有机溶剂储罐呼吸气的计算及防治措施

2010年第41卷第7期 《浙江化工》 一27一 文草编号：1006—4184(2010)07—0027-04 有机溶剂储罐呼吸气的计算及防治措施 戴小平徐骏 (浙江省环境保护科学设计研究院，浙江杭州310007) 摘要：通过对有机溶剂储罐呼吸气计算。找到各计算方法的适用性和影响储罐呼吸气 产生的主要因素。例举某企业甲醇储罐，采用各方法分别进行计算。结果明：有机溶剂储罐大小呼吸气 总体产生量较大。各方法计算结果基本一致。提出减缓有机溶剂储罐大小呼吸气产生的主要防治措施。 关键词：有机溶剂；储罐；呼吸气；防治措施 O引言 (2)浮巧!罐 近年来，中困经济15I速发展，”中国崛起u之论风Lwz=4’Q。CI。V／D (2) 行世界。浙汀作为全国经济增长速度最快和最具活 (31拱顶罐 力的省份之一，主要经济指标在全国一直保持领先。Low=4·35·10‘P‘Q’V’KN·Kc (3) 我省也足医药化T及中间体主要生产省份，产业规 1·1·2小呼吸 ‘ 模和发展水平均居全闰前列。而医药化T及中间休 (1)同定顶罐 行业在我省推进生态省建设和”811”环境污染整治 Ly=O．191·M·D仍·H㈣·7r潍’Fp‘Cz。Kc’[P／(t00910一 中呈现的环境fbJ电较突出。 P)】0碍 (4) 有机溶剂在医药化T及中问体行>lk中应用广 (2)弹坝罐 泛，其主要以储罐的形式贮存。环境温度和大气压Ls=3．1．S～Pr。D·M·K一·Kc‘EF (5) 变化，物料装卸过程等均会产生一定量储罐呼吸气， (3)拱顶罐 主要包括大呼吸和小呼吸。大呼吸是指物料装卸时 IAs=12．751·10。·KE‘Dm·H㈣·P5·Fp‘Cz。V。[P／ 的呼吸。小呼吸是指储罐在没有装卸物料作、Ip的情 (100910一P)】吣 (6) 况下，随着外界气温、压力在一天内的升降周期变 式(1)～(6)00，Lwl为同定罐大呼吸损耗量(m3／a)； 化，罐内气体空间温度、物料蒸发速度、蒸汽浓度和Lw2为浮顶罐大呼吸损耗量(kg／a)；LDW为浮顶罐大 压力也随之变化的损失。有机溶剂储罐呼吸气是医 呼吸损耗量(kg／a)；Ly为同定顶罐小呼吸损耗量 药化工及中问休企-、Ik主要大气污染源之一。 (m3／a)；Ls为浮顶罐小呼吸损耗量(kg／a)；k为拱顶 ?，懋等罂黧寥法 萎当罢篇一(kg／a)；真M- 鬟赫r11．1中国石油化 系统经验公式“ 掌：1”“2例11⋯。。。丹艿⋯“1．?‘：”“¨d，w／” 1．1．1大呼吸 物料年象送入罐量(m3／a)；K、为J习转因子；Kc为油 (1)『州定顶罐 品系数；Ks为密封系数；Kc为系数(取24)；C一为罐 iI_4．188．1o-7．M．P．KN．K。．Q (1) 壁粘附系数；c：为用于小直径罐的调节因子；D为 一翌，，嗯一一吕一爹涵L 万方数据 一28一 ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRY V01．41No．7(2010) 为储罐直径(m)；V为油品平均重度(t／m3)；H为平 均蒸汽空间高度：T为每Et大气温度变化的年平均 值；FP为涂层系数(1，1．5)；Pr蒸发压函数；S为罐 外平均风速(m／s)；n为与密封有关的风速指数。 中国石油化工系统经验公式适用于同定顶罐、 浮顶罐和拱顶罐储存原油、汽油及挥发性有机溶剂 时的年大呼吸蒸发损耗和年小呼吸蒸发损耗的估 算。 1．2《石油库节能设计导则》中推荐的方法阁 1．2．1大呼吸 (1)浮顶罐 Lw=4Q·C。·Vl／D (7) (2)拱顶罐 LDW_KT·Kc·V2·P／51．6(490—4Mv)(8) 1．2．2小呼吸 (1)浮顶罐 Ls=0．46(3．28Fr·D·F0-Pr-Mv-Kc(9) (2)拱顶罐 Ics=0．0732Kc·D鹏·HOSI·俨·Ff，·C2"[P／(10090-P)]o‘s(10) 式(7)一(10)中，LW为浮顶罐大呼吸损耗量(m3／a)； L呷拱顶罐大呼吸损耗量mS／a)；Ls为浮顶罐／J,P{吸 损耗量(m3／a)；T嗡为拱顶罐小呼吸损耗量(mS／a)；Q 为油罐年刷转量(KmS／a)；D油罐直径(m)；H为油罐 内气体高度(m)；C．为罐壁粘附系数；C：为用于小直 径罐的调节因子；V，为油品密度(kg／m3)；V2为油罐 容积(in3)；K，为周转系数；K。为油品系数；P为大 量物料状态下的平均蒸汽压力(KPa)；My为油蒸汽 摩尔质量(kg／km01)；Fr为密封损耗系数；Ff为浮盘 附件总损耗系数；F，为涂层系数(1～1．5)；Pr为蒸汽 压函数：T为每El大气温度变化的年平均值。 《石油库节能设计导．贝II)SH／T3002—2000附录A 中推荐计算公式适用于拱顶罐、浮顶罐和内浮顶罐 储存原油、汽油及其它轻质油品时的年大呼吸蒸发 损耗和年小呼吸蒸发损耗的估箅。 1．3美国石油学会(API)推荐的方法刚 1．3．1大呼吸 (1)浮顶罐 W=I．37·104·Q／D (11) (2)拱顶罐 F=5．8·10南·P·V·KT (12) 1．3．2小呼吸 (1)浮顶罐 1．y=I．665·Kf·D岱·V-·Ks·Kc"Fp·[P／(10090-P)]at。(13) (2)拱顶罐 Ly=1．70·10．3·KE·D“7了·H05。·PLKc‘Fp‘Ke’【P／( 10090-P)]n鹋(14、 式(11)．(14)巾，w为浮顶罐大呼吸损耗量(m3／a)； F为拱顶罐大呼吸损耗量(mS／a)；Ly为浮顶罐小呼 吸损耗量(mS／a)；Ly为拱顶罐小呼吸损耗量(m3／a)； Q为泵送液体人罐量(mS／a)；D为储罐直径(m)；H 为储罐内油品高度(m)；T为每日最高与最低温度 变化的年平均值：P为大量物料状态下的平均蒸汽 压力(Pa)；K，为周转系数；Kf为储罐结构系数(焊接 取0．045)；Vw为平均风速(m／s)；Ks为密封系数；Kc 为储存物料系数；K。为系数(取24)；Ke为油品挥发 校正系数；FP为涂层系数。 美国石油学会(API)推荐的方法适用于同定顶 罐、浮顶罐储存原油、汽油及挥发性有机溶剂时的 年大呼吸蒸发损耗和年小呼吸蒸发损耗的估算。 1．4美国国家环保局(EPA)推荐公式阎 浮顶罐 Ln+LⅦ一LR+L—LD+Lx 拱顶罐： (15) L12+k+蚺L—lJx (16) 式(15)和(16)中，Lr。为浮顶罐总损耗量；k为 拱顶罐总损耗量；Lw为工作损耗量；T．。为板层边缘 密封损耗量；LF为板层附属配件损耗量；Ln为板层 接缝损耗量；Lx为倒灌损耗量；IJs为静损耗星。 另外．根据美国国家环保局m版的Pollutant EmissiomFactors(AP一42)中的第七章给出的储罐挥 发性有机组分排放的估算程序编制了应用软件 TANKS4．0。该软件应用过程中第一步是输人储罐相 关参数．包括储罐长度、直径、体积、年周转量、罐面 颜色及T作压力等。第二步是确定储罐所在位置及 相关气象参数；第三步是选择储存物料相关参数： 第四步是计算结果设置；最后输出计算结果。 美围国家环保局(EPA)推荐公式适用于浮顶罐 和拱顶罐储存原油、汽油及挥发性有机溶剂时的年 大呼吸蒸发损耗和年小呼吸蒸发损耗的估箅。而应 用软件TANKS4．0未对储罐类型进行分类，适用于 原油、汽油及挥发性有机溶剂时的年大呼吸蒸发损 耗和年小呼吸蒸发损耗的估算。 1．5其他计算方法 除了上述计算方法外．还有几种纯经验估算方 法，包括中国的《散装液态石油产品损耗》估算方法161， 口本资源能源厅方法．欧盟经验方法等等门。 另外，参考《大气污染物排放标准》(GBl6297— 1996)附录C推荐的方法设置无组织排放监控点， 万方数据 2010年第41卷第7期 《浙江化工》 一29一 进行现场}{{f测，l—J时收集必要的气象资料。然后根 据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》( GB／T13201—91)中计算卫生防护距离方法反推算出 罐区无组织排放源强『8I。反推汁箅公式如下： 专=去(Bm：s俨L。 (17) 式(18)中，Q。为有害气体无组织排放源强(k曲)； CM为监测得到监控点浓度；L为罐区边界至监控点 距离(m)；r为有害气体无组织源所在生产单元等效 半径m)；A，B，C。D为卫生防护距离计算系数。 2计算结果及分析 2．1计算结果 为了丫解各计算公式的适用性及计算准确度． 分别采用上述方法对浙江某企业甲醇储罐年呼吸 排放量进行计算。甲醇储罐具体参数见表l，具体计 算结果见表2。 表1浙江某企业甲醇储罐具体参数 鱼整 堡型生堕丝尘堕堡!竺堕!壹堡竺竺旦堑垦!!竺塑!里垄 甲醇储罐 100 2 4 O．5 2000 常压 表2甲醇储罐不同公式计算呼吸气计算结果 计算方法 浮顶罐／(t／a) 拱顶罐／(t／a) 盔竖咝 丛!!垩咝 金盐 奎堡咝 尘竖咝 金进 中国石油化工系统经验公式法 2．00 0．652 2．652 1．462 0．922 2．384 《石油库仃能设计导则》方法 2．00 0．208 2．208 1．159 0．220 1．379 API法0．069O．500 0．569 0．195 0．407 0．602 TANKS4．0法 ／ ／ ／0．5790．251 0．83 2．2结果分析 由表2可见。有机溶剂储罐大小Ⅱ乎吸气总体产 生量较大，各方法计算结果基本一致。其中，中国石 油化T系统经验公式法和《石油库节能设计导则》 方法计算结算结果较接近：美国石油学会(API)推 荐公式法和美国国家环保局(EPA)推荐的软件 TANKS4．0法计算结果也较接近。但美国两种方法 的计算结果总体小于巾国两种方法的计算结果。 目前在环境影响评价计算有机溶剂储罐大小 呼吸时。中国石油化工系统经验公式和美周国家环 保局推荐的软件TANKS4．0法应用较为广泛191。这两 种方法在计算时，充分考虑了储罐储存物料相关性 质，汁算可信度较高。 巾于国内外各纯经验估算方法差异性较大．未 进行详细分析。根据卫生防护距离方法的反推算法 在监测时要排除罐区以外其他无组织源强的十扰。 另外，监测时气象条件影响较大．因此本推算法实 用性小强。 3防治措施 行机溶剂储罐大小呼吸排放不仅污染环境，同 时也造成极大的资源浪费，给企业带来双重的负面 影响。因此，企业落实有机溶剂储罐大小呼吸排放 的防治措施非常重要。 3．1减缓大呼吸措施 3．1．1从物料输送过程考虑IloJ 在物料输送过程采用双管式物料输送，即设置 两条管道与储罐连通，一条是槽车到储罐的物料输 送管道，另一条是储罐顶部剑槽车的气压平衡管。 在物料输送时，物料从槽车输送到储罐，同时储罐 物料蒸汽通过另一管道向槽车转移。因此避免了物 料输送过程大呼吸的产生。该措施是减缓大呼吸发 生的最有效措施。另外，操作也可以降低大呼 吸气产生量。 3．1．2从末端治理方面考虑 末端治理主要考虑采用呼吸气收集处理装置。 在储罐呼吸口设置呼吸气收集处理措施。针对不同 物料采用不同处理措施。主要处理措施为冷凝同收、 采用活性炭吸附、水吸收等。这样可以大大降低物 料大呼吸排放量。 3．2减缓小呼吸措施 3．2．1从储罐选型考虑⋯1 合理地选择储罐类型对呼吸废气影响很大。一 般较低沸点有机溶剂建议选择浮顶罐或内浮顶罐： 对于较高沸点有机溶剂或挥发性较差溶剂可考虑 选用同定顶罐。另外，拱顶罐提高承压能力也是减 少小呼吸损耗的有利措施。 3．2．2从降低温度考虑1121 储罐小呼吸量受温度影响也较大。从降低温度 考虑，可采取储罐表面喷涂浅色涂层，高温天气采 用水喷淋，采用地埋式储罐等措施，尽可能减少日 温差。 3．2．3从介质保护考虑f‘31 万方数据 一30— ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRY V01．41No．7(2010) 介质保护在生产、生活上广泛应用。储罐可以 考虑选择介质将物料与外界环境进行隔绝，即使在 小呼吸时进、出物料也仅是保护介质。目前保护介 质采用氮气被广泛应用。选用氮气保护也大大降低 了储罐安全隐患。 4结论 浙汀作为一个医药化-丁及中间体大省，储罐大 小呼吸废气越来越受到各级管理部门重视。通过对 有机储罐呼吸气国内外各汁算方法的讨论、分析， 基本确定其各自适用性。在环境影响评价中，中闰 石油化工系统经验公式和美围国家环保局推荐的 软件TANKS4．0法应用较为广泛。针对储罐大呼吸 和小呼吸产生过程的分析，提出了具体各方面的减 缓措施。希望通过各项减缓措施在实际生产上的应 用，可以大大降低有机溶剂储罐大小呼吸气排放． 从而一定程度上改善当地环境空气质量。 参考文献： [1】田士良．炼油厂油品贮运技术与管理瞰】．北京：中国石 化出版社，1995． 【2】石油库节能设计导则(sHrr3002—2000)，国家石油和 化学工业局。2000． [3]Amerieanpetroleuminstitute．APIBulletin【S】．1952— 1975：2512-2517． [4]CenterforEenvironmentalResearchInformation，Office ofResearchandDevelopment，USEenvironmentalProtection Ageney(EPA)．CompendiumMethodTOl4MT015[M]．Cincinnati： EPA，1997． 【5】Us．Environmentalprotectionagency[S】．API42-7．1． 【6】散装液态石油产品损耗(GBl1085—89)，中华人民共 和国国家标准，1989． [7】陆立群，伏晴艳，张明旭．石化企业储罐无组织牌反复 现状及定量方法比较[J】．辽宁化工，2006，23(3)：54—56． 【81李瑾．液体储罐无组织排放估算方法【J】．石油化工环 境保护，2003，26(4)：51-54． 【9】洪冰．储油罐气态污染物计算方法的选择及污染控制 【J】．气象与环境学报，2008，24(3)：59—62． [10】何小珍．浅谈影响储罐有机废气大小呼吸的因素及 减缓措施[J】．广东化工，2006，33(7)：6． 【ll】常毅．油品蒸发损耗的分析及降低措施【J】南炼科技， 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