油品儲運系統揮發性有機物排放治理研究現狀

胡宗柳, 王笑靜, 王善強, 王 涵

（中國石油集團工程建設有限責任公司 大連設計分公司， 遼寧 大連 116000）

油品儲運系統揮發性有機物排放治理研究現狀

胡宗柳, 王笑靜, 王善強, 王 涵

（中國石油集團工程建設有限責任公司 大連設計分公司， 遼寧 大連 116000）

揮發性有機物(VOCs) 是指具有對人體致癌、致突變作用，同時又具有易燃易爆特性的物質，這類物質危害性大。針對石化行業中VOCs排放量占比較大的油氣儲運系統進行研究，分析國內治理VOCs的發展趨勢，對油氣儲運系統VOCs排放源的治理標準與回收技術進行闡述。為國內各地區儲運系統治理VOCs方案提供參考依據，為石化企業增加顯著的社會聲譽、環境效益及經濟效益提供思路。

VOCs；環境危害； 石化行業

近年來“我國大氣污染的形勢日趨嚴峻”，主要是因為揮發性有機物（VOCs）的排放嚴重影響了大氣質量。PM2.5源解析研究表明有機物是細顆粒物的重要前體物在紫外線照射下 VOCs與大氣中的NOx反應，產生臭氧等二次污染物，造成光化學污染[1]。在儲運系統源頭及末端上控制VOCs的排放勢在必行。

鑒于此，文中介紹了國內目前排放控制相關法規與標準，綜述了近年來國內關于VOCs治理的技術及其應用。

1 國內法律政策及標準規范

1.1 國內VOCs污染治理政策法規

2014年12月5日，在《大氣污染防治行動計劃》發布后，環保部提出針對石化行業揮發性有機物治理提高國家層面，出臺《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》，指出[2-4]通過對油品儲存的儲罐型式以及油品裝載的方式進行改進，從VOCs產生的源頭進行減排治理；對儲運系統中的輕質油品的儲罐呼吸氣以及裝卸呼出氣進行回收再利用。

2015年6月，財政部出臺《揮發性有機物排污收費試點辦法》，開始征收VOCs排污費，通過經濟手段促進石化行業的VOCs排放治理。

1.2 國內VOCs污染治理標準規范

2015年4月，國家相繼發布的《石油化學工業污染物排放標準》[3]《石油煉制工業污染物排放標準》[4]以及，對企業污染物排放限值和廠界排放要求提出了更高、更嚴格的要求，隨著新標準的出臺，原有標準作廢不在執行，如對增設油氣回收設施要求有機廢氣排放口的去除效率要≥95%，特別地區如津、京、冀要求有機廢氣排放口的去除率要≥97%，表1中列舉出苯類特別排放限值。

表1 大氣污染物（苯類）特別排放限值Table 1 Atmospheric pollutants ( benzene) special emissions limits

同時，國家環保部出臺《石化行業VOCs污染源排查工作指南》及《石化企業泄漏檢測與修復工作指南》，對VOCs的污染源排查、排放核算給出了明確的方法，敦促了石化行業VOCs達標、減排治理工作的開展。

依據《石化行業VOCs污染源排查工作指南》提供的計算方法，可對石化企業進行全廠VOCs排放量核算，根據經驗儲運系統VOCs排放量占全廠VOCs排放總量的 50%以上。因此油氣儲運系統VOCs排放源的源頭控制以及末端回收技術的發展可以有效對煉廠VOCs減排做出貢獻。

2 VOCs治理技術

儲運系統 VOCs污染防治應遵照源頭與末端治理相結合的方式為準則。

2.1 儲存系統儲罐源頭治理

（1）內浮頂儲罐源頭治理

在《石化行業VOCs污染源排查工作指南》中儲罐VOCs排放量主要分為三部分：

a）浮盤邊緣密封損失：與介質性質和密封形式關聯較大；

b）浮盤盤縫損失：與介質性質和浮盤形式關聯圈套，全接液式浮盤盤縫損失系數為0.8，浮筒式浮盤盤盤縫損失系數為4.8；

c）掛壁損失：與介質性質和周轉量關聯較大。

石化企業儲運系統中內浮頂儲罐一般儲存輕質油品如：汽油、石腦油等，這類油品真實蒸汽壓大，揮發性大、VOCs排放量大。

浮盤邊緣密封損失占比較小，盤縫損失和掛壁損失占比超過90%，將原內浮頂儲罐浮筒式浮盤更換為全接液式內浮盤可以從根本上消除了油氣空間，阻絕氣液傳質現象，從源頭上解決油氣揮發問題，實現VOCs點源治理。

全接液浮盤相對于傳統的浮筒式內浮盤有全面的技術提升，避免了浮力單元單一，粘結劑受浸潤發生剝離的危險，消除了油氣空間等缺陷。

全接液式浮盤對于減排效果明顯，對減排有一定的意義；實際使用效果視儲罐具體情況而異，儲罐施工質量較好或變形不大的，使用效果好（密封補償量為100 mm）。

（2）固定頂儲罐源頭治理

在《石化行業VOCs污染源排查工作指南》中儲罐VOCs排放量主要分為兩部分：

a) 靜止儲存過著中蒸發損失，即儲罐小呼吸產生的VOCs排放；

b) 儲罐進行收發物料過程中產生的工作損失，即儲罐大呼吸產生的VOCs排放量。

國內煉油廠儲運系統固定頂儲罐一般儲存重質油品如：柴油、渣油、蠟油等，這類油品真實蒸汽壓小，揮發性差，VOCs排放量小，圖1為某儲運罐區內一座容積為10 000 m3的柴油固定頂儲罐，在更換浮筒式浮盤以及全接液式浮盤后，在不同周轉量的情況下儲罐VOCs排放量的變化情況。

圖1 10 000 m3柴油固定頂罐改造成浮頂罐后VOCs排列量對比Fig.1 Change of emission amount of VOCs from 10 000 m3diesel tank before and after transformation

固定頂儲罐更改罐型增加浮盤后，對于儲罐排放的VOCs減排效果明顯，對VOCs減排治理很體育意義；隨著儲罐內周轉量的增加，增加浮盤后儲罐VOCs排放量減少比例越大，但浮筒式浮盤與全接液浮盤之間減排效果對比并不明顯。其他容積不同的儲罐也有同樣的結論。但是，全接液式浮盤造價較高，因此，建議固定頂儲罐通過罐型改造增加浮筒式浮盤即可達到VOCs減排的目的。

2.2 儲存系統末端治理

儲存系統末端治理技術即油氣回收系統，它包括兩部分：收集系統和油氣回收系統，通常所說的油氣回收技術即是指完成油氣分離達到回收目的的技術。從原理上來講，目前常用的油氣與空氣分離回收方法有4種[6-9]：

a）活性炭吸附法;

b）膜分離法;

c）冷凝法;

d）吸收法。

包括以上技術的各種組合技術，目前油氣回收技術基本都采用以上技術的組合技術，均可實現模塊化設計。單一技術很難達標，這些組合技術能夠滿足達標排放要求（表2）。

環保部要求2017年底前石化企業全廠的VOCs排放總量要比2014年削減30%以上，因此，在石化企業鼓勵對儲運系統揮發的 VOCs進行回收利用，并應結合末端控制技術的適用范圍。

表2 VOCs末端治理技術原理及使用條件[10]Table 2 Principle and use conditions of VOCs end-treatment technology

圖2-3為某石化企業儲運系統一座3 000 m3以及一座5 000 m3汽油內浮頂儲罐，通過源頭治理即更換全接液式浮盤與末端治理即增設油氣回收設施（油氣回收設施以去除率為 95%設定），在不同周轉量的情況下儲罐VOCs排放量的變化情況。

圖2 3 000 m3內浮頂頂罐改造前后VOCs排列量對比Fig.2 Change of emission amount of VOCs from 3 000 m3gasoline tank before and after transformation

圖3 5 000 m3內浮頂頂罐改造前后VOCs排列量對比Fig.3 Change of emission amount of VOCs from 5 000 m3gasoline tank before and after transformation

從圖中可知兩座儲罐在周轉量不同的情況下，末端治理增設油氣回收設施 VOCs減排的更加徹底，效果好于更換全接液浮盤。但是，增設油氣回收設施存在如下問題：

1）目前石化企業儲運罐區多為老舊設施，空間位置未必滿足；

2）更換全接液浮盤工程量少于增設油氣回收設施；

3）油氣回收設施需要后期運行維護，費用高。

同時，油氣收集系統根據國家安監局的要求，需要通過安全評估。設計中需要采取有效的安全措施，如氣體密封、壓力控制、阻火等措施。

3 結 論

針對日益嚴重的環境問題，國家出臺了一些列的法律政策及法規，石化行業是VOCs排放監控的重點，而儲運系統VOCs的排放量比重較大，對油品儲運系統VOCs治理已迫在眉睫。

本研究建議對儲運罐區中重質油品如柴油固定頂儲罐進行罐型改造，增加浮筒式浮盤。對于輕質油品如汽油內浮頂儲罐，可更換全接液浮盤或增加油氣回收設施，具體選擇應根據儲罐VOCs排放量的單噸治理VOCs的經濟性做出比選或環保部門要求的30%的VOCs減排目標。儲運系統不論選擇是源頭治理或者末端治理，都應根據石化企業自身實際情況進行技術選擇，并應采取有效的安全措施，不增加新的安全隱患。

［1］ 郭森，童莉，周學雙，等. 石化行業的VOCs排放控制管理[J]. 化工環保，2014，34（4）：356 - 360.

［2］ 陳璐，張麗娜，周陽，等. 揮發性有機物西樓檢測與修復技術規范體系的設想研究[J]. 環境科學與管理，2015(1): 5-9

［3］ GB 31571，石油化學工業污染物排放標準[S].

［4］ GB 31570，石油煉制工業污染物排放標準[S].

［5］ 李興春. 石油化工行業揮發性有機物控制進展研究[J]. 環境保護，2016（13）：38-42．

［6］ 李婕，羌寧. 揮發性有機物( VOCs) 活性炭吸附回收技術綜述[J].四川環境，2007, 26(6): 101-107.

［7］ 璟黃維秋，鐘 ，趙書華. 膜分離技術在油氣回收中的應用[J]. 石油化工環境保護，2005，28(3)：51 -54．

［8］ 王蒙，王鐵軍，楊葉，等. 冷凝法油氣回收工藝優化[J]. 油氣儲運，2013(3): 329-333.

［9］ 龍文露. 低濃度揮發性有機物在球形活性炭上的吸脫附研究[D].上海: 華東理工大學，2013.

［10］ 油品儲運行業揮發性有機物排放控制技術評估[J]. 化工環保，2015(35): 64-68.

Research Status of Emission Control of Volatile Organic Compounds in Oil Storage and Transportation Systems

HU Zong-liu, WANG Xiao-jing, WANG Shang-qiang, WANG Han

（China Petroleum Engineering & Construction Corp. Dalian Design Branch, Liaoning Dalian 116000, China）

Volatile organic compounds (VOCs) are a kind of flammable and explosive organic compounds with carcinogenic and mutagenic effect, so they are very harmful to human health. In this paper, taking oil and gas storage and transportation system in the petrochemical industry as a research object, the development trend of VOCs emission control was analyzed, and the emission control standard and recovery technology of VOCs in oil and gas storage and transportation system were briefly introduced.

VOCs；recovery technology；petroleum enterprises

TE 81

A

1671-0460（2016）12-2881-03

2016-11-04

胡宗柳（1985-），男，黑龍江省海倫市人，工程師，碩士研究生，2012年畢業于遼寧石油化工大學 油氣儲運工程，研究方向：從事VOCs控制技術工作。E-mail：huzongliu@163.com。