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化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案

VOCs是揮發性有機化合物，指常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點在260℃以下的有機化合物，或在20℃條件下蒸汽壓大于等于10 Pa具有相應揮發性的全部有機化合物。其主要危害有對神經、腎臟及肝臟都具有毒性，長期接觸對人體的皮膚、眼睛、鼻等具有刺激作用，會誘發免疫系統、內分泌系統及造血系統疾病，甚至致癌。在太陽光的照射下，會與其它物質如氮氧化物、硫氧化物發生光化學反應，形成2次污染，危害區域環境；部分VOCs易燃易爆，存在較大的安全隱患。

1 化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案罐區VOCs來源

儲罐在收油時，由于罐內油品體積不斷增加，罐內頂部氣體壓力不斷增加，當儲罐內壓力增大至罐頂呼吸閥壓力極，呼吸閥就會自動開啟將儲罐內的油氣體排至空氣中。儲罐中靜止存放的油品，在白天受太陽持續照射使油品溫度升高，造成油罐內氣體空間的油氣膨脹，加上油品受熱蒸發速度變快，罐內壓力不斷升高，當壓力達到呼吸閥高，油氣就會排出罐外造成大氣污染。

       儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。

化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案性能特點

1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節約能源，降低成本。

2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設定方便，可在連續經營的條件下進行。

3、壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。

4、采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小、反應迅速、控制精度高。

5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好、控制精度高。

6、氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高；

7、調節調壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。

2 VOCs治理的方法

石油化工行業根據工藝和存儲介質特性可采用不同的治理方法，目前廣泛采取的方法有冷凝法、吸收法、直接燃燒法、催化燃燒法、吸附法。

2.1 冷凝法

冷凝法是將產生的油氣直接引入到冷凝器中，經過冷凝器降溫，將溫度直接降到油氣中大部分物質的沸點以下，使其直接變為液態并回收。優點是能使絕大部分物質被回收；缺點是降到氣態物質的沸點以下，需要的能耗較大。

2.2 吸收法

吸收法是將油氣引入吸收劑中進行吸收凈化，吸收液飽和后進行處理、回收。優點是投資成本較低，工藝簡單；缺點是吸收劑需經常剛換，吸收劑也具有揮發性，不能達到預期效果。

2.3 直接燃燒法

直接燃燒法是將排出的油氣直接點燃，其中有害物質在高溫燃燒下轉變成無害的H2O和CO2。優點是工藝簡單；缺點是存在安全隱患。

2.4 催化燃燒法

催化燃燒法是對排出的油氣加熱，在催化劑的作用下燃燒后轉變成CO2和H2O。優點是比直接燃燒法安全，操作溫度低、效率高、能耗低、操作安全等。缺點是若氣體濃度大則存在安全隱患。

2.5 吸附法

吸附法是使有害氣體與多孔性固體接觸，使其被吸附在固體表面上的處理方法。優點是處理效率和回收率高；缺點是更換吸附劑成本較高。

化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案主要技術參數及性能指標:

 自力式氮封閥主要零件材料：

3 化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案工藝設計

首先對帶有呼吸窗的常壓輕質油儲罐進行改造，將原有呼吸窗進行焊接封堵，再給這些儲罐增加氮封系統，儲罐頂部裝設2臺呼吸閥、1個泄壓閥。氮封系統的設計是：往儲罐頂部通入DN80的氮氣管線，在罐頂的氮氣管線上增設2道閘閥，閘閥中部設置1個調節閥，開啟壓力為200 Pa，呼吸閥的正壓為1 600 Pa，負壓為-300 Pa，泄壓閥的開啟壓力為1 800 Pa。氮封系統儲罐壓力低于調節閥開啟壓力200 Pa時，調節閥會通過控制器傳輸的4～20 mA的電流來控制閥給儲罐沖壓，當壓力達到200 Pa以上，調節閥自動關閉。儲罐內壓力達到呼吸閥最大開啟壓力1 600 Pa以上，呼吸閥打開進行泄壓，若壓力持續升高至1 800 Pa以上，泄壓閥會開啟進行泄壓。由此可知，儲罐內壓力過高時會有油氣被排至大氣中，需對其進行處理。

通過對不同治理方法的分析，為滿足環境保護及安全衛生的要求，對VOCs治理可采用：低溫柴油回收+堿液吸收+催化氧化3條合成工藝路線。

3.1 低溫柴油吸收

創造低溫環境，讓吸收劑在低溫下吸收，可以使部分高沸點有機物直接冷凝為液體。在VOCs中有機硫主要組分為硫醇、硫醚、等有機硫化物，其中甲硫醇沸點5.9℃，二甲二硫沸點109.6℃，易溶于醇、醚、烴類等，不溶于水，由于有機硫分子中的巰基與難于與水分子形成氫鍵，因此，有機硫難以溶于水。但有機硫化物親油性較強，30℃時二甲二硫的蒸氣壓為4 600 Pa，在5℃時，其蒸氣壓1 170 Pa，從通過降低溫度，可減少有機硫化物的揮發濃度，另外有機硫化物更易溶于油品，針對有機硫化物性質特點，通過降低吸收油品溫度到0～15℃，在高效吸收塔內，可將廢氣中的有機硫化物吸收，從而能夠脫除油氣有機硫。

3.2 堿液吸收：

經過低溫柴油吸收后的油氣進入堿液吸收，目的是吸收無機物硫化氫，其沸點為-60.4℃，在柴油吸收塔中的吸收效果不理想，硫化氫不僅危害人身健康，而且污染環境。所以經低溫柴油處理后的尾氣再通過堿液吸收，來脫除硫化氫。

3.3 催化氧化

被低溫柴油吸收和堿液吸收工藝路線處理后，VOCs氣體中仍然有部分結構復雜的物質不能被處理，需對其采用催化氧化處理。為了降低油氣濃度，氣體進入反應器前補入空氣進行稀釋。進入催化氧化反應器中，油氣中剩余有機物在催化劑作用下，與空氣中的氧氣發生氧化反應，生成無污染的H2O和CO2，并釋放出大量的反應熱。

4 化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案效果分析

通過對處理后的尾氣進行取樣分析和在線監測，最終排放到大氣中的氣體苯不大于4 mg/m3、甲苯不大于15 mg/m3、二甲苯不大于20 mg/m3、非甲烷總烴不大于120 mg/m3。尾氣排放標準能夠達到《石油煉制工業污染物排放標準》（GB31570-2015）的排放要求。另外根據儲罐排出氣體濃度進行粗略估算，全年能夠收集烴類物質總量在400 t左右。

當儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。當微壓調節閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。

氮封裝置由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內反饋的壓開型微壓調節閥組成。氮氣壓力一般設為100mmH20，通過氮封裝置準確控制。

當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內壓力升至高于泄氮裝置壓力設定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氯裝置壓力設定點時，泄氮裝置自動關閉。當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內壓力上升，當罐內壓力上升至供氮裝置自動關閉。

化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案工作原理

供氮裝置結構，將設在罐頂的取壓點的介質經導壓管引入檢測機構（7）、介質在檢測元件上產生一個作用力與彈簧（8）、預緊力相平衡。當罐內壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，平衡破壞，使指揮器閥芯（6）打開，使閥前氣體經減壓閥（5）、節流閥（4）、進入主閥執行機構（3）上、下膜室，打開主閥閥芯（2）、向罐內充注氮氣；當罐內壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，關閉指揮器閥芯（6）、由于主閥執行機構中彈簧作用，關閉主閥，停止供氮。

泄氮裝置工作原理

泄氮裝置結構，該裝置采用內反饋結構，介質直接經閥蓋進入檢測機構（2)，介質在檢測元件上產生一個作用力與預設彈簧（3）預緊力相平衡。當罐內壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯（1）上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。

5化工原料罐氮封裝置VOCs優化方案 結束語

通過低溫柴油回收+堿液吸收+催化氧化處理工藝在煉油廠實際生產中的應用看出，該工藝處理完成后最后的排放物苯、甲苯、二甲苯及非甲烷總烴等污染物濃度均達到國家排放標準要求，可以對罐區產生的VOCs廢氣進行有效的綜合治理。