA-503罐。

把苯乙烯TA-501A/B罐及焦油/殘油TA-506罐的油氣收集管道DN100接入此系統。即利用罐區已有的放空冷凝器EA-503，對苯乙烯TA-501A/B罐、苯罐TA-502、脫氫混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、焦油/殘油TA-506罐、不合格乙苯罐TA-508大小呼吸產生的油氣進行預處理：冷凝器低溫冷凝；對冷凝器EA-503后去高點排放的管道進行封堵。

保留車間乙苯罐TA-507原有的油氣排放流程，乙苯罐TA-507的油品進料時排放的油氣經罐區放空冷凝器EA-504后去高點排放；乙苯凝液回流進乙苯罐TA-507。

把乙苯罐TA-505A/B的油氣管道接入此系統。即利用罐區已有的放空冷凝器EA-504，對乙苯罐TA-505A/B罐、乙苯罐TA-507罐大小呼吸產生的油氣進行預處理：冷凝器低溫冷凝：對冷凝器EA-504后去高點排放的管道進行封堵。

在罐區東側管廊下增設2臺變頻羅茨風機CA-513，513S（成套設備，一開一備，風量Q=0～350 m3/h）：對10座儲罐的油氣進行提壓；增設羅茨風機CA-514（成套設備，風量Q=0～60 m3/h），對乙苯裝車的油氣進行提壓。

儲罐在生產過程中產生的有機廢氣體與氮封用的氮氣通過罐頂氣相線進入油氣收集總管。在油氣收集總管上安裝壓力變送器，當油氣管道上的壓力達到設定限壓力值時[0.6 kPa （G）]開啟羅茨風機CA-513，513S，514，到設定低限壓力值[0.1 kPa （G）]時關閉羅茨風機CA-513，513S，514。

乙苯裝車鶴管的氣相管道DN80接入羅茨風機CA-514，羅茨風機CA-514的開啟由原批量裝車線上的乙苯裝車開關閥的信號進行控制，乙苯裝車時同時打開羅茨風機CA-514，對乙苯裝車的油氣進行提壓，乙苯停止裝車時同時關閉羅茨風機CA-514。

在羅茨風機CA-513，513S，514的出口總管上DN150油氣線增設緊急排放管DN150及緊急放空切斷閥XV-3016，苯乙烯裝置內風道系統與油氣管道匯合管上設置可燃氣體濃度報警儀通過對稀釋后的油氣濃度在線監測，當濃度超過設定值時向控制系統發出報警信號，當濃度超過設定最高值時聯鎖自動關閉進裝置蒸汽過熱爐BA-301油氣總管緊急切斷閥XV-3017，并同步打開切斷閥XV-3018，將經預處理后的油氣緊急排至放空線去高處排放。

3 改造后環保、節能分析

3.1環保分析

將乙烯車間苯乙烯罐TA-501A/B、苯罐TA-502、脫氫混合液罐TA-503、甲苯混合液罐TA-504、乙苯TA-505 A/B罐、焦油/殘油TA-506罐、乙苯罐TA-507、不合格乙苯罐TA-508共10座儲罐以及乙苯裝車無組織排放廢氣集中收集，送至原有蒸汽過熱爐BA-301進行焚燒處理。通過對苯乙烯裝置的罐區廢氣、裝車油氣隱患治理改造，有效控制大氣環境污染，減少油品儲存和裝載過程中的損耗，降低火災、爆炸危害程度，滿足企業安全環保生產需求，滿足國家、行業、地方標準規范等有關規定要求。確保裝置的安全、穩定、長周期運行，減少環境污染，提高企業的社會效益。

3.2節能分析

將苯乙烯車間乙苯裝車更換為下部密閉裝車形式，使裝車的油氣排放由無組織排放變成有組織收集并治理，使其尾氣排放符合國家、行業、地方標準規范等有關規定要求，不僅能保證職工身體健康，而且減少油品損耗，能創造一定的經濟效益。

苯乙烯車間系統儲罐廢氣及裝車油氣隱患治理充分利用苯乙烯車間現有設施，保持現有設施功能不變，在原有的基礎上進行改造，對局部流程進行改造：一級處置采用已有2臺罐區油氣放空冷凝器EA-503，EA-504；冷凝后的較低濃度VOCs氣體進入苯乙烯裝置內的二級焚燒設備蒸汽過熱爐BA-301進行焚燒處理。

[參考文獻]

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[3]劉井新.淺談苯蒸汽回收的必要性和方法[J].煉油與化工，2010（2）：20-22.