謝國(guó)民

（蘇州高新區(qū)環(huán)境保護(hù)局，江蘇 蘇州 215000）

揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐呼吸損耗計(jì)算及防治措施

謝國(guó)民

（蘇州高新區(qū)環(huán)境保護(hù)局，江蘇 蘇州 215000）

論述了揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐呼吸損耗常用計(jì)算方法及其適用范圍，包括美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（EPA）推薦方法、美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）推薦方法、石油庫(kù)節(jié)能設(shè)計(jì)導(dǎo)則推薦方法和中國(guó)石油化工系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式；基于儲(chǔ)罐呼吸損耗原理提出相應(yīng)防治措施，其中減緩大呼吸損耗措施主要是蒸氣回收和蒸氣平衡技術(shù)，減緩小呼吸損耗措施主要是罐體選型、控制溫差、設(shè)置呼吸擋板以及介質(zhì)保護(hù)等。

揮發(fā)性有機(jī)液體；儲(chǔ)罐；呼吸損耗；防治措施

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是一種較為常見的大氣污染物，對(duì)大氣環(huán)境的影響與危害巨大。VOCs種類較多，物化性質(zhì)多樣，一些活性強(qiáng)的VOCs不僅是大氣臭氧和二次有機(jī)氣溶膠污染的重要前體物，且具有高毒性、致癌性，直接排放對(duì)人體健康會(huì)造成一定的危害。

根據(jù)《十三五規(guī)劃全國(guó)分行業(yè)VOCs排放基數(shù)-江蘇省》可知，目前江蘇省工業(yè)源VOCs的排放量最高，約占全部VOCs總排放量的43.84%，遠(yuǎn)高于交通源、生活源或農(nóng)業(yè)源。根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類和代碼表》（GB T4754-2011），石油和化學(xué)工業(yè)VOCs排放量為40.84萬(wàn)噸，占工業(yè)源排放量的40.35%，成為我省目前VOCs的主要源頭。

研究表明[1-2]，VOCs作為石油和化學(xué)工業(yè)的特征污染物，其無(wú)組織排放源主要包括揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)存與裝卸、管道和設(shè)備泄漏、廢水集輸處理系統(tǒng)、固廢液儲(chǔ)存系統(tǒng)、非正常工況等，而有機(jī)液體儲(chǔ)存與裝卸排放量所占比例高達(dá)39%，是最主要的排放源。精確估算揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐VOCs呼吸損耗量，基于儲(chǔ)罐呼吸損耗原理設(shè)定針對(duì)性的控制措施，對(duì)于VOCs減排具有極其重要意義。

1 揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐呼吸氣計(jì)算方法

目前用于揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐呼吸氣計(jì)算方法主要是公式法，該方法是以理想氣體狀態(tài)方程為計(jì)算基本，將理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)值相結(jié)合進(jìn)行計(jì)算。目前常用美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（EPA）推薦方法、美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）推薦方法、《石油庫(kù)節(jié)能設(shè)計(jì)導(dǎo)則》方法以及《散裝液態(tài)石油產(chǎn)品損耗》方法等[3]。

1.1 美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（EPA）推薦方法

EPA推薦方法對(duì)拱頂罐與浮頂罐中的蒸發(fā)損耗均進(jìn)行了定義，其公式如式（1）、（2）所示[4]。

浮頂罐：LT1+LW+LR+LF+LD+LX（1）

拱頂罐：LT2+LW+LS+LF+LX（2）

式中：LT1為浮頂罐總損耗量，LT2為拱頂罐總損耗量，LW為工作損耗量，LR為板層邊緣密封損耗量，LF為板層附屬配件損耗量，LD為板層接縫損耗量，LX為倒灌損耗量，LS為靜損耗量。

1.2 美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）推薦方法

API推薦方法對(duì)拱頂與浮頂?shù)膬?chǔ)罐類型及其存在的大呼吸與小呼吸的蒸發(fā)損耗均進(jìn)行了不同的定義[5]，具體內(nèi)容見表1。

表1 API推薦的儲(chǔ)罐呼吸損耗計(jì)算公式

1.3 石油庫(kù)節(jié)能設(shè)計(jì)導(dǎo)則推薦方法

該方法對(duì)拱頂、浮頂以及內(nèi)浮頂中大護(hù)膝與小呼吸的蒸發(fā)損耗均適用了公式進(jìn)行描述，其具體內(nèi)容與表2所示。表2中的公式均是將理論分析與實(shí)驗(yàn)值或經(jīng)驗(yàn)值相結(jié)合，并經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐茖?dǎo)以后得來的，精確性較高，適用性較好[6]。

表2 石油庫(kù)節(jié)能設(shè)計(jì)導(dǎo)則蒸發(fā)損耗計(jì)算公式

1.4 中國(guó)石油化工系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式

該經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)固定頂、浮頂、拱頂?shù)膬?chǔ)罐類型中大呼吸與小呼吸的蒸發(fā)損耗均進(jìn)行了定義與描述，具體如表3所示[7]。

表3 中國(guó)石油化工系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式

2 污染控制措施

2.1 減緩大呼吸措施

2.1.1 蒸氣回收設(shè)施

蒸氣回收設(shè)施能夠明顯減少儲(chǔ)罐VOCs大呼吸排放，部分蒸氣回收設(shè)施設(shè)施對(duì)VOCs的回收率能達(dá)到90%甚至達(dá)到 99%[8]。目前常用的蒸氣回流設(shè)施包括單極冷凝、單極吸收、單極吸附、單極膜分離、兩級(jí)聯(lián)用等，其VOCs回收率分別為80%～95%、90%～97%、90%～99.5%、90%～99.5%和99.98%，回收設(shè)施出口非甲烷總烴排放濃度分別為50 g/m3、35 g/m3、＜10 g/m3、＜10 g/m3和0.15 g/m3[9]。

2.1.2 蒸氣平衡技術(shù)

裝卸揮發(fā)性有機(jī)液體時(shí)，應(yīng)采取裝有氣相平衡管的密封循環(huán)系統(tǒng)，使大呼吸尾氣形成閉路循環(huán)，消除裝卸時(shí)VOCs無(wú)組織排放。某企業(yè)對(duì)二甲苯儲(chǔ)罐（50 m3）和計(jì)量罐（3 m3）設(shè)置了氣相平衡管，治理前后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表4。如表4所示，治理前該企業(yè)存在明顯的排放超標(biāo)；治理后排放量明顯減少，并達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表4 治理前后數(shù)據(jù)對(duì)比（n=4）

2.2 減緩小呼吸措施

2.2.1 罐體選型

《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31571-2015）、石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB31570-2015）、上海市地標(biāo)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/933-2015）等中明確提出應(yīng)根據(jù)物料的蒸氣壓和儲(chǔ)存量合理選擇罐型。即對(duì)于低沸點(diǎn)有機(jī)液體而言，浮頂罐或內(nèi)浮頂罐是較好的選擇；而對(duì)于高沸點(diǎn)或揮發(fā)性較差有機(jī)液體而言，固定頂罐是較好的選擇[7]。根據(jù)美國(guó)EPA提出的要求，在各種情況下儲(chǔ)罐類型的選擇如表5所示[10]。

表5 EPA對(duì)貯罐VOCs排放控制要求

2.2.2 控制溫差

在控制溫差方面主要有兩個(gè)方法：一是儲(chǔ)罐表面噴涂層，通過在儲(chǔ)罐的外表噴上淺灰或銀灰色的涂層，能夠減少儲(chǔ)罐對(duì)陽(yáng)光照射后熱量的吸收，從而減少溫差，減少有機(jī)溶劑的排放；二是灌頂裝設(shè)噴淋冷卻水系統(tǒng)，由于儲(chǔ)罐表面噴涂層并不能夠完全阻止儲(chǔ)罐溫度的上升，因此通過使用噴淋冷卻水系統(tǒng)能夠進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行降溫，減少溫差而減少?gòu)U氣的排放。

2.2.3 設(shè)置呼吸擋板

呼吸檔板安裝在防火器下面，其工作原理是當(dāng)大量空氣進(jìn)入罐內(nèi)時(shí)，呼吸檔板能夠?qū)?qiáng)勁的空氣流達(dá)到阻礙與分流的作用，從而減少了強(qiáng)勁的空氣流直接吹到有機(jī)溶劑的表面而加速蒸發(fā)。

2.2.4 介質(zhì)保護(hù)

介質(zhì)保護(hù)指的是通過有關(guān)介質(zhì)將儲(chǔ)罐與外界環(huán)境隔離，一方面減少?gòu)U氣排放，另一方面提高儲(chǔ)罐的安全性。目前在實(shí)際應(yīng)用中最為廣泛的介質(zhì)氣體為氮?dú)狻?/p>

3 結(jié)論

本文論述了揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐呼吸損耗國(guó)內(nèi)外常用計(jì)算方法，確證了其在不同方面的應(yīng)用，基于儲(chǔ)罐呼吸損耗原理提出了減緩大小呼吸的措施。希望本研究能夠在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮作用，減少貯罐VOCs的排放，提高當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量。

[1] 張鵬, 趙東風(fēng), 牛麥針. 石化企業(yè)無(wú)組織排放源強(qiáng)核算方法綜述[J]. 四川環(huán)境, 2012, 31(6): 115-121.

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[3] 陸立群, 伏晴艷, 張明旭. 石化企業(yè)儲(chǔ)罐無(wú)組織排放現(xiàn)狀及定量方法比較[J]. 遼寧化工, 2006, 35(12): 728-731.

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[5] 張鵬, 趙東風(fēng), 牛麥針. 石化企業(yè)無(wú)組織排放源強(qiáng)核算方法綜述[J]. 四川環(huán)境, 2012, 31(6): 115-121.

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[10] Atkinson R, Arey J. Atmospheric degradation of volatile organic compounds[J]. Chem Rev, 2003, 103(12): 4605-4638.

Calculation of Breathing Loss in Volatile-organic-liquid-tank and Their Preventive Measures

XIE Guo-min
（Suzhou Hi-tech Zone Environmental Protection Bureau, Suzhou 215000, China）

The common methods of calculation of breathing loss in volatile-organic-liquid- tank were discussed, such as EPA method, API method, SH3002-2000 method and CPCC method. Based on the principle of breathing loss in volatile-organic-liquid- tank, the preventive measures were provided. The measures of vapor recovery and balance technology can reduce the big breathing loss, while the measures of selection of tank type, controlling of tank temperature, setting of breathing baffle and media protection can reduce the smoll breathing loss.

volatile organic liquid; tank; breathing loss; preventive measure

X511

A

1009-220X(2016)05-0037-05

10.16560/j.cnki.gzhx.20160517

2016-08-10

謝國(guó)民（1973~），男，江蘇蘇州人，本科，工程師；主要從事環(huán)境監(jiān)督管理。xie.gm@snd.gov.cn