摘要 ：分析某煉化企業(yè)中間罐區(qū) 16 臺儲罐的基本情況。根據(jù)儲罐的運行情況確定各儲罐的呼吸量，選定罐頂氣治理的工藝技術(shù)路線。設(shè)計了儲罐氣相空間聯(lián)通流程及氣相回收增壓輸送流程，完善安全措施。將罐頂廢氣收集并送入廠內(nèi)低壓瓦斯系統(tǒng)進行回收。

    隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進，經(jīng)濟快速發(fā)展和能源消耗的迅速攀升，中國的石油資源供應(yīng)日趨緊張。同時油品在儲運、生產(chǎn)過程中存在大量的油氣揮發(fā)，給油氣資源帶來較大的損失并造成了很大的環(huán)境污染，大氣污染防治壓力繼續(xù)加大。

    為此國務(wù)院印發(fā)了關(guān)于大氣污染防治行動計劃的通知《大氣污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2013〕37 號）。為貫徹落實《大氣污染防治行動計劃》，切實改善空氣質(zhì)量，大力推進石化行業(yè)對揮發(fā)性有機物（VOCs）的污染治理，根據(jù)《石化行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合整治方案》的要求“對具有回收價值的工藝廢氣、儲罐呼吸氣和裝卸廢氣進行回收利用”；同時根據(jù)《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB31570-2015）、《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》GB31571-2015、《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996 中對大氣污染物排放控制指標的要求。某煉化公司需要對現(xiàn)有中間原料罐區(qū)的儲罐開展罐頂氣治理。

    1 某煉化企業(yè)中間原料罐區(qū)儲罐基本情況
    某煉化企業(yè)中間原料罐區(qū)共有儲罐 16 臺，形式為拱頂 + 氮封和內(nèi)浮頂 + 氮封，總?cè)莘e 24 200 m3 當(dāng)儲罐進料或環(huán)境溫度升高時，儲罐氣相壓力升高，罐頂氣相達到起跳壓力時呼吸閥開啟，VOCs 廢氣無組織放空直排大氣，會造成部分氣相物料損失，并造成大氣環(huán)境污染。中間原料油罐區(qū)儲罐基本情況見表 1。

    2 各儲罐呼吸量的確定
    2.1 儲罐罐頂排放量
    罐頂氣排放量通常由大呼吸和小呼吸構(gòu)成的。大呼吸是由進出罐物料量不平衡引起液位波動造成的 ；小呼吸是指晝夜溫差引起罐內(nèi)物料體積變化造成的。對于單個儲罐而言，液位波動引起的大呼吸排氣是不能忽略的，也是儲罐的主要排氣。但對于整個罐區(qū)而言，當(dāng)罐區(qū)各

    儲罐氣相空間相互聯(lián)通后，正常生產(chǎn)情況下，進出罐區(qū)的物料量基本是平衡的。

    罐區(qū)封閉后，排氣量大小主要與罐區(qū)氣相空間大小、物料組成、光照、晝夜溫差等因素有關(guān)，排氣具有間歇性，排氣量具有不穩(wěn)定性，屬非定值排放。小呼吸排氣主要發(fā)生在日出至正午時段，每天歷時 6 h 左右，主要原因是罐內(nèi)氣液平衡和罐頂氣相空間溫度變化引起的。夜間，氣相空間溫度接近或略低于液相溫度，易揮發(fā)組分在夜間達到低溫度下的氣液平衡，使罐頂氣相空間累積一定數(shù)量的氣體分子數(shù)。白天從日出開始，罐頂氣相空間因陽光照射而升溫，罐頂氣開始受熱膨脹，壓力升高。當(dāng)壓力達到排氣壓力后，儲罐將向外界排放氣體。隨著罐頂氣排放量的增加，罐內(nèi)氣相空間的分子數(shù)逐漸減少，壓力也逐漸降低。當(dāng)壓力降至罐區(qū)排氣停止排氣壓力后，罐內(nèi)將形成新的壓力平衡，罐頂氣也排放停止�？梢哉f，小呼吸排氣是氣相空間氣體分子數(shù)夜間累積、晝間釋放的必然過程，排氣過程具有時間性，排氣量具有可變性，并且僅在白天的一段時間內(nèi)排放。

    根據(jù)罐區(qū)介質(zhì)來源、罐區(qū)運行模式、儲罐罐容、儲液率、及溫度場變化等參數(shù)估算。在天氣晴朗的氣象條件下，每天小呼吸平均排氣量約為 143~418 m3/h 左右，較大氣量為 257~752 m3/h，較小氣量為 0 m3/h。1# 中間罐區(qū)小呼吸排氣量變化表見表 2。

    從表 2 可知，該罐區(qū)儲罐小呼吸排氣量存在較大變化。當(dāng)罐區(qū)處于高位運行時，小呼吸排氣量較小 ；低液位運行時，小呼吸排氣量較大。本項目裝置設(shè)計，小呼吸氣量按低位運行時的較大氣量 752 m3/h 考慮，同時考慮小呼吸與大呼同時發(fā)生的情況，即罐區(qū)只進水不出水時的較大氣量 475 m3/h，本項目廢氣處理規(guī)模不應(yīng)＜ 1 227 m3/h。

    考慮到大呼吸進料量、低液位時小呼吸排氣量，并考慮到余量，廢氣處理規(guī)模應(yīng)為 1 300 m3/h。裝置運行過程中，處理氣量應(yīng)能夠跟隨氣量變化，以便應(yīng)對不同工況下的廢氣量，即設(shè)置三臺 450 m3/h 真空泵，其總量滿足較大呼出油氣量的要求，同時正常生產(chǎn)時只需要開兩臺真空泵就可以滿足生產(chǎn)要求，其中一臺作為備用。

    2.2 儲罐罐頂吸入量
    儲罐吸入量通常是由儲罐輸出量和溫變引起的小呼吸量構(gòu)成的。根據(jù)儲罐泵輸出量，即較大輸出量 310 m3/h。以上 16 臺儲罐總罐容為 24 200 m3，根據(jù)本地氣象晝夜溫差，按較苛刻條件（8 h降溫 20 ℃，氣相容積率按 50%）考慮，即平均每小時吸入量約為 103 m3/h。氮氣補氣量約為 413 m3/h。

    3 罐頂氣治理工藝設(shè)計
    3.1 工藝技術(shù)選擇
    目前國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的磁翻板液位計方法有冷凝發(fā)、吸附法、膜分離法、催化燃燒法、熱力焚燒法以及生物技術(shù)、等離子體技術(shù)、紫外光高級氧化技術(shù)和“組合技術(shù)”等等。但這些技術(shù)普遍存在運行能耗較高、維護量較大的問題。通過對多種油氣回收工藝的分析以及 磁翻板液位計方法國內(nèi)外現(xiàn)狀的考察，綜合工藝技術(shù)、車間管理、現(xiàn)場布局、投資估算等多種因素，擬采用罐頂氣收集增壓送入低壓瓦斯管網(wǎng)進行回收，此技術(shù)運行能耗低、維護量小、系統(tǒng)簡單，可以有效的控制排放指標。技術(shù)路線為 ：同類儲罐罐頂氣連通 + 廢氣收集 +液環(huán)真空泵增壓后送入低壓瓦斯管網(wǎng)。

    3.2 儲罐罐頂氣相連通流程
    為避免不同介質(zhì)儲罐罐頂氣通過大小呼吸帶來的相互污染，將其儲罐罐頂氣相連通根據(jù)不同介質(zhì)分為五組。T201、T202 兩臺拱頂柴油罐列為一組，將每臺儲罐罐頂油氣線進行集合，在單臺儲罐油氣線和集合管線上分別設(shè)置開關(guān)閥 ； T204、T215 兩臺內(nèi)浮頂焦化柴油罐列為一組，將每臺儲罐罐頂油氣線進行集合，在單臺儲罐油氣線和集合管線上分別設(shè)置開關(guān)閥 ；T203、T205、T206 三臺汽油罐列為一組，將每臺儲罐罐頂油氣線進行集合，在單臺儲罐油氣線和集合管線上分別設(shè)置開關(guān)閥 ；T207、T208、T209、T210 四臺直餾石腦油儲罐列為一組，將每臺儲罐罐頂油氣線進行集合，在單臺儲罐油氣線和集合管線上分別設(shè)置開關(guān)閥 ；T211 中間輕污油罐列為一組，在儲罐油氣線設(shè)置開關(guān)閥 ；T212、T225 兩臺重污油罐列為一組，將每臺儲罐罐頂油氣線進行集合，在單臺儲罐油氣線和集合管線上分別設(shè)置開關(guān)閥 ；T213、T214 兩臺加氫石腦油罐列為一組，將每臺儲罐罐頂油氣線進行集合，在單臺儲罐油氣線和集合管線上分別設(shè)置開關(guān)閥（圖 1）。

    3.3 氣相回收增壓輸送流程
    將同類介質(zhì)氣相集合管匯總后進入油氣回收總管，引至水環(huán)式真空泵通過增壓后送入低壓瓦斯系統(tǒng)。水環(huán)式真空泵入口總管線設(shè)置壓力變送器，通過管線壓力控制水環(huán)式真空泵的運行。真空泵機組進出口設(shè)置有跨線，跨線上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥組，通過真空泵跨線調(diào)節(jié)閥開度，穩(wěn)定其真空泵入口壓力，使其真空泵穩(wěn)定運行（圖 2）。

    3.4 安全措施
    對現(xiàn)有儲罐氮封設(shè)施進行完善，保證各罐區(qū)氮封系統(tǒng)的合理設(shè)置及有效運行。在每個儲罐罐頂增設(shè) 2 套壓力變送器，保證其儲罐罐頂壓力實時監(jiān)測。按照 SH/T3007 規(guī)范要求新增儲罐罐頂呼吸閥數(shù)量。相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相連通管道，為免火災(zāi)工況下各儲罐之間相互影響，每臺儲罐出口均設(shè)置阻火器。阻火器選用阻火性能良好的產(chǎn)品，且阻力降不應(yīng)＞ 0.3 kPa。在每臺儲罐罐頂廢氣出口線阻火器后安裝 1 臺開關(guān)閥，在正常運行狀態(tài)下通過各自儲罐罐頂壓力來聯(lián)鎖開關(guān)。還可以通過 DCS 遠程控制開關(guān)，作為應(yīng)急安全切斷閥。在每臺儲罐罐頂廢氣出口線阻火器后安裝 1 臺開關(guān)閥，具有手動操作功能，可在 DCS 遠程控制開關(guān)，并在控制室設(shè)置緊急停車按鈕。 在水環(huán)式真空泵出口管線安裝氧氣在線檢測儀器 2 臺，實時監(jiān)測儲罐內(nèi)及進低壓瓦斯系統(tǒng)時氣相空間氧氣的濃度，同時將高濃度報警與真空泵出口管道控制閥聯(lián)鎖，當(dāng)氧氣濃度達到 2% 高濃度值時報警，關(guān)閉真空泵出口管道去低壓瓦斯的控制閥，同時打開真空泵出口管道放空控制閥，直至檢測指標＜ 1%設(shè)定要求時，真空泵出口管道去低瓦控制閥打開，同時關(guān)閉真空泵出口管道放空控制閥。氧氣濃度監(jiān)測信號引入控制室，以便實時監(jiān)測�？刂剖以O(shè)氧氣濃度超標報警儀。以上措施確保回收系統(tǒng)在正常運行過程中控制氧含量，以消除可燃氣體爆炸條件。真空泵啟停和真空泵進口壓力、真空泵出口壓力與真空泵出口溫度進行聯(lián)鎖，保護油氣回收系統(tǒng)正常運行。在去低壓瓦斯的開關(guān)閥后設(shè)置壓力變送器，通過開關(guān)閥閥后壓力檢測，當(dāng)壓力＞53 kPa 時，開關(guān)閥切斷。防止火炬氣體倒流。

    4 效益分析
    1# 中間罐區(qū)年 VOCs 減少量約為 23.3 噸，按每公斤 VOCs 繳納 15元計算，每年須向政府繳納 磁翻板液位計費用為：23.3 t×1000×15 元 /kg=34.95 萬元。增設(shè)惡臭治理設(shè)施后，首先具有環(huán)保效益，減少廠內(nèi)惡臭及 VOCs 濃度，改善環(huán)境，提升空氣質(zhì)量。其次具有較好經(jīng)濟效益，每年為公司節(jié)約 磁翻板液位計費用 34.95 萬元。