有機溶劑類儲罐呼吸氣的計算及防治措施

張昌

摘要：本文以有機溶劑類儲罐呼吸氣體計算要求和適用范圍為研究內容，探討了多種計算方法，希望能夠基于儲罐呼吸損耗特征提出的降耗、優化存儲措施能夠為相應的單位提供參考借鑒。

關鍵詞：有機溶劑;儲罐呼吸氣;計算及防治措施

常見的揮發性有機物（呼吸作用氣體）如硫化物、氯化物等種類繁多、化學性質活躍、對人體或自然生活環境都有直接損害。在現代物理化學研究下，越來越多的揮發性有機液體儲存設施被生產研發，例如常見的廢水集中處理系統、有機液體儲罐系統、固廢液儲存系統等[1]。通過精確計算揮發性有機液體的儲罐呼吸損耗量，對控制揮發性有機氣體有重要價值意義。本文以揮發性有機液體儲罐呼吸氣計算方法為研究內容，分析了國內外常見的計算方法，現將其總結如下。

1 國外計算方法

1.1美國石油學會（API）計算方法

蒸發

消耗 儲罐類型 計算方法

大呼吸 拱頂罐

大呼吸 浮頂罐

小呼吸 拱頂罐

小呼吸 浮頂罐

1.2美國（EPA）推薦方法

計算類型 計算方法

浮頂罐 浮頂罐總損耗量+工作損耗量+板層邊緣密封損耗量+板層接縫損耗量+板層附屬配件損耗量+倒罐損耗量

拱頂罐 拱頂罐總損耗量+工作損耗量+板層附屬配件損耗量+板層接縫損耗量+靜損耗量

1.3中國石油化工經驗計算研究

蒸發

消耗 儲罐類型 計算方法

大呼吸 拱頂罐

大呼吸 浮頂罐

大呼吸 固定頂

小呼吸 拱頂罐

小呼吸 浮頂罐

小呼吸 固定頂

以上公式中：

L W1 、L W2 和 L DW 為固定罐、浮頂罐、拱頂罐大呼吸損耗量（m 3 /a）;

Ly、Ls 和 L ds 為固定罐、浮頂罐、拱頂罐小呼吸損耗量（m 3 /a）

K E 為系數，取 24;

S 為罐外平均風速，m/s;

n 為與密封有關的風速指數。

2 污染控制研究分析

2.1大呼吸緩解措施

針對蒸汽回收設施可知，通過減少揮發性有機物在有機溶劑罐的含量，可以抑制大呼吸排放，通過運用部分蒸汽回收裝置，可以保證其揮發性氣體的回收率達到90%-99%。目前，較為常用的蒸汽回流設施包含了單極冷凝管、單極吸收以及單級膜分離裝置，還可以聯合研究使用等。目前，裝置改進后，VOCs 回收率分別為 80%～95%，其非甲烷烴總烴排放濃度可以達到50 g/m 3 。

2.2蒸汽平衡技術研究

當裝卸揮發性有機液體時，可以采用“氣相平衡管”密封循環系統，以此保證灌裝時，讓大呼吸尾氣形成閉路循環返回到槽車或相連系統，從而減少裝卸時產生的揮發性廢氣[2]。通過對二甲苯儲罐以及計量罐氣相平衡處理，可以觀察出經過治理后，企業的廢氣超標問題得到控制，已經能夠達到相應的標準要求。治理前，所選取的廠界監測點，治理數據分別為1.36±4.1（mg·m -3 ）;1.52±4.1（mg·m -3 ）;0.38±0.15（mg·m -3 ），治理后數據分別為0.25±0.14（mg·m -3 ）;1.13±0.05（mg·m -3 ）;0.16±0.02（mg·m -3 ）。

3 對于減緩小呼吸的措施建議

以上研究可知，及時控制揮發性有機液體總儲罐呼吸損耗，通過計算方式了解環境影響，制定出科學合理的處理措施，對企業有重要的價值意義。筆者結合實際的生產需求，現提出以下減緩小呼吸的措施建議[3]。

3.1采用介質保護

介質保護是最常用的方式，通過特殊的介質隔離，直接隔絕儲罐和外界環境的接觸，可實現減少廢氣排放，提升儲罐安全運行、質量兩方面目標。目前，在化工生產運用中，運用最為廣泛的介質為氮氣。

3.2呼吸板

呼吸板直接設置在防火器的下方，其運用原理是控制大量空氣的流動性，預防大量空氣進入罐內，對罐體造成不利的空氣流。通過設置呼吸板可以可對強勁空氣進行阻隔、分流處理，可科學減少強勁空氣對吹到有機溶劑表面，減少其加速蒸發[4]。

3.3科學選用罐體

針對國家《石油化學工業污染物排放標準》（GB31571-2015），《石油煉制工業污染排放標準》（GB31570-2015）等明確提出的蒸氣壓和存儲量科學選用各項要求。建議針對低沸點的有機液體選用內浮頂罐;對于高沸點的有機液體或揮發性差的有機液體選用固定頂罐。且按照儲存溫度下的最大飽和蒸汽壓以及儲存容量選用不同的罐體[5]。

（1）針對飽和蒸汽壓在13.1-76.5Kpa的有機溶液，建議選用內浮頂或者外浮頂罐，或采用拱頂罐安裝相應的蒸汽平衡系統，或可采用拱頂罐但要在內部安裝密閉排放氣系統，可將排放氣送入廢氣焚燒系統。

（2）最大飽和蒸汽壓都低于13.1Kpa建議采用拱頂罐，生產中不允許采用敞開式排氣口，要在對應的位置安裝呼吸閥，除環境如溫差變化引起罐內壓力變化時，建議保證拱頂罐保持全封閉狀態。

3.4溫差控制措施

針對溫差控制主要采取兩個方法。首先是在儲罐外表面上噴上銀灰色或者是淺灰色的涂層，以此來控制陽光照射時候熱量的吸收，進一步減少溫度的影響，實現有機溶劑的高效控制。其次，可適當安裝頂部噴淋冷卻水裝置，因為儲罐表面的涂層僅僅是隔熱的效果，不能完全阻止儲罐溫度的上升，可正確采用噴淋冷卻系統，加強對儲罐存儲溫度的控制，并通過縮小溫差來減少廢氣的排放[6]。

4 結語

溶劑類儲罐有機廢氣的排放是造成空氣污染的主要源頭之一，而有機廢氣的大小呼吸則是其給空氣造成污染的主要作用方式，了解其大小呼吸影響因素，對減少有機廢氣排放，降低空氣污染具有重要意義[7]。鑒于此，本文對儲罐有機廢氣的大小呼吸影響因素進行了深入分析，在此基礎上提出了一些減緩儲罐有機廢氣大小呼吸的有效措施。綜上所述，采用可行的措施，可以控制有機溶劑中易揮發成分的排放，對于控制有機液體呼吸損耗有重要應用價值。本文研究探討了有機溶劑類儲罐呼吸消耗的常見算法，希望能夠為對應的單位做好產品研究，減少減緩大小呼吸的措施，希望能夠為對應的化工生產單位提供參考借鑒。

參考文獻：

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[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.廢有機溶劑儲罐區危險有害因素分析及安全對策研究[J].山東化工，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]陳維族.淺談涂料行業VOCs廢氣的環境影響評價要點[J].環境與可持續發展，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.