罐区油气挥发性有机物治理技术研究进展

近年来,随着人们对生态环境和空气质量的高度重视,对于我国这种石油消费大国而言,必须针对罐区油气采取治理措施。本文针对浮顶储罐和固定顶储罐探讨了VOCs源头治理措施,阐述了冷凝-吸附、膜-吸附、吸收-吸附等VOCs回收工艺的原理、技术特征和潜在问题。

近年来,我国大气污染防治力度不断提升,污染物控制范围逐步扩大,从最早的传统煤烟型粗颗粒污染控制逐渐过渡为以细颗粒物、臭氧为特征的复合型污染控制。研究表明,挥发性有机物(VOCs)对城市区域臭氧生成至关重要,是导致灰霾天气和光化学烟雾的重要前体物之一。因此,VOCs治理从大气污染防治工作的“边缘”走向“中心”,成为重中之重。

1 罐区VOCs挥发现状及来源

2015年中国成品油表观消费量为3.18亿t,同比增长5.3%,按照我国成品油储运过程中油气挥发系数约为0.8%计算,我国每年的油气挥发损失约为25.44×106t,折合人民币约127.2亿元。由此可见,油气回收拥有巨大的经济价值和潜在市场。

罐区VOCs主要来自于储罐的大小呼吸、清罐排空、罐区工作损耗、动静密封和开口管线泄露、非正常工况损耗等。储罐作为罐区最主要的VOCs排放源之一,主要有固定顶储罐、内浮顶储罐和外浮顶储罐等。2015年4月份我国环保部出台了《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)和《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)。

2 VOCs源头治理

2.1浮顶储罐源头治理

在《石化行业VOCs污染源排查工作指南》中浮顶储罐VOCs排放主要分为四部分:边缘密封损耗、浮盘附件损耗、挂壁损耗、浮盘接缝损耗。浮盘的选型和边缘密封均会显著影响储罐VOCs排放。浮盘一般分为浮筒式和浮箱式,由骨架、盖板、围板、量油导管护筒、防旋导管、自动通气孔、过渡护筒、浮力单元和密封装置等组成。

浮筒式各部分独立性较强,但浮盘下油气空间较大,降低了储罐利用率;浮箱式以箱体作为浮力单元和密封装置,从根本上消除了油气空间,阻绝气液传质现象,其损耗系数仅为浮筒式浮盘的1/6,且消除了浮力单元单一、粘结剂受浸润发生剥离的危险,但箱体为中空结构,箱体与箱体之间以连接板连接,整体强度与刚度、抗冲击力较弱,密封较差。

浮盘的边缘密封分为初级密封和二次密封。初级密封有泡沫馕式、液体镶嵌式、机械式和舌型密封四种。泡沫馕式密封将弹性泡沫装填在橡胶馕内,使橡胶囊充满环形间隙,从而达到密封效果,分为浸没式和非浸没式,其优点是工艺简单、成本低、适应性强、对储罐形变要求不高、不易卡盘;但安装复杂、不耐磨、易开裂,使用温度为-20℃~80℃,是应用较广的密封方式。

舌型密封属于弹性软密封,对材质要求高,工艺复杂,成本较高,但安装简便,密封效果较好,摩擦阻力也较小,对于要求高的场合,可以安装多层密封。对于大型浮顶储罐,为进一步减少油气挥发,会在初次密封上再加装一道密封装置,即二次密封。

2.2固定顶储罐源头治理

浮盘的边缘密封分为初级密封和二次密封。初级密封有泡沫馕式、液体镶嵌式、机械式和舌型密封四种。泡沫馕式密封将弹性泡沫装填在橡胶馕内,使橡胶囊充满环形间隙,从而达到密封效果,分为浸没式和非浸没式,其优点是工艺简单、成本低、适应性强、对储罐形变要求不高、不易卡盘;但安装复杂、不耐磨、易开裂,使用温度为-20℃~80℃,是应用较广的密封方式。

液体镶嵌式密封与泡沫馕式相比,可减少95%VOCs挥发量,但不耐高温、高寒,损坏后不易维修。机械式维护成本低、防火性好、能适应各种比重油品,但对储罐形变要求高、适应性差,目前已较少使用。舌型密封属于弹性软密封,对材质要求高,工艺复杂,成本较高,但安装简便,密封效果较好,摩擦阻力也较小,对于要求高的场合,可以安装多层密封。

对于大型浮顶储罐,为进一步减少油气挥发,会在初次密封上再加装一道密封装置,即二次密封。

在初、二次密封之间会形成一定的空间,储罐分类信息结构缺点顶部结构与罐体采用焊接方式连接,顶部固定,分为拱顶罐和锥顶罐挥发量大在固定顶罐的基础上罐内再加一个密封的平顶,一般与罐内液体相接触造价高,内浮盘检修不便,浮盘易出现运行故障,边缘密封腐蚀严重外浮顶是指随液位的升降而上下移动、没有与罐壁相焊的罐顶不能抵御风雪沙等环境破坏,油品易掺入杂质,损坏油品质量适用范围小容量,蒸气压较低的稳定重质油品、废油废液、高温产品大容量,储存成品油、蒸气压较高,挥发性较强的轻质油品,如汽油、石脑油、航空煤油和甲醇、芳烃类产品用作大型原油、重质油等高沸点常压油品储罐优点能抵御风雪沙等环境破坏,工艺简单,造价低挥发量最小,能抵御风雪沙等环境破坏,防止空气氧化,保证油品质量,降低燃爆风险,不留气体空间,减少罐壁腐蚀,无需日常维护节省空间,无气体空间,较之固定顶罐挥发量减少约80%,降低燃爆风险名称固定顶储罐内浮顶储罐外浮顶储罐挥发性有机液体储罐选型要求真实蒸气压储罐类型密封要求压力储罐/内浮顶罐液体镶嵌式机械式鞋型双封式外浮顶罐双封式,且初级密封为液体镶嵌式、机械式鞋型固定顶罐安装密闭排气系统和有机废气回收或处理装置P≥76.6kPa5.2kPa≤P<27.6kPa(V≥150m3)27.6kPa≤P<76.6kPa(V≥75m3)冯健飞等罐区油气挥发性有机物治理技术研究进展,有对储罐内壁要求不高、防腐层无损害、保护初次密封免受阳光、风、雨雪、沙石的破坏等优点。

免责声明:文章/图片来源于互联网

转载声明:枣庄节能监察网http://www.zzjnjc.cn