化工原料罐氮封裝置VOCs優(yōu)化方案

VOCs是揮發(fā)性有機(jī)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(jī)化合物,，或在20℃條件下蒸汽壓大于等于10 Pa具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。其主要危害有對神經(jīng),、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(fā)免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)及造血系統(tǒng)疾病,，甚至致癌,。在太陽光的照射下，會與其它物質(zhì)如氮氧化物,、硫氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),，形成2次污染，危害區(qū)域環(huán)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(yōu)化方案罐區(qū)VOCs來源

儲罐在收油時,，由于罐內(nèi)油品體積不斷增加,，罐內(nèi)頂部氣體壓力不斷增加，當(dāng)儲罐內(nèi)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(nèi)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(xù)照射使油品溫度升高,，造成油罐內(nèi)氣體空間的油氣膨脹,，加上油品受熱蒸發(fā)速度變快,，罐內(nèi)壓力不斷升高，當(dāng)壓力達(dá)到呼吸閥高,，油氣就會排出罐外造成大氣污染,。

       儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，快速泄放閥迅速開啟,，將罐內(nèi)多余壓力泄放,。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門,，向罐內(nèi)充注氮氣,。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高,，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)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(shè)定,，從0.5Kpa 至66 Kpa以下,，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

化工原料罐氮封裝置VOCs優(yōu)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(jié)約能源,，降低成本。

2,、氮封裝置供氮,，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)經(jīng)營的條件下進(jìn)行,。

3,、壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小,、動作靈敏,、裝置工作平衡。

4,、采用無填料設(shè)計,，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速,、控制精度高,。

5、供氮裝置采用指揮器操作,，減壓比可達(dá)100:1,，減壓效果好、控制精度高,。

6、氮氣壓力設(shè)定范圍廣,，低至0.5Kpa高至1000Kpa,，比值達(dá)高,；

7,、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小,，動作極靈敏。

2 VOCs治理的方法

石油化工行業(yè)根據(jù)工藝和存儲介質(zhì)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(chǎn)生的油氣直接引入到冷凝器中,，經(jīng)過冷凝器降溫,，將溫度直接降到油氣中大部分物質(zhì)的沸點以下,，使其直接變?yōu)橐簯B(tài)并回收。優(yōu)點是能使絕大部分物質(zhì)被回收,；缺點是降到氣態(tài)物質(zhì)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(jìn)行吸收凈化,，吸收液飽和后進(jìn)行處理,、回收。優(yōu)點是投資成本較低,，工藝簡單,；缺點是吸收劑需經(jīng)常剛換，吸收劑也具有揮發(fā)性,，不能達(dá)到預(yù)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(zhì)在高溫燃燒下轉(zhuǎn)變成無害的H2O和CO2。優(yōu)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(zhuǎn)變成CO2和H2O,。優(yōu)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(yōu)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(yōu)化方案主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo):

 自力式氮封閥主要零件材料：

3 化工原料罐氮封裝置VOCs優(yōu)化方案工藝設(shè)計

首先對帶有呼吸窗的常壓輕質(zhì)油儲罐進(jìn)行改造,，將原有呼吸窗進(jìn)行焊接封堵，再給這些儲罐增加氮封系統(tǒng),，儲罐頂部裝設(shè)2臺呼吸閥,、1個泄壓閥。氮封系統(tǒng)的設(shè)計是：往儲罐頂部通入DN80的氮氣管線,，在罐頂?shù)牡獨夤芫€上增設(shè)2道閘閥,，閘閥中部設(shè)置1個調(diào)節(jié)閥，開啟壓力為200 Pa，呼吸閥的正壓為1 600 Pa,，負(fù)壓為-300 Pa,，泄壓閥的開啟壓力為1 800 Pa。氮封系統(tǒng)儲罐壓力低于調(diào)節(jié)閥開啟壓力200 Pa時,，調(diào)節(jié)閥會通過控制器傳輸?shù)?～20 mA的電流來控制閥給儲罐沖壓,，當(dāng)壓力達(dá)到200 Pa以上，調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉,。儲罐內(nèi)壓力達(dá)到呼吸閥最大開啟壓力1 600 Pa以上,，呼吸閥打開進(jìn)行泄壓，若壓力持續(xù)升高至1 800 Pa以上,，泄壓閥會開啟進(jìn)行泄壓,。由此可知，儲罐內(nèi)壓力過高時會有油氣被排至大氣中,，需對其進(jìn)行處理,。

通過對不同治理方法的分析，為滿足環(huán)境保護(hù)及安全衛(wèi)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(chuàng)造低溫環(huán)境，讓吸收劑在低溫下吸收,，可以使部分高沸點有機(jī)物直接冷凝為液體,。在VOCs中有機(jī)硫主要組分為硫醇、硫醚,、等有機(jī)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(jī)硫分子中的巰基與難于與水分子形成氫鍵，因此,，有機(jī)硫難以溶于水,。但有機(jī)硫化物親油性較強(qiáng)，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(jī)硫化物的揮發(fā)濃度,，另外有機(jī)硫化物更易溶于油品,，針對有機(jī)硫化物性質(zhì)特點，通過降低吸收油品溫度到0～15℃,，在高效吸收塔內(nèi),，可將廢氣中的有機(jī)硫化物吸收，從而能夠脫除油氣有機(jī)硫,。

3.2 堿液吸收：

經(jīng)過低溫柴油吸收后的油氣進(jìn)入堿液吸收,，目的是吸收無機(jī)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(huán)境,。所以經(jīng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)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(jìn)入反應(yīng)器前補(bǔ)入空氣進(jìn)行稀釋,。進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器中，油氣中剩余有機(jī)物在催化劑作用下,，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),，生成無污染的H2O和CO2，并釋放出大量的反應(yīng)熱,。

4 化工原料罐氮封裝置VOCs優(yōu)化方案效果分析

通過對處理后的尾氣進(jìn)行取樣分析和在線監(jiān)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(biāo)準(zhǔn)能夠達(dá)到《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）的排放要求,。另外根據(jù)儲罐排出氣體濃度進(jìn)行粗略估算,，全年能夠收集烴類物質(zhì)總量在400 t左右,。

當(dāng)儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時,，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放,。當(dāng)微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時,，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣,。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下,，現(xiàn)場壓力較高,，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)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(shè)定,，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)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(nèi)反饋的壓開型微壓調(diào)節(jié)閥組成,。氮氣壓力一般設(shè)為100mmH20,，通過氮封裝置準(zhǔn)確控制。

當(dāng)儲罐進(jìn)液閥開啟,，向罐內(nèi)添加物料時,，液面上升，氣相部分容積減小,，壓力升高,，當(dāng)罐內(nèi)壓力升至高于泄氮裝置壓力設(shè)定值時，泄氮裝置打開,，向外界釋放氮氣,，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氯裝置壓力設(shè)定點時,，泄氮裝置自動關(guān)閉,。當(dāng)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(nèi)壓力降低,，供氮裝置開啟,，向儲罐注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升,，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置自動關(guān)閉,。

化工原料罐氮封裝置VOCs優(yōu)化方案工作原理

供氮裝置結(jié)構(gòu)，將設(shè)在罐頂?shù)娜狐c的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機(jī)構(gòu)（7）,、介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與彈簧（8）,、預(yù)緊力相平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設(shè)定點時,，平衡破壞,，使指揮器閥芯（6）打開，使閥前氣體經(jīng)減壓閥（5）,、節(jié)流閥（4）,、進(jìn)入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)（3）上,、下膜室，打開主閥閥芯（2）,、向罐內(nèi)充注氮氣,；當(dāng)罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力,，關(guān)閉指揮器閥芯（6）,、由于主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)中彈簧作用，關(guān)閉主閥,，停止供氮,。

泄氮裝置工作原理

泄氮裝置結(jié)構(gòu)，該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu),，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測機(jī)構(gòu)（2),，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預(yù)設(shè)彈簧（3）預(yù)緊力相平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)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(dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力作用,，關(guān)閉閥門,。

5化工原料罐氮封裝置VOCs優(yōu)化方案 結(jié)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(chǎn)中的應(yīng)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(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，可以對罐區(qū)產(chǎn)生的VOCs廢氣進(jìn)行有效的綜合治理,。