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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[3]Said M ， Lahdhiri H ， Taouali O . Comparative study based on KPCA and KPLS monitoring techniques using the Chemical Stirred Tank Reactor （CSTR） nonlinear process[C]// 2019 International Conference on Advanced Systems and Emergent Technologies （ICASET）. 2019，39（03）：43-44.

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[7]Singhal S ， Agarwal S ， Singhal N ， et al. Designing and Operation of Pilot Scale Continuous Stirred Tank Reactor for Continuous Production of Bio-Methane from Toxic Waste[J]. Environmental progress， 2019， 38（1）：198-200.