石化倉儲(chǔ)企常壓儲(chǔ)罐VOCS收集系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘要：本文通過對多罐直接連通、單罐控制、單呼閥控制等常壓儲(chǔ)罐VOCs收集方案的介紹，結(jié)合石化倉儲(chǔ)企業(yè)特點(diǎn)從儲(chǔ)罐、罐組、油氣收集總管3個(gè)方面系統(tǒng)地分析研究了常壓儲(chǔ)罐VOCS收集技術(shù)，有助于減少VOCs排放、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源。

關(guān)鍵詞：石化倉儲(chǔ);常壓儲(chǔ)罐;VOCs;收集;環(huán)境保護(hù)

0前言

近年來，隨著國家政策、法律、法規(guī)及相關(guān)規(guī)范的要求，石化倉儲(chǔ)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理，對甲B、乙類儲(chǔ)罐全部實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物有組織收集處理，大幅減少VOCs排放，以促進(jìn)環(huán)境空氣質(zhì)量改善，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)做出貢獻(xiàn)[1]。但是，石化倉儲(chǔ)企業(yè)存在甲B、乙類介質(zhì)種類多、占地范圍廣等問題，因此如何實(shí)現(xiàn)對這些儲(chǔ)罐油氣（VOCs）的安全、有效地收集顯得至關(guān)重要。

1 VOCs收集系統(tǒng)

石化倉儲(chǔ)企業(yè)儲(chǔ)罐VOCs排放主要由“大呼吸”和“小呼吸”產(chǎn)生，其中儲(chǔ)罐“大呼吸”主要由收發(fā)油產(chǎn)生，儲(chǔ)罐“小呼吸”主要是由于溫度變化而產(chǎn)生的呼吸量，引起儲(chǔ)罐“小呼吸”的因素還有儲(chǔ)罐的溫度變化、儲(chǔ)罐的留空高度、液體的真實(shí)蒸氣壓等。

1.1多罐直接連通方案

將一個(gè)罐組內(nèi)多個(gè)儲(chǔ)罐的氣相空間用氣相管連通，相連通的各儲(chǔ)罐形成一個(gè)整體，當(dāng)一臺(tái)儲(chǔ)罐或多臺(tái)儲(chǔ)罐收發(fā)貨時(shí)，VOCs則從壓力高的儲(chǔ)罐流向壓力低的儲(chǔ)罐，最終實(shí)現(xiàn)罐組內(nèi)各儲(chǔ)罐壓力平衡，降低儲(chǔ)罐呼吸損耗、減少VOCs排放。

1.2單罐控制方案

每臺(tái)儲(chǔ)罐氣相管道設(shè)置遠(yuǎn)程控制閥門并直接與收集總管連接，同時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)罐氣相空間壓力與收集總管的壓力（壓差），通過壓差值連鎖遠(yuǎn)程控制閥門控制儲(chǔ)罐排氣。

1.3 單呼閥控制方案

每臺(tái)儲(chǔ)罐氣相管道設(shè)置單呼閥并直接與收集總管連接，通過單呼閥門控制儲(chǔ)罐排氣，當(dāng)儲(chǔ)罐氣相空間壓力升高至單呼閥開啟壓力時(shí)單呼閥開啟排出儲(chǔ)罐內(nèi)VOCs，當(dāng)儲(chǔ)罐氣相空間壓力降低至單呼閥關(guān)閉壓力時(shí)單呼閥關(guān)閉停止排氣。

1.4 VOCS收集系統(tǒng)方案選擇

石化倉儲(chǔ)企業(yè)各儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的品種多，且存在儲(chǔ)罐品種更換的可能，為避免各儲(chǔ)罐間混料影響儲(chǔ)存介質(zhì)品質(zhì)、降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，因此采用單呼閥控制方案：每臺(tái)儲(chǔ)罐罐頂分別在單呼閥后增設(shè)一條氣相管道;罐組內(nèi)分別設(shè)置一根收集管道，氣相管道引入收集管道，收集管道在罐組邊界處設(shè)置氧含量監(jiān)控、壓力監(jiān)控（連鎖控制）、阻爆轟型阻火器;各罐組連接油氣收集總管，通過風(fēng)機(jī)將VOCs引入油氣處理裝置。VOCS收集系統(tǒng)圖詳見圖1：

2儲(chǔ)罐VOCs收集系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐VOCs收集系統(tǒng)有效運(yùn)行，每臺(tái)儲(chǔ)罐需配備氮封閥、單呼閥、帶阻火器呼吸閥、緊急泄壓人孔等安全附件，合理設(shè)置各安全附件的工作壓力區(qū)間，因此要復(fù)核儲(chǔ)罐提高儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力，各安全附件的工作壓力設(shè)定值間隔要求盡可能大，確保各安全附件工作壓力不能有交集[2]。

儲(chǔ)罐需進(jìn)行密閉改造，設(shè)置氮封系統(tǒng)，氮?dú)夤艿雷愿鞴藿M氮?dú)庵鞴芙映?，自罐頂接入各?chǔ)罐，正常情況下，氮封閥設(shè)定壓力為0.2～5KPa。儲(chǔ)罐罐頂要增設(shè)置氣相管，氣相管上設(shè)置單呼閥，單呼閥工作壓力區(qū)域不能與呼吸閥、氮封閥的工作壓力區(qū)域有交集，即單呼閥全開啟向收集管道排放VOCs時(shí)，呼吸閥不能動(dòng)作產(chǎn)生泄漏，氮封閥也不能動(dòng)作向儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?。罐頂還配套壓力變送器及就地壓力表，壓力變送器設(shè)置上、下限報(bào)警，當(dāng)罐頂氣相壓力達(dá)到設(shè)定值導(dǎo)致呼吸閥動(dòng)作時(shí)DCS系統(tǒng)中報(bào)警。為降低安全風(fēng)險(xiǎn)，每臺(tái)儲(chǔ)罐的單呼閥后均設(shè)置阻爆轟型阻火器和遠(yuǎn)程控制切斷閥（電動(dòng)閥），緊急狀況下，中控室能遠(yuǎn)傳控制關(guān)閉切斷閥。

儲(chǔ)罐要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行密閉改造，如內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐罐頂數(shù)個(gè)帶阻火器罐頂通氣管（DN500）拆除后，新增的呼吸閥、單呼閥、緊急泄壓閥、氮?dú)夤芫€、壓力遠(yuǎn)傳接口等設(shè)備設(shè)施通過法蘭連接直接安裝在原罐頂通氣管處，剩余的通氣管加法蘭蓋密封，這樣避免了在罐頂進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)開孔，大幅度提高施工進(jìn)度，減少施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

3罐組VOCs收集系統(tǒng)

VOCs收集及輸送過程中要避免發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，而產(chǎn)生火災(zāi)爆炸的三要素可燃物、助燃物、點(diǎn)火源必須同時(shí)具備，因此要嚴(yán)格控制VOCs系統(tǒng)中可燃?xì)怏w和氧氣濃度，每個(gè)罐組收集管道上設(shè)置在線氧分析儀，來判斷儲(chǔ)罐氮封、VOCs收集系統(tǒng)的可靠性，并滿足后續(xù)油氣輸送和處理的安全性，當(dāng)氧含量達(dá)到（或超過）報(bào)警值6%時(shí)，自動(dòng)開啟氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥補(bǔ)充氮?dú)庀♂專?dāng)氧含量超過8%時(shí)，聯(lián)鎖切斷對應(yīng)罐組油氣總管遠(yuǎn)程切斷閥。

每個(gè)罐組油氣收集管道上設(shè)置壓力變送器并與對應(yīng)罐組油氣總管切斷閥連鎖，當(dāng)罐組油氣總管壓力≥200Pa時(shí)聯(lián)鎖打開罐組油氣總管切斷閥（氣動(dòng)閥）， 當(dāng)罐組油氣總管壓力≤0Pa時(shí)聯(lián)鎖關(guān)閉罐組油氣總管切斷閥（氣動(dòng)閥），確保各罐組之間的壓力不干擾。

4油氣收集總管VOCs收集系統(tǒng)

從安全上考慮，為防止油氣收集總管在負(fù)壓工況下吸入空氣形成爆炸性混合氣體，油氣收集總管的工作狀態(tài)為正壓或微負(fù)壓。石化倉儲(chǔ)企業(yè)收發(fā)貨時(shí)間不均衡，油氣收集總管壓力波動(dòng)頻繁，油氣收集總管上設(shè)置變頻風(fēng)機(jī)及壓力監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)壓力高于0.3 KPa時(shí)連鎖啟動(dòng)變頻風(fēng)機(jī)、壓力低于0 KPa時(shí)連鎖停止變頻風(fēng)機(jī)。在罐組、油氣處理裝置邊界處應(yīng)設(shè)置防爆轟阻火器，減少事故狀態(tài)下油氣處理裝置、各罐組相互影響。

5結(jié)語

常壓儲(chǔ)罐VOCS收集是一個(gè)系統(tǒng)工程，關(guān)鍵在于對單個(gè)儲(chǔ)罐、各罐組內(nèi)、油氣收集總管的壓力控制，維持系統(tǒng)平衡穩(wěn)定，確保常壓儲(chǔ)罐VOCs有序收集并輸送至油氣處理裝置處理，同時(shí)還需注意以下問題：

（1）對儲(chǔ)罐進(jìn)行改造時(shí)，需復(fù)核儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、設(shè)計(jì)壓力、儲(chǔ)存介質(zhì)密度，以適應(yīng)VOCs收集技術(shù)要求。

（2）氮封閥應(yīng)安裝在罐頂（禁止安裝在罐底），防止出現(xiàn)閥后積液、罐頂至罐底的氮?dú)夤艿漓o壓差等問題;氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)距離氮封閥出氣口至少1.5米，以保證取壓值的準(zhǔn)確性，氮封閥才能在設(shè)定條件下正常工作。

（3）單呼閥的工作壓力設(shè)定值需考慮閥后背壓。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉凱.石化碼頭油氣回收系統(tǒng)中船岸安全裝置的研究.港口機(jī)械.2018，（5）：18-21.

[2]葛乃峰，陳陸輝.石化倉儲(chǔ)企業(yè)儲(chǔ)罐氮封技術(shù)的應(yīng)用研究.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2021，20（41）：71-73.

作者簡介：

潘彥杰（ 1973.01）男，漢族，碩士學(xué)歷，職稱：中級(jí)工程師，研究方向-主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研究