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關(guān)鍵詞|涉苯罐區(qū)  VOCs  治理措施

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導(dǎo) 讀

VOCs是揮發(fā)性有機(jī)物的總稱。近年來，我國石油化工行業(yè)迅速發(fā)展，石油產(chǎn)品在生產(chǎn)制造、儲(chǔ)存及使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的VOCs，對人們的日常生活、身體健康和環(huán)境質(zhì)量造成極大影響。另外，由于石化行業(yè)具有原輔材料眾多、工藝復(fù)雜等特點(diǎn)，造成排放源較多，尤其是無組織泄漏揮發(fā)情況相對比較嚴(yán)重。為此，國家針對石化行業(yè)提出了《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》、GB 37822-2019《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)，隨之也產(chǎn)生了吸收法、吸附法、冷凝法、燃燒法、生物法及低溫等離子體法等不同的VOCs處理方法。不同企業(yè)可結(jié)合自身實(shí)際，按照經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的原則，選擇最優(yōu)處理技術(shù)治理VOCs。 

涉苯罐區(qū)概況

某煉廠的涉苯罐區(qū)有兩個(gè)，分別是15號(hào)罐區(qū)、17號(hào)罐區(qū)，其中，15號(hào)罐區(qū)有9臺(tái)儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)均為內(nèi)浮頂，儲(chǔ)存介質(zhì)為苯、對二甲苯、重芳烴，儲(chǔ)存溫度30℃±10℃，正常收、發(fā)油量為30m3/h、30m3/h，最大收、發(fā)油量為140m3/h、140m3/h；17號(hào)罐區(qū)有14臺(tái)儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)均為內(nèi)浮頂，儲(chǔ)存介質(zhì)為鄰二甲苯、回?zé)挿紵N、歧化原料等，儲(chǔ)存溫度為常溫，正常收、發(fā)油量為50m3/h、40m3/h，最大收、發(fā)油量為120m3/h、150m3/h。

 

罐區(qū)部分儲(chǔ)罐呼吸閥處的惡臭氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)見下表。

由上表可知，15號(hào)、17號(hào)罐區(qū)在儲(chǔ)運(yùn)過程中揮發(fā)產(chǎn)生了大量油氣，如果不對其進(jìn)行有效地回收利用，一是會(huì)造成較大的油氣損失、減少經(jīng)濟(jì)效益；二是部分儲(chǔ)罐油氣中的苯、二甲苯、乙基苯及其他碳?xì)浠衔锉还ぷ魅藛T吸入后，可對人體健康構(gòu)成較大威脅；三是儲(chǔ)罐揮發(fā)出來的芳烴蒸氣被紫外線照射以后，會(huì)與空氣中其他有害氣體發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，形成毒性更大的污染物，帶來更嚴(yán)重的環(huán)境問題。

涉苯罐區(qū)VOCs治理工藝

為滿足相關(guān)要求，按照“資源化、無害化”的原則，充分利用煉油廠現(xiàn)有瓦斯回收系統(tǒng)的優(yōu)勢，通過增上引風(fēng)機(jī)收集各儲(chǔ)罐罐頂氣，將收集到的油氣進(jìn)行分液后送至低壓瓦斯系統(tǒng)，再到氣柜增壓后送入高壓瓦斯系統(tǒng)，最終作為加熱爐燃料進(jìn)行焚燒。

其中，氮封系統(tǒng)的控制方案是：當(dāng)罐內(nèi)壓力降至200Pa時(shí)，氮封閥開啟向罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?；?dāng)罐內(nèi)壓力升至500Pa時(shí)，氮封閥關(guān)閉停止補(bǔ)充氮?dú)?。油氣回收系統(tǒng)的控制方案是：每個(gè)罐組油氣匯總線上的氣動(dòng)閥與該罐組油氣回收匯總線上的壓力遠(yuǎn)傳及每個(gè)罐上的壓力遠(yuǎn)傳信號(hào)聯(lián)鎖，即一個(gè)罐組中N個(gè)儲(chǔ)罐壓力中有一個(gè)達(dá)到1100Pa(900Pa)時(shí)，且匯總線壓力同時(shí)達(dá)到該值時(shí)，切斷閥打開(關(guān)閉)，即單罐壓力N選一，然后互與總管壓力二選二。

 

變頻風(fēng)機(jī)的控制方案是：風(fēng)機(jī)出口切斷閥(DN150)與電機(jī)聯(lián)鎖，風(fēng)機(jī)電機(jī)與風(fēng)機(jī)入口氧含量檢測儀表、壓力遠(yuǎn)傳、風(fēng)機(jī)出口壓力遠(yuǎn)傳、遠(yuǎn)傳溫度計(jì)信號(hào)聯(lián)鎖，具體過程為：

①當(dāng)風(fēng)機(jī)出口的壓力升至80kPa時(shí)，先風(fēng)機(jī)停運(yùn)，再風(fēng)機(jī)出口切斷閥關(guān)閉。

②當(dāng)風(fēng)機(jī)出口溫度達(dá)90℃時(shí)，先風(fēng)機(jī)停運(yùn)，再風(fēng)機(jī)出口切斷閥關(guān)閉。

③當(dāng)風(fēng)機(jī)入口氧含量≥2％時(shí)，先風(fēng)機(jī)停運(yùn)，再風(fēng)機(jī)出口切斷閥關(guān)閉。

④其他事故狀態(tài)下，先風(fēng)機(jī)停運(yùn)，再風(fēng)機(jī)出口切斷閥關(guān)閉。

⑤當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力高于900Pa時(shí)，變頻電機(jī)為最大電流狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力低于500Pa時(shí)，變頻電機(jī)為最小電流狀態(tài)。

涉苯罐區(qū)存在的問題

1

源頭VOCs產(chǎn)生量大

罐密封變差導(dǎo)致源頭VOCs產(chǎn)生量較大。

①密封圈老化等導(dǎo)致密封變差。目前，涉苯罐區(qū)的儲(chǔ)罐均采用內(nèi)浮頂+氮封技術(shù)。在實(shí)際存儲(chǔ)中，由于大多數(shù)浮盤密封圈的材質(zhì)是橡膠，年久老化，且浮盤密封圈和罐壁的長時(shí)間摩擦和變形，導(dǎo)致密封效果變差，罐內(nèi)浮盤之上氣相空間內(nèi)的苯、甲苯和二甲苯等揮發(fā)量就會(huì)增加，在源頭上增加了VOCs的產(chǎn)生量，加大了后續(xù)VOCs處理負(fù)荷。

 

②化學(xué)腐蝕導(dǎo)致罐密封變差。由于儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)揮發(fā)出的不穩(wěn)定氣態(tài)烴中含有不飽和烴，可造成罐壁的化學(xué)腐蝕；加上環(huán)境氣溫的變化，儲(chǔ)罐內(nèi)水蒸氣易在罐頂、內(nèi)壁形成凝結(jié)水膜，儲(chǔ)罐內(nèi)氣體中含有的雜質(zhì)也會(huì)溶解在水膜中，形成電解質(zhì)溶液，使罐內(nèi)空氣中的氧氣通過水膜擴(kuò)散到罐體金屬表面，并在罐壁發(fā)生電化學(xué)腐蝕。罐壁腐蝕造成罐內(nèi)壁附著大量浮銹，使罐內(nèi)浮盤與罐壁密封不好，并導(dǎo)致油氣揮發(fā)量增加，亦在源頭增加了VOCs產(chǎn)生量。

 

③環(huán)境溫度變化導(dǎo)致密封變差。由于儲(chǔ)罐外部的保溫層破裂或保溫效果下降，不能保證儲(chǔ)罐內(nèi)部溫度和壓力的相對穩(wěn)定，當(dāng)外部環(huán)境的氣溫與儲(chǔ)存介質(zhì)溫度有較大溫差時(shí)，儲(chǔ)存介質(zhì)就要進(jìn)行“小呼吸”，勢必增加了VOCs產(chǎn)生。

2

N2消耗量大

根據(jù)氮封的設(shè)計(jì)原理，氮封消耗N2主要分為三個(gè)部分：

一是儲(chǔ)罐在發(fā)料過程中，由于儲(chǔ)罐氣相空間發(fā)生變化，此時(shí)需要補(bǔ)充大量N2來補(bǔ)充儲(chǔ)罐壓力，理論上需要補(bǔ)充的N2量就等于發(fā)料體積；

二是靜止儲(chǔ)罐由于氣溫的變化導(dǎo)致其氣相空間變化，N2需要補(bǔ)入，理論上這部分的用氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于第一部分；

三是呼吸閥、泄壓人孔閥等故障造成N2跑損。

 

通過氮封運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，涉苯罐區(qū)每個(gè)儲(chǔ)罐的平均N2消耗量折合為34.4m3/h，存在N2消耗量過大的情況，其主要原因就是呼吸閥、泄壓人孔閥的橡膠密封圈老化、變形，氣密效果變差，導(dǎo)致大量N2泄漏，為維持罐內(nèi)氣相空間壓力，N2就要源源不斷進(jìn)行補(bǔ)充，造成N2消耗量大。

3

安全風(fēng)險(xiǎn)大

涉苯罐區(qū)是苯、甲苯、二甲苯等產(chǎn)品的主要儲(chǔ)存設(shè)備，且儲(chǔ)存介質(zhì)均屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，大多具有易燃、易爆、易揮發(fā)、易積聚靜電等特性，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，會(huì)造成巨大危害。

 

因此，為使涉苯罐區(qū)VOCs治理設(shè)施安全有效運(yùn)行，在處理流程的增壓風(fēng)機(jī)前設(shè)置了氧含量分析儀表，并與風(fēng)機(jī)電機(jī)及風(fēng)機(jī)出口的切斷閥聯(lián)鎖，即當(dāng)風(fēng)機(jī)入口氧含量≥2％(體積比)時(shí)，先風(fēng)機(jī)停運(yùn)，再風(fēng)機(jī)出口切斷閥關(guān)閉。在氧含量分析儀表出現(xiàn)故障，尤其是油氣中氧含量超過2%時(shí)，如果引風(fēng)機(jī)沒有聯(lián)鎖停運(yùn)，大量空氣就可能進(jìn)入儲(chǔ)罐，形成爆炸空間，存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。

對上述問題的解決對策

1

源頭削減VOCs產(chǎn)生

（1）檢修儲(chǔ)罐密封附件

儲(chǔ)罐中VOCs產(chǎn)生的多少，與其附件的浮盤密封圈好壞，呼吸閥、泄壓人孔閥的開合效果，以及罐體內(nèi)壁的腐蝕程度有較大關(guān)系。因此，為解決VOCs產(chǎn)生量大的問題，需要從儲(chǔ)罐本身進(jìn)行改造或更換，在源頭上減少VOCs的產(chǎn)生。通過檢修和緊固浮盤蓋板的搭接面，減少浮盤搭接面之間的縫隙，縮小油氣揮發(fā)空間；更換呼吸閥、泄壓人孔閥和量導(dǎo)管護(hù)筒，以及浮盤密封圈，保證相應(yīng)附件的密封及靈活活動(dòng)的效果，降低儲(chǔ)罐內(nèi)因“動(dòng)”“靜”密封效果不佳而造成的VOCs泄漏。另外，還可減少N2消耗，節(jié)約資源。

（2）做好罐體內(nèi)部防腐和外部保溫

在儲(chǔ)罐內(nèi)部，需要重點(diǎn)做好內(nèi)壁防腐工作。通過日常巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)腐蝕情況，再通過倒罐，對腐蝕嚴(yán)重儲(chǔ)罐進(jìn)行除銹，對易腐蝕的部位完成重點(diǎn)防腐作業(yè)，確保罐內(nèi)浮盤與罐壁密封良好，減少油氣揮發(fā)量空間，從源頭削減VOCs產(chǎn)生。在儲(chǔ)罐外部，尤其要保證罐體的保溫效果。由于儲(chǔ)罐保溫是一個(gè)系統(tǒng)工程，要取得好的保溫效果，應(yīng)該從保溫涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，解決其中的薄弱環(huán)節(jié)：

①保溫材料的各項(xiàng)指標(biāo)及其使用必須符合設(shè)計(jì)要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，嚴(yán)禁曝曬、雨淋、受潮。

②安裝要盡量采用無熱橋或少熱橋的保溫結(jié)構(gòu)，并盡可能對罐頂進(jìn)行保溫，保證運(yùn)行安全和減少VOCs產(chǎn)生。

③分層保溫時(shí)，要注意錯(cuò)縫、搭接、障礙處理等細(xì)節(jié)的落實(shí)，避免直通縫的存在，確保保溫效果。

 

（3）減少物料收發(fā)頻次

儲(chǔ)罐收受、儲(chǔ)存介質(zhì)時(shí)，由于“大呼吸”作用，可大幅增加油氣的揮發(fā)及VOCs的產(chǎn)生。因此，可通過優(yōu)化排產(chǎn)計(jì)劃，增加直供料流程，降低對二甲苯等物料儲(chǔ)存量，減少呼吸作用產(chǎn)生的VOCs，還可降低公用介質(zhì)消耗，降低加工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2

末端治理VOCs

為保證VOCs的處理效果，需要采取措施保證現(xiàn)有治理設(shè)施“安穩(wěn)長滿優(yōu)”運(yùn)行：

①嚴(yán)格按照操作規(guī)程行事，定期巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

②制定突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案，保證治理實(shí)施一旦出現(xiàn)突發(fā)事故，可將事故的影響控制在一定范圍內(nèi)，不對員工和外部環(huán)境造成危害；定期進(jìn)行事故演練，提高員工在事故狀態(tài)下處理應(yīng)急事故的能力。

③開展勞動(dòng)競賽，以班組為單位，對各班組的操作水平、處理問題能力進(jìn)行考核和排名，增強(qiáng)員工的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)。據(jù)核算，目前VOCs的去除效率可穩(wěn)定在99%以上，滿足≥97%的控制標(biāo)準(zhǔn)。

3

做好安全風(fēng)險(xiǎn)防控

由于增壓風(fēng)機(jī)前設(shè)置了一臺(tái)氧含量分析儀表，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，在增壓風(fēng)機(jī)前再增設(shè)第二臺(tái)氧含量分析儀表，也與風(fēng)機(jī)電機(jī)及風(fēng)機(jī)出口的切斷閥聯(lián)鎖，并和第一臺(tái)儀表組成“二選二”儀表控制回路，當(dāng)兩臺(tái)分析儀表同時(shí)故障時(shí)，才關(guān)閉風(fēng)機(jī)電機(jī)及風(fēng)機(jī)出口切斷閥，保證儲(chǔ)罐內(nèi)氧含量達(dá)標(biāo)，以及儲(chǔ)罐安全。