摘要 ：分析某炼化企业中间罐区 16 台储罐的基本情况。根据储罐的运行情况确定各储罐的呼吸量，选定罐顶气治理的工艺技术路线。设计了储罐气相空间联通流程及气相回收增压输送流程，完善安全措施。将罐顶废气收集并送入厂内低压瓦斯系统进行回收。

    随着我国工业化、城镇化的深入推进，经济快速发展和能源消耗的迅速攀升，中国的石油资源供应日趋紧张。同时油品在储运、生产过程中存在大量的油气挥发，给油气资源带来较大的损失并造成了很大的环境污染，大气污染防治压力继续加大。

    为此国务院印发了关于大气污染防治行动计划的通知《大气污染防治行动计划》（国发〔2013〕37 号）。为贯彻落实《大气污染防治行动计划》，切实改善空气质量，大力推进石化行业对挥发性有机物（VOCs）的污染治理，根据《石化行业挥发性有机物综合整治方案》的要求“对具有回收价值的工艺废气、储罐呼吸气和装卸废气进行回收利用”；同时根据《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）、《石油化学工业污染物排放标准》GB31571-2015、《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996 中对大气污染物排放控制指标的要求。某炼化公司需要对现有中间原料罐区的储罐开展罐顶气治理。

    1 某炼化企业中间原料罐区储罐基本情况
    某炼化企业中间原料罐区共有储罐 16 台，形式为拱顶 + 氮封和内浮顶 + 氮封，总容积 24 200 m3 当储罐进料或环境温度升高时，储罐气相压力升高，罐顶气相达到起跳压力时呼吸阀开启，VOCs 废气无组织放空直排大气，会造成部分气相物料损失，并造成大气环境污染。中间原料油罐区储罐基本情况见表 1。

    2 各储罐呼吸量的确定
    2.1 储罐罐顶排放量
    罐顶气排放量通常由大呼吸和小呼吸构成的。大呼吸是由进出罐物料量不平衡引起液位波动造成的 ；小呼吸是指昼夜温差引起罐内物料体积变化造成的。对于单个储罐而言，液位波动引起的大呼吸排气是不能忽略的，也是储罐的主要排气。但对于整个罐区而言，当罐区各

    储罐气相空间相互联通后，正常生产情况下，进出罐区的物料量基本是平衡的。

    罐区封闭后，排气量大小主要与罐区气相空间大小、物料组成、光照、昼夜温差等因素有关，排气具有间歇性，排气量具有不稳定性，属非定值排放。小呼吸排气主要发生在日出至正午时段，每天历时 6 h 左右，主要原因是罐内气液平衡和罐顶气相空间温度变化引起的。夜间，气相空间温度接近或略低于液相温度，易挥发组分在夜间达到低温度下的气液平衡，使罐顶气相空间累积一定数量的气体分子数。白天从日出开始，罐顶气相空间因阳光照射而升温，罐顶气开始受热膨胀，压力升高。当压力达到排气压力后，储罐将向外界排放气体。随着罐顶气排放量的增加，罐内气相空间的分子数逐渐减少，压力也逐渐降低。当压力降至罐区排气停止排气压力后，罐内将形成新的压力平衡，罐顶气也排放停止。可以说，小呼吸排气是气相空间气体分子数夜间累积、昼间释放的必然过程，排气过程具有时间性，排气量具有可变性，并且仅在白天的一段时间内排放。

    根据罐区介质来源、罐区运行模式、储罐罐容、储液率、及温度场变化等参数估算。在天气晴朗的气象条件下，每天小呼吸平均排气量约为 143~418 m3/h 左右，较大气量为 257~752 m3/h，较小气量为 0 m3/h。1# 中间罐区小呼吸排气量变化表见表 2。

    从表 2 可知，该罐区储罐小呼吸排气量存在较大变化。当罐区处于高位运行时，小呼吸排气量较小 ；低液位运行时，小呼吸排气量较大。本项目装置设计，小呼吸气量按低位运行时的较大气量 752 m3/h 考虑，同时考虑小呼吸与大呼同时发生的情况，即罐区只进水不出水时的较大气量 475 m3/h，本项目废气处理规模不应＜ 1 227 m3/h。

    考虑到大呼吸进料量、低液位时小呼吸排气量，并考虑到余量，废气处理规模应为 1 300 m3/h。装置运行过程中，处理气量应能够跟随气量变化，以便应对不同工况下的废气量，即设置三台 450 m3/h 真空泵，其总量满足较大呼出油气量的要求，同时正常生产时只需要开两台真空泵就可以满足生产要求，其中一台作为备用。

    2.2 储罐罐顶吸入量
    储罐吸入量通常是由储罐输出量和温变引起的小呼吸量构成的。根据储罐泵输出量，即较大输出量 310 m3/h。以上 16 台储罐总罐容为 24 200 m3，根据本地气象昼夜温差，按较苛刻条件（8 h降温 20 ℃，气相容积率按 50%）考虑，即平均每小时吸入量约为 103 m3/h。氮气补气量约为 413 m3/h。

    3 罐顶气治理工艺设计
    3.1 工艺技术选择
    目前国内应用较为广泛的磁翻板液位计方法有冷凝发、吸附法、膜分离法、催化燃烧法、热力焚烧法以及生物技术、等离子体技术、紫外光高级氧化技术和“组合技术”等等。但这些技术普遍存在运行能耗较高、维护量较大的问题。通过对多种油气回收工艺的分析以及 磁翻板液位计方法国内外现状的考察，综合工艺技术、车间管理、现场布局、投资估算等多种因素，拟采用罐顶气收集增压送入低压瓦斯管网进行回收，此技术运行能耗低、维护量小、系统简单，可以有效的控制排放指标。技术路线为 ：同类储罐罐顶气连通 + 废气收集 +液环真空泵增压后送入低压瓦斯管网。

    3.2 储罐罐顶气相连通流程
    为避免不同介质储罐罐顶气通过大小呼吸带来的相互污染，将其储罐罐顶气相连通根据不同介质分为五组。T201、T202 两台拱顶柴油罐列为一组，将每台储罐罐顶油气线进行集合，在单台储罐油气线和集合管线上分别设置开关阀 ； T204、T215 两台内浮顶焦化柴油罐列为一组，将每台储罐罐顶油气线进行集合，在单台储罐油气线和集合管线上分别设置开关阀 ；T203、T205、T206 三台汽油罐列为一组，将每台储罐罐顶油气线进行集合，在单台储罐油气线和集合管线上分别设置开关阀 ；T207、T208、T209、T210 四台直馏石脑油储罐列为一组，将每台储罐罐顶油气线进行集合，在单台储罐油气线和集合管线上分别设置开关阀 ；T211 中间轻污油罐列为一组，在储罐油气线设置开关阀 ；T212、T225 两台重污油罐列为一组，将每台储罐罐顶油气线进行集合，在单台储罐油气线和集合管线上分别设置开关阀 ；T213、T214 两台加氢石脑油罐列为一组，将每台储罐罐顶油气线进行集合，在单台储罐油气线和集合管线上分别设置开关阀（图 1）。

    3.3 气相回收增压输送流程
    将同类介质气相集合管汇总后进入油气回收总管，引至水环式真空泵通过增压后送入低压瓦斯系统。水环式真空泵入口总管线设置压力变送器，通过管线压力控制水环式真空泵的运行。真空泵机组进出口设置有跨线，跨线上设置有调节阀组，通过真空泵跨线调节阀开度，稳定其真空泵入口压力，使其真空泵稳定运行（图 2）。

    3.4 安全措施
    对现有储罐氮封设施进行完善，保证各罐区氮封系统的合理设置及有效运行。在每个储罐罐顶增设 2 套压力变送器，保证其储罐罐顶压力实时监测。按照 SH/T3007 规范要求新增储罐罐顶呼吸阀数量。相同油品储罐之间设置有气相连通管道，为免火灾工况下各储罐之间相互影响，每台储罐出口均设置阻火器。阻火器选用阻火性能良好的产品，且阻力降不应＞ 0.3 kPa。在每台储罐罐顶废气出口线阻火器后安装 1 台开关阀，在正常运行状态下通过各自储罐罐顶压力来联锁开关。还可以通过 DCS 远程控制开关，作为应急安全切断阀。在每台储罐罐顶废气出口线阻火器后安装 1 台开关阀，具有手动操作功能，可在 DCS 远程控制开关，并在控制室设置紧急停车按钮。 在水环式真空泵出口管线安装氧气在线检测仪器 2 台，实时监测储罐内及进低压瓦斯系统时气相空间氧气的浓度，同时将高浓度报警与真空泵出口管道控制阀联锁，当氧气浓度达到 2% 高浓度值时报警，关闭真空泵出口管道去低压瓦斯的控制阀，同时打开真空泵出口管道放空控制阀，直至检测指标＜ 1%设定要求时，真空泵出口管道去低瓦控制阀打开，同时关闭真空泵出口管道放空控制阀。氧气浓度监测信号引入控制室，以便实时监测。控制室设氧气浓度超标报警仪。以上措施确保回收系统在正常运行过程中控制氧含量，以消除可燃气体爆炸条件。真空泵启停和真空泵进口压力、真空泵出口压力与真空泵出口温度进行联锁，保护油气回收系统正常运行。在去低压瓦斯的开关阀后设置压力变送器，通过开关阀阀后压力检测，当压力＞53 kPa 时，开关阀切断。防止火炬气体倒流。

    4 效益分析
    1# 中间罐区年 VOCs 减少量约为 23.3 吨，按每公斤 VOCs 缴纳 15元计算，每年须向政府缴纳 磁翻板液位计费用为：23.3 t×1000×15 元 /kg=34.95 万元。增设恶臭治理设施后，首先具有环保效益，减少厂内恶臭及 VOCs 浓度，改善环境，提升空气质量。其次具有较好经济效益，每年为公司节约 磁翻板液位计费用 34.95 万元。