摘要 ：分析某煉化企業中間罐區 16 臺儲罐的基本情況。根據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路線。設計了儲罐氣相空間聯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低壓瓦斯系統進行回收。

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

    為此國務院印發了關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〔2013〕37 號）。為貫徹落實《大氣污染防治行動計劃》，切實改善空氣質量，大力推進石化行業對揮發性有機物（VOCs）的污染治理，根據《石化行業揮發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《石油煉制工業污染物排放標準》（GB31570-2015）、《石油化學工業污染物排放標準》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有中間原料罐區的儲罐開展罐頂氣治理。

    1 某煉化企業中間原料罐區儲罐基本情況
    某煉化企業中間原料罐區共有儲罐 16 臺，形式為拱頂 + 氮封和內浮頂 + 氮封，總容積 24 200 m3 當儲罐進料或環境溫度升高時，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，并造成大氣環境污染。中間原料油罐區儲罐基本情況見表 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。但對于整個罐區而言，當罐區各

    儲罐氣相空間相互聯通后，正常生產情況下，進出罐區的物料量基本是平衡的。

    罐區封閉后，排氣量大小主要與罐區氣相空間大小、物料組成、光照、晝夜溫差等因素有關，排氣具有間歇性，排氣量具有不穩定性，屬非定值排放。小呼吸排氣主要發生在日出至正午時段，每天歷時 6 h 左右，主要原因是罐內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量的氣體分子數。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，罐內氣相空間的分子數逐漸減少，壓力也逐漸降低。當壓力降至罐區排氣停止排氣壓力后，罐內將形成新的壓力平衡，罐頂氣也排放停止。可以說，小呼吸排氣是氣相空間氣體分子數夜間累積、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排放。

    根據罐區介質來源、罐區運行模式、儲罐罐容、儲液率、及溫度場變化等參數估算。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# 中間罐區小呼吸排氣量變化表見表 2。

    從表 2 可知，該罐區儲罐小呼吸排氣量存在較大變化。當罐區處于高位運行時，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生的情況，即罐區只進水不出水時的較大氣量 475 m3/h，本項目廢氣處理規模不應＜ 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，廢氣處理規模應為 1 300 m3/h。裝置運行過程中，處理氣量應能夠跟隨氣量變化，以便應對不同工況下的廢氣量，即設置三臺 450 m3/h 真空泵，其總量滿足較大呼出油氣量的要求，同時正常生產時只需要開兩臺真空泵就可以滿足生產要求，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成的。根據儲罐泵輸出量，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 罐頂氣治理工藝設計
    3.1 工藝技術選擇
    目前國內應用較為廣泛的磁翻板液位計方法有冷凝發、吸附法、膜分離法、催化燃燒法、熱力焚燒法以及生物技術、等離子體技術、紫外光高級氧化技術和“組合技術”等等。但這些技術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外現狀的考察，綜合工藝技術、車間管理、現場布局、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進行回收，此技術運行能耗低、維護量小、系統簡單，可以有效的控制排放指標。技術路線為 ：同類儲罐罐頂氣連通 + 廢氣收集 +液環真空泵增壓后送入低壓瓦斯管網。

    3.2 儲罐罐頂氣相連通流程
    為避免不同介質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不同介質分為五組。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置開關閥 ； T204、T215 兩臺內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置開關閥 ；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置開關閥 ；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置開關閥 ；T211 中間輕污油罐列為一組，在儲罐油氣線設置開關閥 ；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置開關閥 ；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置開關閥（圖 1）。

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

    3.4 安全措施
    對現有儲罐氮封設施進行完善，保證各罐區氮封系統的合理設置及有效運行。在每個儲罐罐頂增設 2 套壓力變送器，保證其儲罐罐頂壓力實時監測。按照 SH/T3007 規范要求新增儲罐罐頂呼吸閥數量。相同油品儲罐之間設置有氣相連通管道，為免火災工況下各儲罐之間相互影響，每臺儲罐出口均設置阻火器。阻火器選用阻火性能良好的產品，且阻力降不應＞ 0.3 kPa。在每臺儲罐罐頂廢氣出口線阻火器后安裝 1 臺開關閥，在正常運行狀態下通過各自儲罐罐頂壓力來聯鎖開關。還可以通過 DCS 遠程控制開關，作為應急安全切斷閥。在每臺儲罐罐頂廢氣出口線阻火器后安裝 1 臺開關閥，具有手動操作功能，可在 DCS 遠程控制開關，并在控制室設置緊急停車按鈕。 在水環式真空泵出口管線安裝氧氣在線檢測儀器 2 臺，實時監測儲罐內及進低壓瓦斯系統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鎖，當氧氣濃度達到 2% 高濃度值時報警，關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%設定要求時，真空泵出口管道去低瓦控制閥打開，同時關閉真空泵出口管道放空控制閥。氧氣濃度監測信號引入控制室，以便實時監測。控制室設氧氣濃度超標報警儀。以上措施確保回收系統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鎖，保護油氣回收系統正常運行。在去低壓瓦斯的開關閥后設置壓力變送器，通過開關閥閥后壓力檢測，當壓力＞53 kPa 時，開關閥切斷。防止火炬氣體倒流。

    4 效益分析
    1# 中間罐區年 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。增設惡臭治理設施后，首先具有環保效益，減少廠內惡臭及 VOCs 濃度，改善環境，提升空氣質量。其次具有較好經濟效益，每年為公司節約 磁翻板液位計費用 34.95 萬元。