罐區VOCs治理工藝的分析與計算

崔松波 李婉瑩 單鵬

摘 要：隨著國內環境污染程度的逐步加劇，環境保護逐漸被重視，石油化工企業對VOCs的治理措施也越來越多。本文就某煉化公司芳烴罐區為例，簡析工藝流程的選擇，以及對于選定的“罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統”的VOCs治理技術的工藝分析與計算。

關鍵詞：VOCs治理技術選擇;罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統;氮封量計算

1項目背景

某煉化公司芳烴儲罐皆為內浮頂罐，儲存介質為苯及苯系物，會對人體產生中毒、致癌等健康影響。此罐區在儲運過程中會產生大量VOCs（見表1），若不進行有效回收，既造成較大的VOCs損失，降低經濟效益，同時又會帶來極大的環保問題及安全隱患。大部分儲罐VOCs中含有苯、甲苯、二甲苯等，多屬致癌物質，含苯氣體被工作人員吸入后，會對人體造成極大的危害。苯蒸氣被紫外線照射以后，會與空氣中其他有害氣體發生一系列光化學反應，形成毒性更大的污染物，進一步對人體健康產生直接的威脅。故對此罐區的VOCs治理刻不容緩。

2工藝簡析

2.1工藝原理及流程

2.1.1 儲罐連通方案

為便于將罐區的呼吸氣進行收集，需在儲罐頂部設置呼吸閥和泄壓人孔，完善氮封系統。

（1）為防止不同油品相互污染，根據儲存介質種類的不同，將罐區分成不同的連通罐組。

（2）每個儲罐單獨設置氮封系統，同種油品儲罐之間氣相連通，以實現運行過程中的儲罐進氣量和排氣量的部分平衡，減少運行時氮氣用量和的VOCs排放量。

2.1.2 基本流程

罐頂VOCs通過各儲罐VOCs支管上的阻火器進入匯總管，再通過匯總管上的切斷閥進入總管。為保證VOCs可以進入低壓瓦斯系統，總管上配置變頻控制的VOCs輸送增壓風機，風機出口接至低壓瓦斯系統。

風機啟停和出口切斷閥與風機進口壓力、氧含量分析儀及風機出口壓力、溫度連鎖，保證VOCs治理系統正常運行。

回收系統風機前設置分液罐，可起到分液作用，罐內凝液分別通過氮氣壓送至各自指定位置。

2.2 主要控制方案

2.2.1 氮封系統

罐頂壓力降至200Pa 時，氮封閥開啟補氮;

罐頂壓力升至500Pa 時，氮封閥停止補氮。

2.2.2 VOCs匯支管切斷閥

事故狀態支管切斷閥關閉，正常情況常開

2.2.3 VOCs匯總管切斷閥

當進行罐頂連通的n個儲罐之一的罐頂壓力達到1100Pa（900Pa），且匯總線上的壓力同時達到該值時，切斷閥打開（關閉）

2.2.4 增壓風機

入口壓力升至900Pa 時，風機啟動將VOCs引入低壓瓦斯;

入口壓力降至500Pa 時，風機停運;

出口的壓力升至80kPa 時，風機停運;

出口溫度達140℃時，風機停運，出口切斷閥關閉;

入口氧含量≥2%時，風機停運，出口切斷閥關閉。

2.3相關計算

為保證VOCs收集系統的良好運行，應選擇合適的管徑、呼吸閥以及合適的風機處理量等。

2.3.1 氮封量計算

（1）具體算法

本次儲罐的氮封量計算主要參考最新的API2000附錄F中氮封量的計算過程。

因本項目中選用了可靠的阻爆轟型阻火器，故氮氣的補給量按照附錄F中列出的第一標準進行計算，即

式4中，

ATTS--表面積（罐體和罐頂），單位m2

Ainp--罐保溫面積，單位m2

（2）本項目計算取值

1）本項目中，此煉化公司緯度低于42°，且年平均貯存溫度低于25℃，所以C值取4;

2）對于不保溫的儲罐，R值取1;

3）對于部分保溫的儲罐，根據計算，R值約為0.26;

（3）計算結果

罐區的最大氮封量約為346Nm3/h，其中大呼吸吸氣量為140Nm3/h，小呼吸吸氣量為206Nm3/h;

2.3.2 VOCs排放量（呼氣量）計算

（1）根據SH/T3007-2014 《石油化工儲運系統罐區設計規范》5.1.6的推薦值可知儲罐熱呼吸的排氣量，此處排氣量是根據儲罐溫度上升37.8℃時的排氣量，為極限情況下的排氣量;

（2）本次計算中，按照儲罐溫度一個小時內升高5℃進行計算;

（3）計算結果

15#罐區的最大VOCs排放量約為332Nm3/h，其中大呼吸呼氣量為140Nm3/h，小呼吸呼氣量約為192Nm3/h;

2.3.3 呼吸閥規格的選擇

參照SH/T3007-2014 《石油化工儲運系統罐區設計規范》5.1.7表格中的推薦規格

2.3.4 風機規格的選擇

由2.3.2 中對于VOCs排放量（呼氣量）的計算可知：罐區的最大VOCs排放量約為332Nm3/h，經過圓整，選擇排氣量為400 Nm3/h的羅茨風機。

3結語

石油化工罐區VOCs治理涉及工藝、技術、計算、設備、管理、資金等多方面的統籌，工作難度較大。現存在的多種VOCs治理技術與方法都需要進行末端處理，需要增上末端處理設備，既增加了投資，又增加了設備維護的人力和費用，同時增加了設備運行的能耗。對于存在低壓瓦斯系統的石化廠區，“罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統”是一個較優的選擇，既減少了投資，又簡化了設備的運行維修，同時收集的氣體全進入低壓瓦斯系統回收利用，基本實現了零排放，對于環境保護具有重要意義。

本文中結合此煉化公司芳烴罐區VOCs治理對“罐頂VOCs收集送至低壓瓦斯系統”的工藝技術及相關計算進行了簡要的介紹，必須合理設置罐頂VOCs收集與氮封系統，并設置合理的參數，選擇合適的管徑與各個設備的規格，才能保證VOCs治理系統的有效運行。

參考文獻

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