張昌
摘要:本文以有機(jī)溶劑類儲罐呼吸氣體計(jì)算要求和適用范圍為研究內(nèi)容,探討了多種計(jì)算方法,希望能夠基于儲罐呼吸損耗特征提出的降耗、優(yōu)化存儲措施能夠?yàn)橄鄳?yīng)的單位提供參考借鑒。
關(guān)鍵詞:有機(jī)溶劑;儲罐呼吸氣;計(jì)算及防治措施
常見的揮發(fā)性有機(jī)物(呼吸作用氣體)如硫化物、氯化物等種類繁多、化學(xué)性質(zhì)活躍、對人體或自然生活環(huán)境都有直接損害。在現(xiàn)代物理化學(xué)研究下,越來越多的揮發(fā)性有機(jī)液體儲存設(shè)施被生產(chǎn)研發(fā),例如常見的廢水集中處理系統(tǒng)、有機(jī)液體儲罐系統(tǒng)、固廢液儲存系統(tǒng)等[1]。通過精確計(jì)算揮發(fā)性有機(jī)液體的儲罐呼吸損耗量,對控制揮發(fā)性有機(jī)氣體有重要價(jià)值意義。本文以揮發(fā)性有機(jī)液體儲罐呼吸氣計(jì)算方法為研究內(nèi)容,分析了國內(nèi)外常見的計(jì)算方法,現(xiàn)將其總結(jié)如下。
1 國外計(jì)算方法
1.1美國石油學(xué)會(API)計(jì)算方法
蒸發(fā)
消耗 儲罐類型 計(jì)算方法
大呼吸 拱頂罐
大呼吸 浮頂罐
小呼吸 拱頂罐
小呼吸 浮頂罐
1.2美國(EPA)推薦方法
計(jì)算類型 計(jì)算方法
浮頂罐 浮頂罐總損耗量+工作損耗量+板層邊緣密封損耗量+板層接縫損耗量+板層附屬配件損耗量+倒罐損耗量
拱頂罐 拱頂罐總損耗量+工作損耗量+板層附屬配件損耗量+板層接縫損耗量+靜損耗量
1.3中國石油化工經(jīng)驗(yàn)計(jì)算研究
蒸發(fā)
消耗 儲罐類型 計(jì)算方法
大呼吸 拱頂罐
大呼吸 浮頂罐
大呼吸 固定頂
小呼吸 拱頂罐
小呼吸 浮頂罐
小呼吸 固定頂
以上公式中:
L W1 、L W2 和 L DW 為固定罐、浮頂罐、拱頂罐大呼吸損耗量(m 3 /a);
Ly、Ls 和 L ds 為固定罐、浮頂罐、拱頂罐小呼吸損耗量(m 3 /a)
K E 為系數(shù),取 24;
S 為罐外平均風(fēng)速,m/s;
n 為與密封有關(guān)的風(fēng)速指數(shù)。
2 污染控制研究分析
2.1大呼吸緩解措施
針對蒸汽回收設(shè)施可知,通過減少揮發(fā)性有機(jī)物在有機(jī)溶劑罐的含量,可以抑制大呼吸排放,通過運(yùn)用部分蒸汽回收裝置,可以保證其揮發(fā)性氣體的回收率達(dá)到90%-99%。目前,較為常用的蒸汽回流設(shè)施包含了單極冷凝管、單極吸收以及單級膜分離裝置,還可以聯(lián)合研究使用等。目前,裝置改進(jìn)后,VOCs 回收率分別為 80%~95%,其非甲烷烴總烴排放濃度可以達(dá)到50 g/m 3 。
2.2蒸汽平衡技術(shù)研究
當(dāng)裝卸揮發(fā)性有機(jī)液體時(shí),可以采用“氣相平衡管”密封循環(huán)系統(tǒng),以此保證灌裝時(shí),讓大呼吸尾氣形成閉路循環(huán)返回到槽車或相連系統(tǒng),從而減少裝卸時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性廢氣[2]。通過對二甲苯儲罐以及計(jì)量罐氣相平衡處理,可以觀察出經(jīng)過治理后,企業(yè)的廢氣超標(biāo)問題得到控制,已經(jīng)能夠達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。治理前,所選取的廠界監(jiān)測點(diǎn),治理數(shù)據(jù)分別為1.36±4.1(mg·m -3 );1.52±4.1(mg·m -3 );0.38±0.15(mg·m -3 ),治理后數(shù)據(jù)分別為0.25±0.14(mg·m -3 );1.13±0.05(mg·m -3 );0.16±0.02(mg·m -3 )。
3 對于減緩小呼吸的措施建議
以上研究可知,及時(shí)控制揮發(fā)性有機(jī)液體總儲罐呼吸損耗,通過計(jì)算方式了解環(huán)境影響,制定出科學(xué)合理的處理措施,對企業(yè)有重要的價(jià)值意義。筆者結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)需求,現(xiàn)提出以下減緩小呼吸的措施建議[3]。
3.1采用介質(zhì)保護(hù)
介質(zhì)保護(hù)是最常用的方式,通過特殊的介質(zhì)隔離,直接隔絕儲罐和外界環(huán)境的接觸,可實(shí)現(xiàn)減少廢氣排放,提升儲罐安全運(yùn)行、質(zhì)量兩方面目標(biāo)。目前,在化工生產(chǎn)運(yùn)用中,運(yùn)用最為廣泛的介質(zhì)為氮?dú)狻?/p>
3.2呼吸板
呼吸板直接設(shè)置在防火器的下方,其運(yùn)用原理是控制大量空氣的流動性,預(yù)防大量空氣進(jìn)入罐內(nèi),對罐體造成不利的空氣流。通過設(shè)置呼吸板可以可對強(qiáng)勁空氣進(jìn)行阻隔、分流處理,可科學(xué)減少強(qiáng)勁空氣對吹到有機(jī)溶劑表面,減少其加速蒸發(fā)[4]。
3.3科學(xué)選用罐體
針對國家《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)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31570-2015)等明確提出的蒸氣壓和存儲量科學(xué)選用各項(xiàng)要求。建議針對低沸點(diǎn)的有機(jī)液體選用內(nèi)浮頂罐;對于高沸點(diǎn)的有機(jī)液體或揮發(fā)性差的有機(jī)液體選用固定頂罐。且按照儲存溫度下的最大飽和蒸汽壓以及儲存容量選用不同的罐體[5]。
(1)針對飽和蒸汽壓在13.1-76.5Kpa的有機(jī)溶液,建議選用內(nèi)浮頂或者外浮頂罐,或采用拱頂罐安裝相應(yīng)的蒸汽平衡系統(tǒng),或可采用拱頂罐但要在內(nèi)部安裝密閉排放氣系統(tǒng),可將排放氣送入廢氣焚燒系統(tǒng)。
(2)最大飽和蒸汽壓都低于13.1Kpa建議采用拱頂罐,生產(chǎn)中不允許采用敞開式排氣口,要在對應(yīng)的位置安裝呼吸閥,除環(huán)境如溫差變化引起罐內(nèi)壓力變化時(shí),建議保證拱頂罐保持全封閉狀態(tài)。
3.4溫差控制措施
針對溫差控制主要采取兩個(gè)方法。首先是在儲罐外表面上噴上銀灰色或者是淺灰色的涂層,以此來控制陽光照射時(shí)候熱量的吸收,進(jìn)一步減少溫度的影響,實(shí)現(xiàn)有機(jī)溶劑的高效控制。其次,可適當(dāng)安裝頂部噴淋冷卻水裝置,因?yàn)閮薇砻娴耐繉觾H僅是隔熱的效果,不能完全阻止儲罐溫度的上升,可正確采用噴淋冷卻系統(tǒng),加強(qiáng)對儲罐存儲溫度的控制,并通過縮小溫差來減少廢氣的排放[6]。
4 結(jié)語
溶劑類儲罐有機(jī)廢氣的排放是造成空氣污染的主要源頭之一,而有機(jī)廢氣的大小呼吸則是其給空氣造成污染的主要作用方式,了解其大小呼吸影響因素,對減少有機(jī)廢氣排放,降低空氣污染具有重要意義[7]。鑒于此,本文對儲罐有機(jī)廢氣的大小呼吸影響因素進(jìn)行了深入分析,在此基礎(chǔ)上提出了一些減緩儲罐有機(jī)廢氣大小呼吸的有效措施。綜上所述,采用可行的措施,可以控制有機(jī)溶劑中易揮發(fā)成分的排放,對于控制有機(jī)液體呼吸損耗有重要應(yīng)用價(jià)值。本文研究探討了有機(jī)溶劑類儲罐呼吸消耗的常見算法,希望能夠?yàn)閷?yīng)的單位做好產(chǎn)品研究,減少減緩大小呼吸的措施,希望能夠?yàn)閷?yīng)的化工生產(chǎn)單位提供參考借鑒。
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