储罐废气处理规范和方法

一、储罐废气处理规范和方法来源

储罐废气处理规范和方法储罐区的排气和吸气过程在本领域称为“呼吸”，储罐内因液位上下波动引起的呼吸一般称为大呼吸，因昼夜温度波动引起的呼吸一般称为小呼吸。在大型储罐区中，在操作正常时，大呼吸量一般可以控制在较小的范围内，因此，小呼吸是储罐区正常操作时排放废气的主要原因。

1.1储罐大呼吸

在石油化工和煤化工的液态油产品在储存过程中，会不断地会发生VOCs的排放。储罐在进料时，液体进入储罐内，罐内液位升高，挤压罐内空间，当空间压力超过“呼吸阀”的呼出控制压力时，将VOCs气体排放到大气环境。呼出排放则是随着气温升高的热胀冷缩效应，罐内液体气体体积膨胀过程，将空间VOCs气体排放到大气环境。

1.2 储罐小呼吸  

与呼出排放对应，还有储罐发料过程的“大呼吸”吸入和“小呼吸”吸入空气，稀释罐内空间气体浓度，加剧液面蒸发，再次形成饱和浓度的挥发气体，待下次发生大小呼出排放时，将VOCs气体排放到大气环境，同时还会造成液态油品化工品的损耗。

二、储罐废气处理规范和方法技术

此类废气现有治理方法有燃烧法、冷凝法、生物法、吸附法、化学吸收法及联合法等几类。储罐废气处理规范和方法究竞选择何种处理技术，可根据气体来源、污染物组成、浓度、气量、处理要求、操作、安全性及技术适应性进行综合考虑。

二、储罐废气处理规范和方法设备原理：

设备的工作原理是将VOSC气体冷凝，（冷箱导热介质换热器）里面将热量传递给制冷剂后得以降温，利用物质的不同温度下的饱和蒸气压的差异，通过降温使油气达到过饱和状态冷凝成液态直接回收，极少部分气体进入后级单元进行再处理。它对于油气气体的回收处理，可根据需求符合尾气环保排放标准；如果气体有低沸点气体，经过吸附处理等工艺再次分离处理回收，使排放气体达到环保要求。

冷凝法油气回收的原理是利用了不同烃类物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和蒸气压的性质，通过提高油气回收系统的压力或降低系统的温度，使油气中不同烃类物质的蒸气分压分别达到各自的饱和状态，逐步由气态冷凝成液态，从而达到回收的目的。

常规的冷凝法油气回收工艺分为三个工艺段，第一段为预冷段，利用换热器等设备将收集到的油气首先冷却至0~4℃；其次是一级冷却段，将预冷段冷却后的油气再次冷凝到-35~-40C，采用的冷源为一级压缩致冷；最后是油气二级冷却段，被冷凝到-70~-95℃以下，采用的冷源为两级压缩致冷，如果在机械致冷后再增加一段液氮深冷，就可以满足更加严格的排放要求。

油气冷凝回收装置采用多级复叠或自复叠制冷技术，系统流程虽然相对复杂，但其关键部件压缩机和节流机构己全部实现国产化生产，投资和运行成本降低：并有设备紧凑、占用空间小、自动化程度高、维护方便、安全性好，输出为液态油可直接利用等优点。

冷凝法是目前发展比较成熟的一种油气回收方法，它的工艺流程简单，操作单性大，可实现完全自动化操作，因而操作成本低，而且回收处理油气后不存在其它的废料，但是由于采用多级冷凝，压缩机数量较多，因此装置的投资成本高，运行费用高。

三、储罐废气处理规范和方法设备特点

1、安全性高

a、所有组件包括压缩机等，均严格遵循安全防爆的相关技术标准，GB3836、GB25285、GB25286 等系列国家标准，以及电气设施和非电气设施的防爆标准进行采购与处理。系列整机取得防爆合格证，系统设有多重保护，完全符合安全与防火要求，整套装置与排放尾气都符合防火防爆安全标准；

b、设备设有防爆、压力、温度、流量等监控装置，对系统本身和关键设备出现的任何异常都可采取相应的安全保护措施；

c、系统设置可燃气体报警器、有毒气体报警器，及时预警机组的气体意外泄漏问题，确保机组设备和现场人员安全。

d、机组的关键位置安装有控制器、电磁阀和安全阀，利用自动控制系统， 在装置出现突然停电、停气、缺油等突发情况时，自动采取相应的检测和防护措施。

2、高效节能

a、尾气余冷回收。末级蒸发器后设置过冷换热器，将最后一级蒸发器处理后的低温VOCs 气体，与制冷剂换热，增加制冷剂过冷度，加强换热效果。

b、免费加热油气至合适温度。在一级蒸发器前设置回热换热器，将过冷换热器处理后的VOCs 尾气与 VOCs 进气进行热交换，达到预冷效果。

3、适用范围广

a、可根据用户要求定制。根据现场情况和用户要求，可进行非标电源、防腐抗震等非标要求设计，并提供水冷、风冷，单通道、双通道等多种设计方案选择，可充分满足用户需求。

b、可实现不同类型气体冷凝。引入大型化工流体模拟计算软件 Aspen Plus， 针对现场不同气体组分及特征，储罐废气处理规范和方法综合考虑机组能效、系统的繁简度以及回收效果， 确定最佳冷凝方案。

一、储罐的“大呼吸”、“小呼吸”废气

1.1  储罐大呼吸

储罐大呼吸是指储罐进行收发作业时的呼吸。储罐进料时，由于液面逐渐升高，罐内气体空间逐渐减小，压力增大，当压力超过呼吸阀控制压力时，一定浓度的蒸汽开始从呼吸阀呼出，直到储罐停止收料；储罐发料时，由于液面不断降低，罐内气体空间逐渐增大，压力减小，当压力小于呼吸阀控制真空度时，储罐开始呼入新鲜空气，由于液面上方空间蒸气没有达到饱和，促使蒸发加快，使其重新达到饱和，当罐内压力再次上升，部分蒸气从呼吸阀呼出。在这个“呼吸”过程中造成的VOCs损耗为大呼吸损耗。

1.2 储罐的小呼吸

储罐的小呼吸是指储罐在静止储存的情况下，白天受太阳辐射使油温升高，引起上部空间气体膨胀和油面蒸发加剧，罐内压力随之升高，当压力达到呼吸阀允许值时，蒸汽就逸出罐外造成损耗。夜晚气温下降使罐内气体收缩，油气凝结，罐内压力随之下降，当压力降到呼吸阀允许真空值时，空气进入罐内，使气体空间的油气浓度降低，在这个排出蒸气和吸入空气的过程造成的VOCs损失，叫小呼吸损耗。

二、储罐呼吸废气处理的规范及标准

2.1 环保部“十二五”规划就提出要求对储罐区呼吸排放的废气加以控制。

根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》制定的《重点区域大气污染联防联控“十二五”规划》规定：“加强石化生产、输送和储存过程挥发性有机物泄漏的监测和监管；严格控制储罐、运输环节的呼吸损耗，原料、中间产品、成品储存设施应全部采用高效密封的浮顶罐，或安装顶空联通置换油气回收装置（即储罐尾气联通并回收处理。要求“原料、中间产品与成品应密闭储存，对于实际蒸汽压大于2.8kpa、储量大于100m2的有机液体储罐，”都要采取控制措施。

2.2  2015年4月颁布的国家标准《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）对储罐废气处理的规定

第5章“大气污染物排放控制要求”在5.2挥发性有机液体储罐污染控制要求”规定：“储存真实蒸气压≥76.6kPa的挥发性有机液体应采用压力储罐。”“储存真实蒸气压≥5.2kPa但<27.6kPa的设计容积≥150m3的挥发性有机液体储罐，以及储存真实蒸气压≥27.6kPa但<76.6kPa的设计容积≥75m3的挥发性有机液体储罐”采用内浮顶罐的，内浮顶罐的浮盘与罐壁之间应采用液体镶嵌式、机械式鞋形、双封式等高效密封方式。采用固定顶罐的，应安装密闭排气系统至有机废气回收或处理装置。

2.3 2016年1月1日起施行的新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》对储罐废气处理的规定：

储油储气库、加油加气站、原油成品油码头、原油成品油运输船舶和油罐车、气罐车等，应当按照国家有关规定安装油气回收装置并保持正常使用。否则将受到停产整顿和重度罚款的处理。

2.4  2016年10月25日出台的《石油化工储运区VoCs治理项目油气联通工艺实施方案及安全措施指导意见》（127号函）对储罐废气处理的规定

（以下简称《指导意见》，对不同储罐型式的联通实施方法、呼出排放的稳定控制、罐顶附件的基本配置、管路材料的选择、防止罐群安全事故等的控制措施、以及氮封系统平衡控制等，给出了具体的意见。

2.5 《石化行业挥发性有机物综合整治方案》（环发（2014]177号）对储罐废气处理的规定

《方案》中“二-（四）-4”也要求“苯、甲苯、二甲苯等危险化学品应在内浮顶罐基础上安装油气回收装置等处理设施。

三、储罐废气处理方法

3.1  吸收法处理储罐废气原理

液体吸收法指的是通过吸收剂与VOCs接触，把VOCs中的有害分子转移到吸收剂中，从而实现分离VOCs的目的。VOCs转移到吸收剂中后，吸收剂作为废油进行回收处理。

优点：

从作用原理上看，该方法主要为物理方法，利用物质之间相溶的原理。由于VOCs一般都溶解于柴油或汽油等有机溶剂，可用柴油或汽油吸收VOCs，把VOCs中的有害分子去除掉。该方法操作弹性大、操作简单方便、成本低，在设计操作合理的情况下去除效率很高，适用范围广。

缺点

但对设备及运行管理要求较高，而且只有能溶解于吸收液的污染物才能被有效去除。同时，因有机溶剂本身易挥发，吸收处理后一般尚有挥发气体残余，因此不能使VOCa降为零，若遇高温，则吸收率更低。常用于进一步吸收处理变压吸附（PSA）后的废气。

3.2  吸附法处理储罐废气原理

当VOCs通过装有吸附剂（如活性炭、疏水分子筛等）的吸附罐，利用该吸附剂对污染物的强吸附力，将污染物质吸附下来，从而达到净化废气的目的。当前，采用吸附法处理VOCs，多使用活性炭，主要是因为活性炭细孔结构比较好，吸附性比较强。一般采用两个交替工作的吸附罐组成，当一个吸附罐内的活性炭饱和后，切换到另一个吸附罐，饱和的活性炭罐采用变温解析工艺来完成再生。

优点

吸附法主要适用于低浓度、高通量的VOCs。现阶段，这种处理方法已经相当成熟，能量消耗小，处理效率高，而且可以彻底净化VOCs。多用于净化工艺的末级处理或与其它废气治理技术组合使用。

缺点

该方法的缺点是对高浓度废气处理效率低、占地面积大、气阻大、吸附剂需定期更换或再生。

3.3  膜分离法处理储罐废气原理

膜是指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质的阻挡层。油气的回收是通过处理油蒸气和空气的混合气体，利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点，让油气和空气混合气在一定压力的推动下，使油气分子优先透过高分子膜，而空气组分则被截留排放，富集的油气传输回油罐或用其他方法液化。膜分离法工作原理，是利用油气与空气在膜内扩散性能的不同来实现分离，即让油气和空气混合物在一定压差推动下经过膜的“过滤作用”，使混合气中的油气分离，达到油气回收的目的。

缺点

对于不能完全将有机成分分离。

3.4 储罐废气处理冷凝法原理

利用制冷技术将油气的热量置换出来，实现油气组分从气相到液相的直接转换。在不同温度下，有机物质的饱和度不同，冷凝回收法便是利用有机物这一特点来发挥作用，通过降低或提高系统压力，把处于蒸汽环境中的有机物质通过冷凝方式提取出来。

优点

冷凝提取后，VOCs便可得到比较高的净化。在常温下也不容易用冷却水来完成，需要采取多级冷却的方法降低油气的温度，使之凝聚为液体回收，根据挥发气的成分、要求的回收率及最后排放到大气中的尾气中VOCs浓度限值，来确定冷凝装置的最低温度。该法除气效果明显，回收的废油可进行回炼。冷凝与吸附配合使用，回收率高，操作弹性大。

3.5 储罐废气处理方法总结

单一的回收技术都有各自技术的局限性，随着国家对排放要求越来越高，现在的主流技术都采用两种或三种单一回收技术相组合的方式来对油气进行回收，现在主流的油气回收技术主要有以下三种：“冷凝+吸附法处理工艺”“吸附+吸收法处理工艺”。经过组合工艺处理VOCs 能够满足治理要求。

四、储罐废气处理工程实例

4.1 储罐废气收集

储罐收油过程中，罐顶呼出的油气收集到油气集合管输送至油气回收设施进行处理，处理后合格尾气直接排放，回收到的油气凝结液直接送至苯罐区进行回收处理。

4.2 储罐废气处理设备

罐区收集的油气沿油气集合管，经防爆风机送人油气处理设施的冷凝单元进行多级冷凝：先进入预冷器被冷却至6~8℃，冷凝出部分油和水，然后进入后级冷凝箱分级被冷却至-25、-70℃左右，再析出一部分油，至此绝大部分烃类组分被分离出来，分离后的低温油气再依次回到前级预热器进行热交换，温度回升到20℃左右进入后级吸附系统。

吸附系统由两个吸附罐交替进行吸附——脱附过程。经过冷凝单元后的油气进入1#吸附罐吸附剩余油气、当吸附罐饱和后、系统自动切换到2#吸附罐进行吸附处理，同时1#吸附罐进行变温脱附，使吸附剂获得再生，脱附出的油气进入冷凝单元前油气集合管进行冷凝处理，经过吸附系统分离出来的尾气经在线分析仪检测，达到GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》规定的大气污染物排放限值≤4mg/m’，通过阻火器安全排空。