油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)物排放治理研究現(xiàn)狀

胡宗柳, 王笑靜, 王善強(qiáng), 王 涵

（中國(guó)石油集團(tuán)工程建設(shè)有限責(zé)任公司 大連設(shè)計(jì)分公司， 遼寧 大連 116000）

油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)物排放治理研究現(xiàn)狀

胡宗柳, 王笑靜, 王善強(qiáng), 王 涵

（中國(guó)石油集團(tuán)工程建設(shè)有限責(zé)任公司 大連設(shè)計(jì)分公司， 遼寧 大連 116000）

揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs) 是指具有對(duì)人體致癌、致突變作用，同時(shí)又具有易燃易爆特性的物質(zhì)，這類物質(zhì)危害性大。針對(duì)石化行業(yè)中VOCs排放量占比較大的油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析國(guó)內(nèi)治理VOCs的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)VOCs排放源的治理標(biāo)準(zhǔn)與回收技術(shù)進(jìn)行闡述。為國(guó)內(nèi)各地區(qū)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)治理VOCs方案提供參考依據(jù)，為石化企業(yè)增加顯著的社會(huì)聲譽(yù)、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益提供思路。

VOCs；環(huán)境危害； 石化行業(yè)

近年來(lái)“我國(guó)大氣污染的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻”，主要是因?yàn)閾]發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的排放嚴(yán)重影響了大氣質(zhì)量。PM2.5源解析研究表明有機(jī)物是細(xì)顆粒物的重要前體物在紫外線照射下 VOCs與大氣中的NOx反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧等二次污染物，造成光化學(xué)污染[1]。在儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)源頭及末端上控制VOCs的排放勢(shì)在必行。

鑒于此，文中介紹了國(guó)內(nèi)目前排放控制相關(guān)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)關(guān)于VOCs治理的技術(shù)及其應(yīng)用。

1 國(guó)內(nèi)法律政策及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

1.1 國(guó)內(nèi)VOCs污染治理政策法規(guī)

2014年12月5日，在《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》發(fā)布后，環(huán)保部提出針對(duì)石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理提高國(guó)家層面，出臺(tái)《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》，指出[2-4]通過(guò)對(duì)油品儲(chǔ)存的儲(chǔ)罐型式以及油品裝載的方式進(jìn)行改進(jìn)，從VOCs產(chǎn)生的源頭進(jìn)行減排治理；對(duì)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中的輕質(zhì)油品的儲(chǔ)罐呼吸氣以及裝卸呼出氣進(jìn)行回收再利用。

2015年6月，財(cái)政部出臺(tái)《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》，開始征收VOCs排污費(fèi)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)石化行業(yè)的VOCs排放治理。

1.2 國(guó)內(nèi)VOCs污染治理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

2015年4月，國(guó)家相繼發(fā)布的《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[3]《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[4]以及，對(duì)企業(yè)污染物排放限值和廠界排放要求提出了更高、更嚴(yán)格的要求，隨著新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，原有標(biāo)準(zhǔn)作廢不在執(zhí)行，如對(duì)增設(shè)油氣回收設(shè)施要求有機(jī)廢氣排放口的去除效率要≥95%，特別地區(qū)如津、京、冀要求有機(jī)廢氣排放口的去除率要≥97%，表1中列舉出苯類特別排放限值。

表1 大氣污染物（苯類）特別排放限值Table 1 Atmospheric pollutants ( benzene) special emissions limits

同時(shí)，國(guó)家環(huán)保部出臺(tái)《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》及《石化企業(yè)泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作指南》，對(duì)VOCs的污染源排查、排放核算給出了明確的方法，敦促了石化行業(yè)VOCs達(dá)標(biāo)、減排治理工作的開展。

依據(jù)《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》提供的計(jì)算方法，可對(duì)石化企業(yè)進(jìn)行全廠VOCs排放量核算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)VOCs排放量占全廠VOCs排放總量的 50%以上。因此油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)VOCs排放源的源頭控制以及末端回收技術(shù)的發(fā)展可以有效對(duì)煉廠VOCs減排做出貢獻(xiàn)。

2 VOCs治理技術(shù)

儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) VOCs污染防治應(yīng)遵照源頭與末端治理相結(jié)合的方式為準(zhǔn)則。

2.1 儲(chǔ)存系統(tǒng)儲(chǔ)罐源頭治理

（1）內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐源頭治理

在《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》中儲(chǔ)罐VOCs排放量主要分為三部分：

a）浮盤邊緣密封損失：與介質(zhì)性質(zhì)和密封形式關(guān)聯(lián)較大；

b）浮盤盤縫損失：與介質(zhì)性質(zhì)和浮盤形式關(guān)聯(lián)圈套，全接液式浮盤盤縫損失系數(shù)為0.8，浮筒式浮盤盤盤縫損失系數(shù)為4.8；

c）掛壁損失：與介質(zhì)性質(zhì)和周轉(zhuǎn)量關(guān)聯(lián)較大。

石化企業(yè)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐一般儲(chǔ)存輕質(zhì)油品如：汽油、石腦油等，這類油品真實(shí)蒸汽壓大，揮發(fā)性大、VOCs排放量大。

浮盤邊緣密封損失占比較小，盤縫損失和掛壁損失占比超過(guò)90%，將原內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐浮筒式浮盤更換為全接液式內(nèi)浮盤可以從根本上消除了油氣空間，阻絕氣液傳質(zhì)現(xiàn)象，從源頭上解決油氣揮發(fā)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)VOCs點(diǎn)源治理。

全接液浮盤相對(duì)于傳統(tǒng)的浮筒式內(nèi)浮盤有全面的技術(shù)提升，避免了浮力單元單一，粘結(jié)劑受浸潤(rùn)發(fā)生剝離的危險(xiǎn)，消除了油氣空間等缺陷。

全接液式浮盤對(duì)于減排效果明顯，對(duì)減排有一定的意義；實(shí)際使用效果視儲(chǔ)罐具體情況而異，儲(chǔ)罐施工質(zhì)量較好或變形不大的，使用效果好（密封補(bǔ)償量為100 mm）。

（2）固定頂儲(chǔ)罐源頭治理

在《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》中儲(chǔ)罐VOCs排放量主要分為兩部分：

a) 靜止儲(chǔ)存過(guò)著中蒸發(fā)損失，即儲(chǔ)罐小呼吸產(chǎn)生的VOCs排放；

b) 儲(chǔ)罐進(jìn)行收發(fā)物料過(guò)程中產(chǎn)生的工作損失，即儲(chǔ)罐大呼吸產(chǎn)生的VOCs排放量。

國(guó)內(nèi)煉油廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)固定頂儲(chǔ)罐一般儲(chǔ)存重質(zhì)油品如：柴油、渣油、蠟油等，這類油品真實(shí)蒸汽壓小，揮發(fā)性差，VOCs排放量小，圖1為某儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)內(nèi)一座容積為10 000 m3的柴油固定頂儲(chǔ)罐，在更換浮筒式浮盤以及全接液式浮盤后，在不同周轉(zhuǎn)量的情況下儲(chǔ)罐VOCs排放量的變化情況。

圖1 10 000 m3柴油固定頂罐改造成浮頂罐后VOCs排列量對(duì)比Fig.1 Change of emission amount of VOCs from 10 000 m3diesel tank before and after transformation

固定頂儲(chǔ)罐更改罐型增加浮盤后，對(duì)于儲(chǔ)罐排放的VOCs減排效果明顯，對(duì)VOCs減排治理很體育意義；隨著儲(chǔ)罐內(nèi)周轉(zhuǎn)量的增加，增加浮盤后儲(chǔ)罐VOCs排放量減少比例越大，但浮筒式浮盤與全接液浮盤之間減排效果對(duì)比并不明顯。其他容積不同的儲(chǔ)罐也有同樣的結(jié)論。但是，全接液式浮盤造價(jià)較高，因此，建議固定頂儲(chǔ)罐通過(guò)罐型改造增加浮筒式浮盤即可達(dá)到VOCs減排的目的。

2.2 儲(chǔ)存系統(tǒng)末端治理

儲(chǔ)存系統(tǒng)末端治理技術(shù)即油氣回收系統(tǒng)，它包括兩部分：收集系統(tǒng)和油氣回收系統(tǒng)，通常所說(shuō)的油氣回收技術(shù)即是指完成油氣分離達(dá)到回收目的的技術(shù)。從原理上來(lái)講，目前常用的油氣與空氣分離回收方法有4種[6-9]：

a）活性炭吸附法;

b）膜分離法;

c）冷凝法;

d）吸收法。

包括以上技術(shù)的各種組合技術(shù)，目前油氣回收技術(shù)基本都采用以上技術(shù)的組合技術(shù)，均可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。單一技術(shù)很難達(dá)標(biāo)，這些組合技術(shù)能夠滿足達(dá)標(biāo)排放要求（表2）。

環(huán)保部要求2017年底前石化企業(yè)全廠的VOCs排放總量要比2014年削減30%以上，因此，在石化企業(yè)鼓勵(lì)對(duì)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)揮發(fā)的 VOCs進(jìn)行回收利用，并應(yīng)結(jié)合末端控制技術(shù)的適用范圍。

表2 VOCs末端治理技術(shù)原理及使用條件[10]Table 2 Principle and use conditions of VOCs end-treatment technology

圖2-3為某石化企業(yè)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)一座3 000 m3以及一座5 000 m3汽油內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，通過(guò)源頭治理即更換全接液式浮盤與末端治理即增設(shè)油氣回收設(shè)施（油氣回收設(shè)施以去除率為 95%設(shè)定），在不同周轉(zhuǎn)量的情況下儲(chǔ)罐VOCs排放量的變化情況。

圖2 3 000 m3內(nèi)浮頂頂罐改造前后VOCs排列量對(duì)比Fig.2 Change of emission amount of VOCs from 3 000 m3gasoline tank before and after transformation

圖3 5 000 m3內(nèi)浮頂頂罐改造前后VOCs排列量對(duì)比Fig.3 Change of emission amount of VOCs from 5 000 m3gasoline tank before and after transformation

從圖中可知兩座儲(chǔ)罐在周轉(zhuǎn)量不同的情況下，末端治理增設(shè)油氣回收設(shè)施 VOCs減排的更加徹底，效果好于更換全接液浮盤。但是，增設(shè)油氣回收設(shè)施存在如下問(wèn)題：

1）目前石化企業(yè)儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)多為老舊設(shè)施，空間位置未必滿足；

2）更換全接液浮盤工程量少于增設(shè)油氣回收設(shè)施；

3）油氣回收設(shè)施需要后期運(yùn)行維護(hù)，費(fèi)用高。

同時(shí)，油氣收集系統(tǒng)根據(jù)國(guó)家安監(jiān)局的要求，需要通過(guò)安全評(píng)估。設(shè)計(jì)中需要采取有效的安全措施，如氣體密封、壓力控制、阻火等措施。

3 結(jié) 論

針對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，國(guó)家出臺(tái)了一些列的法律政策及法規(guī)，石化行業(yè)是VOCs排放監(jiān)控的重點(diǎn)，而儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)VOCs的排放量比重較大，對(duì)油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)VOCs治理已迫在眉睫。

本研究建議對(duì)儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)中重質(zhì)油品如柴油固定頂儲(chǔ)罐進(jìn)行罐型改造，增加浮筒式浮盤。對(duì)于輕質(zhì)油品如汽油內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，可更換全接液浮盤或增加油氣回收設(shè)施，具體選擇應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)罐VOCs排放量的單噸治理VOCs的經(jīng)濟(jì)性做出比選或環(huán)保部門要求的30%的VOCs減排目標(biāo)。儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)不論選擇是源頭治理或者末端治理，都應(yīng)根據(jù)石化企業(yè)自身實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)選擇，并應(yīng)采取有效的安全措施，不增加新的安全隱患。

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［3］ GB 31571，石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

［4］ GB 31570，石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

［5］ 李興春. 石油化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物控制進(jìn)展研究[J]. 環(huán)境保護(hù)，2016（13）：38-42．

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Research Status of Emission Control of Volatile Organic Compounds in Oil Storage and Transportation Systems

HU Zong-liu, WANG Xiao-jing, WANG Shang-qiang, WANG Han

（China Petroleum Engineering & Construction Corp. Dalian Design Branch, Liaoning Dalian 116000, China）

Volatile organic compounds (VOCs) are a kind of flammable and explosive organic compounds with carcinogenic and mutagenic effect, so they are very harmful to human health. In this paper, taking oil and gas storage and transportation system in the petrochemical industry as a research object, the development trend of VOCs emission control was analyzed, and the emission control standard and recovery technology of VOCs in oil and gas storage and transportation system were briefly introduced.

VOCs；recovery technology；petroleum enterprises

TE 81

A

1671-0460（2016）12-2881-03

2016-11-04

胡宗柳（1985-），男，黑龍江省海倫市人，工程師，碩士研究生，2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué) 油氣儲(chǔ)運(yùn)工程，研究方向：從事VOCs控制技術(shù)工作。E-mail：huzongliu@163.com。