石化倉儲企常壓儲罐VOCS收集系統應用研究

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罐VOCs收集方案的介紹，結合石化倉儲企業特點從儲罐、罐組、油氣收集總管3個方面系統地分析研究了常壓儲罐VOCS收集技術，有助于減少VOCs排放、保護環境、節約能源。

關鍵詞：石化倉儲;常壓儲罐;VOCs;收集;環境保護

0前言

近年來，隨著國家政策、法律、法規及相關規范的要求，石化倉儲企業應加強推進揮發性有機物污染治理，對甲B、乙類儲罐全部實現揮發性有機物有組織收集處理，大幅減少VOCs排放，以促進環境空氣質量改善，為打贏藍天保衛戰做出貢獻[1]。但是，石化倉儲企業存在甲B、乙類介質種類多、占地范圍廣等問題，因此如何實現對這些儲罐油氣（VOCs）的安全、有效地收集顯得至關重要。

1 VOCs收集系統

石化倉儲企業儲罐VOCs排放主要由“大呼吸”和“小呼吸”產生，其中儲罐“大呼吸”主要由收發油產生，儲罐“小呼吸”主要是由于溫度變化而產生的呼吸量，引起儲罐“小呼吸”的因素還有儲罐的溫度變化、儲罐的留空高度、液體的真實蒸氣壓等。

1.1多罐直接連通方案

將一個罐組內多個儲罐的氣相空間用氣相管連通，相連通的各儲罐形成一個整體，當一臺儲罐或多臺儲罐收發貨時，VOCs則從壓力高的儲罐流向壓力低的儲罐，最終實現罐組內各儲罐壓力平衡，降低儲罐呼吸損耗、減少VOCs排放。

1.2單罐控制方案

每臺儲罐氣相管道設置遠程控制閥門并直接與收集總管連接，同時監測儲罐氣相空間壓力與收集總管的壓力（壓差），通過壓差值連鎖遠程控制閥門控制儲罐排氣。

1.3 單呼閥控制方案

每臺儲罐氣相管道設置單呼閥并直接與收集總管連接，通過單呼閥門控制儲罐排氣，當儲罐氣相空間壓力升高至單呼閥開啟壓力時單呼閥開啟排出儲罐內VOCs，當儲罐氣相空間壓力降低至單呼閥關閉壓力時單呼閥關閉停止排氣。

1.4 VOCS收集系統方案選擇

石化倉儲企業各儲罐儲存的品種多，且存在儲罐品種更換的可能，為避免各儲罐間混料影響儲存介質品質、降低生產風險，因此采用單呼閥控制方案：每臺儲罐罐頂分別在單呼閥后增設一條氣相管道;罐組內分別設置一根收集管道，氣相管道引入收集管道，收集管道在罐組邊界處設置氧含量監控、壓力監控（連鎖控制）、阻爆轟型阻火器;各罐組連接油氣收集總管，通過風機將VOCs引入油氣處理裝置。VOCS收集系統圖詳見圖1：

2儲罐VOCs收集系統

要實現儲罐VOCs收集系統有效運行，每臺儲罐需配備氮封閥、單呼閥、帶阻火器呼吸閥、緊急泄壓人孔等安全附件，合理設置各安全附件的工作壓力區間，因此要復核儲罐提高儲罐設計壓力，各安全附件的工作壓力設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]。

儲罐需進行密閉改造，設置氮封系統，氮氣管道自各罐組氮氣主管接出，自罐頂接入各儲罐，正常情況下，氮封閥設定壓力為0.2～5KPa。儲罐罐頂要增設置氣相管，氣相管上設置單呼閥，單呼閥工作壓力區域不能與呼吸閥、氮封閥的工作壓力區域有交集，即單呼閥全開啟向收集管道排放VOCs時，呼吸閥不能動作產生泄漏，氮封閥也不能動作向儲罐內補充氮氣。罐頂還配套壓力變送器及就地壓力表，壓力變送器設置上、下限報警，當罐頂氣相壓力達到設定值導致呼吸閥動作時DCS系統中報警。為降低安全風險，每臺儲罐的單呼閥后均設置阻爆轟型阻火器和遠程控制切斷閥（電動閥），緊急狀況下，中控室能遠傳控制關閉切斷閥。

儲罐要結合實際情況進行密閉改造，如內浮頂儲罐罐頂數個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、氮氣管線、壓力遠傳接口等設備設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行動火作業開孔，大幅度提高施工進度，減少施工安全風險。

3罐組VOCs收集系統

VOCs收集及輸送過程中要避免發生火災爆炸事故，而產生火災爆炸的三要素可燃物、助燃物、點火源必須同時具備，因此要嚴格控制VOCs系統中可燃氣體和氧氣濃度，每個罐組收集管道上設置在線氧分析儀，來判斷儲罐氮封、VOCs收集系統的可靠性，并滿足后續油氣輸送和處理的安全性，當氧含量達到（或超過）報警值6%時，自動開啟氮氣調節閥補充氮氣稀釋，當氧含量超過8%時，聯鎖切斷對應罐組油氣總管遠程切斷閥。

每個罐組油氣收集管道上設置壓力變送器并與對應罐組油氣總管切斷閥連鎖，當罐組油氣總管壓力≥200Pa時聯鎖打開罐組油氣總管切斷閥（氣動閥）， 當罐組油氣總管壓力≤0Pa時聯鎖關閉罐組油氣總管切斷閥（氣動閥），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

從安全上考慮，為防止油氣收集總管在負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為正壓或微負壓。石化倉儲企業收發貨時間不均衡，油氣收集總管壓力波動頻繁，油氣收集總管上設置變頻風機及壓力監控系統，當壓力高于0.3 KPa時連鎖啟動變頻風機、壓力低于0 KPa時連鎖停止變頻風機。在罐組、油氣處理裝置邊界處應設置防爆轟阻火器，減少事故狀態下油氣處理裝置、各罐組相互影響。

5結語

常壓儲罐VOCS收集是一個系統工程，關鍵在于對單個儲罐、各罐組內、油氣收集總管的壓力控制，維持系統平衡穩定，確保常壓儲罐VOCs有序收集并輸送至油氣處理裝置處理，同時還需注意以下問題：

（1）對儲罐進行改造時，需復核儲罐結構強度、設計壓力、儲存介質密度，以適應VOCs收集技術要求。

（2）氮封閥應安裝在罐頂（禁止安裝在罐底），防止出現閥后積液、罐頂至罐底的氮氣管道靜壓差等問題;氮封閥引壓管的取壓源點距離氮封閥出氣口至少1.5米，以保證取壓值的準確性，氮封閥才能在設定條件下正常工作。

（3）單呼閥的工作壓力設定值需考慮閥后背壓。

參考文獻：

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

[2]葛乃峰，陳陸輝.石化倉儲企業儲罐氮封技術的應用研究.中國石油和化工標準與質量.2021，20（41）：71-73.

作者簡介：

潘彥杰（ 1973.01）男，漢族，碩士學歷，職稱：中級工程師，研究方向-主要從事油氣儲運技術研究