炼化企业常压储罐的VOCs回收治理

炼化企业常压储罐的VOCs回收治理

康建强

甘肃一安建设科技集团有限公司 甘肃省兰州市  730060

摘要：焦化企业各生产工艺环节均有不同程度的大气污染问题，来自化产车间及储罐区的各种有机废气泄漏及无组织排放，其成分含有硫化合物（硫化氢）、氨氮化合物（氨）、少量的氰化物以及苯、甲苯、二甲苯、甲醇、苯并[a]芘、酚类等挥发性有机气体（VOCs）。为了降低各种废气对人体健康产生的危害，完成回收治理系统的进一步升级改造，对炼化企业常压储罐的VOCs回收治理进行研究，以供参考。

关键词：炼化企业;常压储罐;VOCs;回收治理

引言

近年来，随着国家政策、法律、法规及相关规范的要求，石化仓储企业应加强推进挥发性有机物污染治理，对甲B、乙类储罐全部实现挥发性有机物有组织收集处理，大幅减少VOCs排放，以促进环境空气质量改善，为打赢蓝天保卫战做出贡献[1]。但是，石化仓储企业存在甲B、乙类介质种类多、占地范围广等问题，因此如何实现对这些储罐油气（VOCs）的安全、有效地收集显得至关重要。

1化产工段工艺流程及VOCs产生环节

1.1化产工艺流程

从焦炉出来的荒煤气送至冷鼓工段冷却后，将煤气与焦油、氨水实现初步分离。冷却后的煤气进入电捕焦油器，最大程度脱除煤气中的焦油雾滴(≤20mg/m3)后，经离心鼓风机加压后进入硫铵工段。煤气经预热器加热至80℃进入硫铵饱和器，使其中的氨被母液中的硫酸所吸收生成硫酸铵，随后煤气进入洗脱苯工段，80℃煤气经终冷器冷却至27℃，经洗油吸收苯后进入脱苯塔，重、轻苯经脱苯塔分离后由输送泵分别送往综合罐区。随后煤气被送至脱硫工段，依次进入湍球塔、脱硫塔、再生塔，再生塔顶部产生的硫泡沫加压后送至熔硫釜生产硫磺外售；脱硫液送至脱硫提盐装置，经脱色、蒸发、浓缩、冷却、结晶、分离后得到粗盐结晶，脱硫后的煤气送入20000m3煤气柜。

1.2VOCs产生环节及不同环节的成分分析

涉及VOCs排放环节及成分如下：（1）化产车间的冷鼓工段间歇性排放废气，主要含有氨、硫化氢、萘、酚类、氰化氢、苯、苯并[a]芘等。（2）化产车间的硫铵干燥工段排放工艺废气，成分与硫铵工段一样，物质比例略有差别。（3）化产车间的脱硫再生塔排放恶臭气体，气体中含有少量硫化氢和氨。（4）化产车间的洗苯、脱苯工序排放有毒气体，主要为苯、甲苯、二甲苯等物质。（5）化产冷鼓机械化澄清槽等持续性无组织排放，产品贮罐包括焦油储罐、苯贮槽（罐）、洗油储罐等放散气，主要污染物为氨、硫化氢、萘、酚类、氰化氢、苯、甲苯、二甲苯等。（6）化产车间脱硫工段生产硫磺的无组织排放口，主要污染物为少量硫化氢和氨。（7）提盐工段生产过程中无组织排放，主要污染物为甲醇（提盐使用甲醇作溶剂）。（8）甲醇车间中间罐区间歇性废气排放，主要污染物为甲醇。（9）生化处理工段好氧池及各污水池的废气排放，含硫化氢、氨、苯、酚、硫醇等。

2常压储罐挥发性油气VOCs回收治理

2.1常压储罐挥发性油气回收治理方向

为降低常压储罐罐顶油气浓度，减少储罐内油气的挥发，对常压储罐所产生的挥发性油气进行回收治理;为此，组织安全技术专家、设计院人员、公司技术部人员、公司安全部门人员及一线部门操作人员等形成团队，对该常压储罐挥发性油气回收治理项目意向进行论证分析。在进行论证分析的过程中，发现常压储罐的油气挥发主要是由于储罐罐壁顶部的天窗及传统的浮筒式浮盘甲板与浮筒间存在的油气空间四周密封蒙皮搭接处不紧密所造成的;经过讨论总结，决定从两个方向进行该企业常压储罐挥发性油气回收治理:一是从产生挥发性油气的源头进行治理;二是对产生的挥发性油气进行回收治理。

2.2常压储罐挥发性油气的源头治理

为进一步做好挥发性油气的源头治理，引进了先进的氮气密封理论。氮气密封是指利用氮气分子量比挥发性油气的分子量小，在储存罐区引进了氮气，在常压储罐罐顶与全接液浮盘之间注入氮气，使其气相空间上层为氮气，形成氮封，并采用自动仪表与储罐内压降形成连锁控制氮气的注入与停注，即当储罐内压力超过限值后，罐内向外呼出的气体首先是氮气，只有气相空间上层的氮气都呼出后，油气才能被呼出;而罐内压力下降时，罐内压力远传仪表将压降信号传递到DCS控制站，激发氮气控制仪表与储罐内压降形成的联锁，此时联锁打开氮气控制仪表注入罐内氮气，此方式避免了空气进入罐内，杜绝了储罐顶部压力下降时大量空气进入储罐内引起着火爆炸的安全隐患;同时氮封还使常压储罐的罐顶气相压力保持在微正压，储罐内产品与外界完全隔绝，避免了自然通风损耗，防止储罐内产品因接触空气氧化或因轻组分挥发损失发生质量变化或受到污染。

2.3冷凝回收治理工艺

将丙酮及甲醇储罐区的大呼吸、小呼吸及罐顶气气相回收后，分别由风机送入冷凝回收设施。罐顶气气相管道和风机出口均设有阻火器，油气在冷凝回收设施内先经管壳预冷器和回热预冷器被冷却至5℃左右，冷凝出部分液相油品；然后进入一级、二级冷箱，分别被冷却至–25℃、–50℃（甲醇为–30℃），再析出一部分液相油品；分离出油后的低温油气再依次回到第一级冷凝箱、回热预冷器进行回热交换，温度回升到20℃左右出冷凝回收设施。冷凝所产生的油品被排至集油罐，集油罐油品达到设定液位时，自动启动输送泵，使所回收的丙酮、甲醇分别输送至丙酮储罐与甲醇储罐。

2.4催化氧化治理工艺

冷凝回收设施的不凝尾气送至催化氧化设施的VOCs均化罐，均化后的废气进入下一级的组合反应器，均化后的废气进入组合反应器，组合反应器包括换热器、108kW电加热器、催化燃烧反应器3个主要单元；废气经过换热器和加热器后，可以达到催化燃烧反应温度；在催化燃烧反应器中，废气中的有机物在催化剂作用下，与氧气发生氧化反应，生成H2O和CO2，并释放出大量的反应热。处理后的气体携带大量的热量，通过换热器将热量传给处理前的废气，使废气加热；处理后的气体经充分回收热量后，经排气筒排放到大气中。

3储罐VOCs收集系统

储罐需进行密闭改造，设置氮封系统，氮气管道自各罐组氮气主管接出，自罐顶接入各储罐，正常情况下，氮封阀设定压力为0.2~0.5kPa。储罐罐顶要增设置气相管，气相管上设置单呼阀，单呼阀工作压力区域不能与呼吸阀、氮封阀的工作压力区域有交集，即单呼阀全开启向收集管道排放VOCs时，呼吸阀不能动作产生泄漏，氮封阀也不能动作向储罐内补充氮气。罐顶还配套压力变送器及就地压力表，压力变送器设置上、下限报警，当罐顶气相压力达到设定值导致呼吸阀动作时DCS系统中报警。为降低安全风险，每台储罐的单呼阀后均设置阻爆轰型阻火器和远程控制切断阀（电动阀），紧急状况下，中控室能远传控制关闭切断阀。

结束语

近年来，污染、破坏生态环境事件时有发生，严重破坏了人居环境，对人们的生存活动空间造成了极大的破坏。为打造一个人类宜居的环境，避免环境事件的发生，国家对环境的要求越来越高，生态文明发展观的提出，给企业提供了新的发展理念与要求;当前炼化企业储罐中，常压储罐的大、小呼吸是不可避免的，导致罐区连续出现油气的挥发。据统计，炼化企业罐区储罐大、小呼吸是导致罐区油气挥发的主要原因，其产生的油气蒸发损耗占油品储运及炼化生产过程总损耗量的60%以上，蒸发损耗的油气不仅给企业带来了巨大的经济损失，且造成环境污染，另外VOCs是形成颗粒物和臭氧的前体物，对气候变化有巨大影响。因此，对储存环节常压储罐损耗的油气采取一系列的工艺技术进行了回收治理，以满足国家对炼化企业挥发性有机物的排放要求。

参考文献

[1]段卫平.焦化厂VOCs环保深度治理的探索与实践[J].天津冶金,2021(03):74-77.

[2]倪志强.石化企业罐区VOCs治理技术发展与应用[J].炼油与化工,2020,31(04):12-15.

[3]尚志宏.基于LDAR技术的VOCs污染治理应用研究[D].长安大学,2018.