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石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案
含苯廢氣的排放對(duì)周圍環(huán)境影響較大，企業(yè)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中應(yīng)各個(gè)環(huán)節(jié)上減少和防止對(duì)自然環(huán)境的污染，本文通過(guò)對(duì)苯儲(chǔ)罐儲(chǔ)存工藝設(shè)備的改造，改造前后含苯廢氣排放量的對(duì)比，闡述了改造的合理性和可靠性。油品在儲(chǔ)存和輸轉(zhuǎn)過(guò)程中的蒸發(fā)損耗不僅會(huì)造成油品數(shù)量的損失，還將導(dǎo)致油品質(zhì)量的下降。油氣的排放，本身就是資源的巨大浪費(fèi)，而在儲(chǔ)存過(guò)程中蒸發(fā)產(chǎn)生的油氣作為一次污染物更會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生直接危害。
苯是*的有毒致癌物質(zhì)，并且沒(méi)有安全下限，易產(chǎn)生和積聚靜電。苯的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，在自然環(huán)境條件下不易降解，對(duì)土壤、水體和大氣能夠造成持久而嚴(yán)重污染，其對(duì)動(dòng)植物及人類的危害不容忽視。因此，企業(yè)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、應(yīng)用和儲(chǔ)運(yùn)的行業(yè)規(guī)范，不斷改進(jìn)工藝，在各個(gè)環(huán)節(jié)上減少和防止對(duì)自然環(huán)境的污染。油品蒸發(fā)損耗主要分為二類，小呼吸損耗和大呼吸損耗。油罐在油品靜止儲(chǔ)存時(shí)，油面處于靜止?fàn)顟B(tài)，油品蒸汽充滿油罐氣體空間，由于油氣的熱膨脹，或因大氣壓變化引起的膨脹，造成油氣從罐中排出，一般稱之為小呼吸，這種小呼吸損耗在各種類型的儲(chǔ)罐中均會(huì)發(fā)生。對(duì)于浮頂罐，油品靜止時(shí)，小量的油氣會(huì)通過(guò)密封板和浮頂之間的密封膜泄漏出去。當(dāng)密封和密封板同罐壁之間的配合不良時(shí)，會(huì)導(dǎo)致更大的蒸發(fā)損耗，風(fēng)會(huì)加劇此種損耗。油罐收油時(shí)，油面不斷升高，氣體空間被壓縮，儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力超過(guò)泄放壓力，油氣排出油罐。油罐發(fā)油時(shí)，由于在排油過(guò)程中蒸發(fā)落后于氣體空間的膨脹，烴蒸汽分壓下降，一定量的空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐以維持總壓力達(dá)到大氣壓，此時(shí)油罐中氣體空間的油氣濃度大大降低，則又導(dǎo)致油品氣化量增加，使氣體空間的油氣濃度達(dá)到新的平衡，當(dāng)油氣體積超過(guò)氣體空間的容量時(shí)，則導(dǎo)致部分油氣排出罐外，這種現(xiàn)象稱為回逆呼出損耗，收發(fā)油過(guò)程所導(dǎo)致的蒸發(fā)損耗又稱之為大呼吸損耗。對(duì)于浮頂罐，當(dāng)浮頂因抽液而下降，罐壁暴露，則濕潤(rùn)的罐壁上所粘附的液體蒸發(fā)導(dǎo)致?lián)p耗。下面就以苯罐為例進(jìn)行分析。
儲(chǔ)運(yùn)部現(xiàn)有苯儲(chǔ)存罐6座，分別為2座5000m3和4座3000m3的內(nèi)浮頂罐，罐壁以及罐頂上均設(shè)置有通氣孔，儲(chǔ)罐大小呼吸引發(fā)的含苯廢氣的排放對(duì)周圍環(huán)境影響較大，對(duì)員工的人身安全帶來(lái)威脅。因此在安全環(huán)保上考慮對(duì)苯罐的儲(chǔ)存現(xiàn)狀和工藝控制進(jìn)行改造，以減少含苯廢氣的排放。其氮封閥打開(kāi)時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時(shí)，膜片因?yàn)楦袘?yīng)壓力下降而向下移動(dòng)，推動(dòng)氣導(dǎo)閥打開(kāi)，氮?dú)饨?jīng)過(guò)孔板、氣導(dǎo)閥的出口進(jìn)入儲(chǔ)罐，使儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力增加，同時(shí)氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮?dú)馔ㄟ^(guò)內(nèi)部通道從特殊閥芯室進(jìn)入主閥閥芯室。工作時(shí)通常情況下是不需要任何外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的執(zhí)行器產(chǎn)品。同時(shí)又具有節(jié)約能源，壓力設(shè)定值在運(yùn)行中可隨意調(diào)整，采用快開(kāi)流量特性，動(dòng)作靈敏、密封性能好，介質(zhì)壓力穩(wěn)定，調(diào)節(jié)精度高，泄漏量小等優(yōu)點(diǎn)。
ZZYVP氮封閥利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源，引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置，改變兩端的壓差和流量，使閥前（或閥后）壓力穩(wěn)定。具有動(dòng)作靈敏，密封性好，壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。
石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案特點(diǎn)
·無(wú)需外加能源，能在無(wú)電、無(wú)氣的場(chǎng)合工作，既方便，又節(jié)約能源，降低成本；
·氮封裝置供氮、泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行；
·壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動(dòng)作靈敏，裝置工作平穩(wěn)；
·采用無(wú)填料設(shè)計(jì)，閥桿所受磨擦力小，反應(yīng)迅速，控制精度高；
·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；
·為確保儲(chǔ)罐的安全，需在罐頂設(shè)置呼吸閥；
·呼吸閥僅起安全作用，避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。
1 石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案內(nèi)浮罐儲(chǔ)存條件下含苯廢氣的排放量計(jì)算
1.1浮頂罐大呼吸蒸發(fā)損耗的計(jì)算：（對(duì)于內(nèi)浮頂油罐的大呼吸蒸發(fā)損耗計(jì)算及小呼吸蒸發(fā)損耗計(jì)算，由于尚無(wú)適用于內(nèi)浮頂?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)，并因內(nèi)、外浮頂罐蒸發(fā)損耗的差別很小，故內(nèi)浮頂?shù)拇蠛粑鼡p耗計(jì)算，目前均沿用外浮頂?shù)挠?jì)算公式。）由上面式1、式2、式3計(jì)算得出苯罐的年大小呼吸損耗量：Lw+Ls=262.5+82=344.5 kg/a，則苯罐全年向大氣排放的平均濃度計(jì)算以苯罐的年大小呼吸損耗量除以苯罐因收料外排的氣相體積數(shù)得出，計(jì)算結(jié)果為：344.5×106÷602273=572mg/m3 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996中大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中的允許排放濃度17 mg/m3。因此必須考慮將苯罐在正常運(yùn)行過(guò)程中向大氣排放的濃度降下來(lái)，以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
2 石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案改造現(xiàn)有苯罐儲(chǔ)存條件
2.1儲(chǔ)罐增加氮封設(shè)施
提高油罐的操作壓力可減少大小呼吸損耗，原有的六座苯罐設(shè)計(jì)壓力為-50～200mmH2O，通過(guò)對(duì)苯罐增加氮封后，將原內(nèi)浮頂罐壁的透氣孔封閉，根據(jù)氮封罐的規(guī)范要求在罐頂設(shè)置2個(gè)DN250呼吸閥和1個(gè)DN500事故泄壓閥。石化企業(yè)作為一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)單位，作為終產(chǎn)品的儲(chǔ)存設(shè)施，苯罐的收發(fā)基本是單罐收，單罐發(fā)，也就是說(shuō)在正常情況下，六座罐中有一座罐在收料，有一座罐在發(fā)料，在增加氮封的改造方案中考慮將六座罐的氣相空間作為一個(gè)“大”系統(tǒng)，這樣可減少油罐的大呼吸損耗，即收料罐在收油時(shí)油面不斷升高，氣體空間被壓縮，儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力逐步升高，此時(shí)油氣向壓力低的發(fā)料罐方向泄放，因?yàn)榘l(fā)料罐由于液面下降壓力相對(duì)較低。六座罐的氣相作為一個(gè)“大”系統(tǒng)后，油罐在收發(fā)過(guò)程的壓力平衡中會(huì)大幅度降低大小呼吸損耗。
氮封流程說(shuō)明：
整個(gè)氮封系統(tǒng)采用一個(gè)氮封閥（自力式調(diào)節(jié)閥）減壓后通過(guò)DN200的管道送入六座苯罐內(nèi)進(jìn)行氮封，排放時(shí)通過(guò)總管上的泄氮閥控制排放含苯廢氣。正常情況下，罐的進(jìn)出料呼吸氣就是在補(bǔ)氮和排放廢氣之間平衡進(jìn)行，罐頂?shù)暮粑y不再啟跳（呼和吸），對(duì)大氣的排放污染可減少。而在非正常情況下，罐頂?shù)暮粑y又可工作，起到保護(hù)苯罐的作用，在事故狀態(tài)下，泄壓閥是呼吸閥失效后的又一道保護(hù)，保證了儲(chǔ)罐的安全。
2.1.1石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案氮封工藝控制過(guò)程：
氮封閥設(shè)定壓力為500Pa,泄氮閥設(shè)定壓力1300Pa,呼吸閥設(shè)定壓力1500 Pa,泄壓閥設(shè)定壓力1800 Pa。當(dāng)六座罐在收發(fā)料過(guò)程中，氣相氮封“大”系統(tǒng)壓力下降到＜500 Pa時(shí)，進(jìn)氮自力式調(diào)節(jié)閥打開(kāi)補(bǔ)氮，補(bǔ)氮至氮封“大”系統(tǒng)壓力達(dá)到500 Pa，若氮封“大”系統(tǒng)壓力繼續(xù)下降到呼吸閥的吸氣壓力，則呼吸閥動(dòng)作。當(dāng)六座罐在收發(fā)料過(guò)程中，氣相氮封“大”系統(tǒng)壓力上升到＞1300 Pa時(shí)，泄氮閥打開(kāi)進(jìn)行含苯廢氣的排放，至氮封“大”系統(tǒng)壓力降到1300 Pa。當(dāng)非正常情況下，氮封系統(tǒng)在泄氮閥的作用下氮封系統(tǒng)壓力繼續(xù)上升至1500 Pa時(shí)，罐頂呼吸閥開(kāi)始呼氣。
當(dāng)?shù)忾y和泄壓閥均失效時(shí)，罐頂?shù)氖鹿市箟洪y開(kāi)始作用，事故泄壓閥的選用滿足《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3007-2007中5.2.2規(guī)定，事故泄壓設(shè)備的開(kāi)啟壓力應(yīng)高于通氣管（呼吸閥）的排氣壓力并應(yīng)小于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)正壓力，事故泄壓設(shè)備的吸氣壓力應(yīng)低于通氣管（呼吸閥）的進(jìn)氣壓力并應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)負(fù)壓力。
2.1.2石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案苯罐增加氮封后的含苯廢氣排放計(jì)算
苯罐氮封壓力為1300 Pa，上海地區(qū)平均大氣壓101.6 KPa，儲(chǔ)罐氮封壓力PN=101.6+1.30=102.9 KPa上海石化工廠區(qū)域平均溫度為15.6℃時(shí)，苯蒸汽的分壓Pt/PN=8.285/102.9=0.0805 KPa則一年中苯罐的呼吸損耗：LAN=344.5×0.0805=27.73 kg/a
2.2對(duì)含苯廢氣進(jìn)行吸附處理
由2.1.2計(jì)算可知，內(nèi)浮頂罐加氮封后，含苯廢氣的排放濃度從572mg/m3降低到了46mg/m3，但還是超過(guò)了17mg/m3的允許排放濃度，因此還需要進(jìn)一步對(duì)排放的含苯廢氣進(jìn)行吸附處理，以滿足國(guó)家規(guī)范要求。廢氣處理的基本方法有冷凝法、吸收法、吸附法、直接燃燒法和催化燃燒法，經(jīng)對(duì)廢氣處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，從技術(shù)的成熟性、操作的便利性和維護(hù)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性等方面來(lái)考慮，采用吸附法對(duì)含苯廢氣進(jìn)行處理，吸附法主要用于凈化廢氣中低濃度污染物質(zhì)，吸附法的油氣處理效率可達(dá)≥95%，油氣排放濃度可＜12mg/m3。吸附法是使廢氣與多孔性固體（吸附劑）接觸，使其中污染物（吸附質(zhì)）吸附在固體表面上而從氣流中分離出來(lái)。當(dāng)吸附質(zhì)在氣相中的濃度低于與吸附劑上吸附質(zhì)成平衡的濃度時(shí)，或者有更溶解被吸附的物質(zhì)到達(dá)吸附劑表面時(shí)，原來(lái)的吸附劑會(huì)從吸附劑表面上脫離而進(jìn)入氣相。失效的吸附劑經(jīng)過(guò)再生可重新獲得吸附能力，再生后的吸附劑可重新使用。對(duì)吸附劑一般需滿足以下要求：比表面積和孔隙率大；吸附能力大；選擇性好；粒度均勻，有較好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；使用壽命長(zhǎng)，易于再生；制造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。
石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案廢氣處理工藝流程如下：
苯和水混合液排到含油污水系統(tǒng)含苯廢氣進(jìn)入活性碳纖維罐后（共設(shè)二座罐A/B，一個(gè)罐吸滿油氣后切換至另一個(gè)罐，同時(shí)對(duì)已經(jīng)吸滿油氣的罐進(jìn)行再生），經(jīng)過(guò)罐內(nèi)的碳纖維芯吸附后得到凈化，凈化后的空氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)送至排氣管高空排放（放空口高度≥15米）。
氮封閥保養(yǎng)
· 安裝調(diào)節(jié)閥的位置是使閥桿的行程方向與閥體上方的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)垂直平面上。如果調(diào)節(jié)閥必須安裝在使閥桿水平移動(dòng)的位置，或者閥桿的移動(dòng)方向與水平面有一定的傾角時(shí)，就應(yīng)該把執(zhí)行機(jī)構(gòu)支撐起來(lái)，使調(diào)節(jié)閥的各個(gè)部件都處于自然狀態(tài)。
·運(yùn)行中的閥門應(yīng)完好，法蘭和支架上的螺栓齊全，螺紋無(wú)損，沒(méi)有松動(dòng)現(xiàn)象。
·保證氮封閥避免或消除應(yīng)力，把應(yīng)力導(dǎo)向遠(yuǎn)離調(diào)節(jié)閥的地方。
·閥門上的標(biāo)尺應(yīng)保持完整、準(zhǔn)確、清晰，閥門的鉛封、蓋帽、氣動(dòng)附件等應(yīng)齊全完好。
·閥門應(yīng)定期檢查，并清除其上的污物，涂抹涂防銹油在其表面。
· 對(duì)在爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所使用的調(diào)節(jié)閥和有關(guān)附件應(yīng)檢查其安全運(yùn)行情況
·要保證整體的垂直位置或水平位置。如果遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，用牢固的木箱裝運(yùn)。
·閥門上的標(biāo)尺應(yīng)保持完整、準(zhǔn)確、清晰，閥門的鉛封、蓋帽、氣動(dòng)附件等應(yīng)齊全完好。
石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案說(shuō)明
◇ 泄氮閥通常安裝在罐頂，口徑視情況與進(jìn)液閥口徑一致
◇ 泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略大于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費(fèi)氮?dú)狻⒂绊懺O(shè)備的使用壽命
◇ 若用戶工況與造型手冊(cè)有異，望來(lái)電來(lái)郵與本廠技術(shù)人員聯(lián)系
◇ 一般供氮?dú)鈮毫υ?×10^5-10×10^5Pa之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過(guò)高或過(guò)低時(shí)，起到安全作用，在正常情況下不工作
3 石化含苯廢氣儲(chǔ)罐氮封裝置改進(jìn)方案結(jié)論
3.1對(duì)儲(chǔ)存苯的內(nèi)浮頂罐增加氮封并采用廢氣處理后，可大大減少對(duì)環(huán)境的污染，改善操作環(huán)境。
3.2儲(chǔ)存同一品種的儲(chǔ)罐氣相連通成一個(gè)大系統(tǒng)，使得苯收料罐和發(fā)料罐的補(bǔ)氮和排放可以互補(bǔ)，可大幅度減少氮?dú)庥昧俊?/p>
3.3氮封補(bǔ)氮閥和泄氮閥的操作壓力在罐呼吸閥的工作壓力范圍之內(nèi)，對(duì)罐的操作沒(méi)有影響，罐頂呼吸閥和泄壓閥是儲(chǔ)罐安全運(yùn)行的二道保護(hù)設(shè)施。
