油品储罐区废气减排方法及治理技术的研究

陈玮娜

(中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津　300271)



油品储罐区废气减排方法及治理技术的研究

陈玮娜

(中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津300271)

分析了炼油部油品储罐区废气发生的原因，由于密封不严、“大呼吸”、“小呼吸”、外界条件的改变都会引起储罐区废气的发生。针对废气的发生方式介绍了废气的减排方法。要减少油品废气的排放应该定期检查储罐的密封性；选择一天当中温度低温差下的到时候进行进出油操作；采用氮封系统；安装呼吸阀挡板；给罐区加涂隔热涂料。采用罐顶互联减排-废气治理工艺路线，将罐顶互联，采用燃烧法、吸附法、吸收法、冷凝法进行废气治理。将油气进行回收是最好的治理方案，首先要脱硫，然后是对有机烃进行回收，转化，低温馏分吸收-脱硫工艺是目前推广的脱硫技术。油气回收应采用吸收-解吸，吸附-冷凝相结合的工艺。

油气；蒸发损耗；治理技术

在油品储存过程中，由于工艺技术、设备和操作条件等方面的原因，使油品中较轻的组分逸出，会造成三方面的影响:(1)由于废气中含有硫类，烃类物质，对环境造成污染；(2)由于逸出的轻组分是产品组成的一部分，从而对成品油质量的影响，造成了经济损失严重；(3)逸出于大气中的油品废气超过了一定的浓度，会在局部地区积聚，从而构成潜在的火灾危害，如果操作不当，会酿成大祸。

1　废气发生的原因

由于油品较轻组分的挥发，油蒸气大量的逸入大气，造成油品量的损失，为自然蒸发损耗。由于设备自身原因，以及技术操作不当，管理不善造成的损失为事故性损失。蒸发损耗是油品损耗中最大的一种，油品的蒸发损耗与油品的性质、密度、储存条件(液面面积、储存压力、储存温度、气体空间大小、外界大气温度)、作业环境等因素有关[1]。废气发生的原因主要有以下几个方面：

1.1“小呼吸”损耗

储罐“小呼吸”损耗，是指因储罐温差压力变化而使油品蒸发损耗。储油罐中静止储存的油品，白天受太阳热辐射使油温升高，引起上部空间气体膨胀和油面蒸发加剧，罐内压力随之升高，当压力达到呼吸阀允许值时，油蒸汽就逸出罐外造成损耗。夜晚或暴雨天气等使罐区储罐温度下降，罐内气体收缩，油气凝结，罐内压力随之下降，当压力降到呼吸阀允许真空值时，空气进入罐内，使气体空间的油气浓度降低，又为温度升高后油气蒸发创造条件。这样反复循环，就形成了油罐的“小呼吸”损耗。

由此可见，影响“小呼吸”损耗的主要因素有：温差变化大，油品损耗大；储罐容量大大，储罐截面积大，油品损耗大；压力变化大，油品损耗大；油罐内油品的少，造成的油品损耗较大。

1.2“大呼吸”损耗

“大呼吸”是指储罐物料在装卸过程中出现的损失部分，这是油罐进行收发作业所造成。当油罐进油时，由于罐内液体体积增加，罐内气体压力增加，当压力增至呼吸阀压力极限时，呼吸阀自动开启排气。当从油罐输出油料时，罐内液体体积减少，罐内气体压力降低，当压力降至呼吸阀负压极限时，吸进空气。这种由于输转油料致使油罐排除油蒸气和吸入空气所导致的损失叫“大呼吸”损耗。

影响“大呼吸”损耗的主要因素有：油品性质，油品密度越小，轻质馏分越多，损耗越大；收发时进油、出油速度越快，损耗越大；油罐耐压性能越好，呼吸损耗越小[2]。

1.3密封不严

油罐或传输管线密封不严，存在跑、冒、滴、漏等现象，油品均容易挥发造成损耗。

2　减少废气排放的方法

2.1使用内浮顶罐

内浮顶储罐，在其内部轴心线上安装一轴，以其剖面大小置放一个由特殊的轻质材料制作的顶盖，它可以随内部的物体的增多或减少而上下移动，起到限制作用。内浮盘浮于液面上，浮顶与液面间基本上无气体空间存在，即浮顶将液面与空气隔开，大大减少了油品液面的蒸发表面[1]。

内浮顶罐兼有固定顶罐和浮顶罐的优点，既能降低蒸发损耗，又可防止雨雪沙尘等侵入，适用于质量要求严格的挥发性油品的储存。

2.2采用氮封系统

利用氮气补充油罐内气体空间，不但减少油品损耗，防止空气污染，而且可以保证油品质量和储罐安全(含硫油品在罐内形成FeS导致自燃事故的发生)[1]。将油品储罐直接用管线连接，氮封系统可以同时控制几个罐。管线上安装单向阀，以防倒流，油罐之间互不影响。为防止火灾事故殃及气体储罐，一般在罐间安装阻火器。同时安装呼吸阀挡板，可以较少呼吸损耗。

2.3油品集中储存

由于油品储罐中油品的多少会造成“小呼吸”损耗，油品在储存过程中储罐液位高，油气空间，这样就可以降低小呼吸损耗。

2.4罐区加涂隔热涂料

加涂隔热涂料可以有效的改善因日照引气的升温和传热，减少小呼吸产生的损耗，有效的减少了用水喷淋降温的次数，节约水电费，节省维修费用，延长设备使用寿命。目前凉凉隔热胶和HD控温胶是具有良好隔热性能的涂料[1]。

2.5定期检查，优化操作

油罐的取样作业应尽可能在一天中温度较低的时候进行。做好对管线阀门定期的巡检，做好，跑、冒、滴、漏的排查，减少安全隐患，开展“泄漏检测与修复”技术改造。

3　废气治理技术

油品罐区为炼油厂最主要的废气污染源，废气中的污染物主要有非甲烷总烃、苯系物、硫化物、硫醇、硫醚等。其治理技术主要有：燃烧法、吸附法、吸收法、冷凝法。

3.1燃烧法

将油品储罐罐顶相连，将呼吸气集中收集，将废气燃烧后，从而达到大气排放标准，处理后的废气可直接进行排放。燃烧法分为直接燃烧法。热力燃烧法和催化燃烧法。目前国内许多炼化企业采用催化燃烧法。催化燃烧是借助催化剂在低温下，实现对可燃物的完全氧化，在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，加快反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的温度下发生燃烧，并氧化分解为二氧化碳和水。但是该方法对进口总有机硫含量有要求，超出要求值会导致催化剂中毒失效，在实际应用中，受不同用品的影响，总有机硫含量可能会超出控制指标，从而对催化剂有影响。

燃烧法是一种较为古老传统的废气治理方法，将废气同一收集燃烧，到符合大气排放标准后排放。依据目前的对环境治理的要求，这中方法对大气仍然造成危害，正在逐渐被新的技术所取代。

3.2吸附法

吸附法的净化原理是通过活性炭、负载金属离子的脱硫剂或改性活性炭对污染组分净化。其工艺流程为废气通过风机进入两级吸附罐吸附，吸附后的废气达标排放[4]。吸附法常使用的吸附剂为活性炭，使用方便，操作简单，但是由于吸附剂一次性使用，需要定期更换，造成了操作费用的升高。

目前有研究将吸附法与油气回收发配合使用可以达到最佳效果。在吸附后再配合解吸的过程，将被吸附的组分重新释放出来，解吸的饱和油气通过分离罐分离，分离后的油气进入装置重新处理。从而达到油气循环再利用的目的。

3.3吸收法

吸收法有碱液吸收法，吸收氧化法，低温馏分油吸收-脱硫法，低温馏分油临界吸收-脱硫工艺。

碱液吸收是采用氢氧化钠溶液或其它碱性溶液通过多级吸收反应器净化废气中的硫化物，适用于硫含量较低的场合。氧化剂吸收法是向氢氧化钠溶液中添加次氯酸钠，不但对对烃类没有净化效果，另外，氯离子有很强的腐蚀性，不建议使用。

低温馏分吸收-脱硫工艺是罐顶废气压力汇总管中废气压力达到设定值时，废气通过自动启动装置引气设备进入分液罐，分离出液态烃，然后进入吸收塔吸低温吸收后，可净化废气中的大部分硫化物和烃类，再经过脱硫反应器，脱除硫化物，最终达到排放的目的[5]。低温馏分油临界吸收-脱硫工艺较低温馏分吸收-脱硫工艺能更好的净化废气中的烃类物质。这两种工艺可以净化废气中任何浓度的硫化物。

3.4冷凝法

冷凝法是目前国内外油气回收所采用的主要方法之一。冷凝法是利用多级连续冷凝的方法，降低回收的油气温度，使之液化，从而达到回收的目的。其制冷多采用液氮制冷，经过多级冷却，冷凝，将99%的有机挥发气转化为液体，进行回收。该方法降低了有机挥发物对大气的排放污染，有效的对其进行了回收利用。但是该方法处理的前提是将废气中的有机硫化物进行处理。所以如果结合吸收-冷凝法，对废气中的有机硫先进性有效的处理，再将剩余的有机挥发物进行冷凝回收，炼厂储罐呼吸气就能得到有效的治理。

4　结　论

炼厂油品罐区储罐油品蒸发产生的废气是炼厂的主要污染源，其产生的跟储罐的密封度、进出油品、温度、压力等有关。要减少油品废气的排放应该定期检查储罐的密封性；选择一天当中温度低温差小的到时候进行进出油操作；采用氮封系统；安装呼吸阀挡板；给罐区加涂隔热涂料。

罐区废气治理采用的技术为罐顶互联减排-废气治理工艺路线。其治理技术主要有，燃烧法、吸附法、吸收法、冷凝法。燃烧法已经达不到环境的要求，正在逐渐被新的技术取代。

由于炼厂油品储罐废气其成分中含有有机硫和有机烃类，最佳处理方案为气体不被排放大气造成污染。这就要先将废气中的有机硫除去，剩余的有机烃类回收，重新回到装置转化处理。所以在处理废气时使用单纯的吸收法、吸附法、冷凝法是不能达到效果的。许多研究都是针对有机硫的处理，对于有机硫的处理使用低温馏分吸收-脱硫工艺已初见成效。针对有机烃类回收这方面还在探索阶段。笔者认为，若要更好的处理油品储罐废气，除了在污染源头通过各种技术手段减少废气的排放外，对于排放的废气要采用回收利用的方法，单一的技术只能解决一方面的问题，要几种技术相结合，比如吸附-解吸，吸收-冷凝相结合的方法，从而达到回收利用的目的。即节省资源，又不会造成污染，预防危害的发生。

[1]姚建军.轻质油品储罐氮封系统的分析与研究[J].广州化工,2013,41(20):136-139.

[2]苏建海.油品储罐的蒸发损耗成因、计算及对策[J].广州化工,2009,37(7):169-171.

[3]祖爱生,卞金信,吴大军.隔热涂料在轻质油品储罐上的应用[J].节能技术,2000,18(3):46-47.

[4]郭兵兵,华秀凤,朴勇,等.低温柴油吸收工艺在高温油品储罐罐顶废气净化中的应用[J].安全、健康和环境,2014,14(10):30-33.

[5]郭兵兵,刘忠生,王海波,等. 炼油厂恶臭废气综合治理技术的研究 I.酸性水罐区和轻质油品中间罐区废气治理技术[J].石油炼制与化工,2014,45(9):95-100.

Research on the Method and Technology of the Waste Gas Emission Reduction in Oil Storage Tank Area

CHENWei-na

(Tianjin Branch, The Research Institute of SINOPEC Co., Ltd., Tianjin 300271, China)

The causes of the waste gas in the oil storage tanks in the oil storage tank were analyzed. The occurrence of the waste gas in the tank area was caused because the sealing was not strict, with the "big breath", "the small breath" and the outside conditions. The exhaust gas emission reduction method was reviewed. To reduce oil waste gas emissions, we should regularly check the tank sealing, choose the day temperature difference came to import and oil operations and the nitrogen sealing system, install respiratory baffle valve, with the proper tank insulation coating. Using the technology of the treatment process of the interconnection of the top of the tank roof, the roof of the tank was connected with the combustion method, adsorption method, absorption method and condensation method. The oil gas recovery was the best treatment plan, the process that first desulfurization, and then organic hydrocarbon recovery, transformation, low temperature absorption-desulfurization was the currently promotion of desulfurization technology. The oil and gas recovery process should be absorption and desorption, adsorption and condensation.

oil gas; waporization loss; management technology

陈玮娜(1982-)，女，工程师，主要从事环保技术研究。

X506

B

1001-9677(2016)02-0028-03