油品储运系统挥发性有机物排放治理研究现状

胡宗柳, 王笑静, 王善强, 王 涵

（中国石油集团工程建设有限责任公司 大连设计分公司， 辽宁 大连 116000）

油品储运系统挥发性有机物排放治理研究现状

胡宗柳, 王笑静, 王善强, 王 涵

（中国石油集团工程建设有限责任公司 大连设计分公司， 辽宁 大连 116000）

挥发性有机物(VOCs) 是指具有对人体致癌、致突变作用，同时又具有易燃易爆特性的物质，这类物质危害性大。针对石化行业中VOCs排放量占比较大的油气储运系统进行研究，分析国内治理VOCs的发展趋势，对油气储运系统VOCs排放源的治理标准与回收技术进行阐述。为国内各地区储运系统治理VOCs方案提供参考依据，为石化企业增加显著的社会声誉、环境效益及经济效益提供思路。

VOCs；环境危害； 石化行业

近年来“我国大气污染的形势日趋严峻”，主要是因为挥发性有机物（VOCs）的排放严重影响了大气质量。PM2.5源解析研究表明有机物是细颗粒物的重要前体物在紫外线照射下 VOCs与大气中的NOx反应，产生臭氧等二次污染物，造成光化学污染[1]。在储运系统源头及末端上控制VOCs的排放势在必行。

鉴于此，文中介绍了国内目前排放控制相关法规与标准，综述了近年来国内关于VOCs治理的技术及其应用。

1 国内法律政策及标准规范

1.1 国内VOCs污染治理政策法规

2014年12月5日，在《大气污染防治行动计划》发布后，环保部提出针对石化行业挥发性有机物治理提高国家层面，出台《石化行业挥发性有机物综合整治方案》，指出[2-4]通过对油品储存的储罐型式以及油品装载的方式进行改进，从VOCs产生的源头进行减排治理；对储运系统中的轻质油品的储罐呼吸气以及装卸呼出气进行回收再利用。

2015年6月，财政部出台《挥发性有机物排污收费试点办法》，开始征收VOCs排污费，通过经济手段促进石化行业的VOCs排放治理。

1.2 国内VOCs污染治理标准规范

2015年4月，国家相继发布的《石油化学工业污染物排放标准》[3]《石油炼制工业污染物排放标准》[4]以及，对企业污染物排放限值和厂界排放要求提出了更高、更严格的要求，随着新标准的出台，原有标准作废不在执行，如对增设油气回收设施要求有机废气排放口的去除效率要≥95%，特别地区如津、京、冀要求有机废气排放口的去除率要≥97%，表1中列举出苯类特别排放限值。

表1 大气污染物（苯类）特别排放限值Table 1 Atmospheric pollutants ( benzene) special emissions limits

同时，国家环保部出台《石化行业VOCs污染源排查工作指南》及《石化企业泄漏检测与修复工作指南》，对VOCs的污染源排查、排放核算给出了明确的方法，敦促了石化行业VOCs达标、减排治理工作的开展。

依据《石化行业VOCs污染源排查工作指南》提供的计算方法，可对石化企业进行全厂VOCs排放量核算，根据经验储运系统VOCs排放量占全厂VOCs排放总量的 50%以上。因此油气储运系统VOCs排放源的源头控制以及末端回收技术的发展可以有效对炼厂VOCs减排做出贡献。

2 VOCs治理技术

储运系统 VOCs污染防治应遵照源头与末端治理相结合的方式为准则。

2.1 储存系统储罐源头治理

（1）内浮顶储罐源头治理

在《石化行业VOCs污染源排查工作指南》中储罐VOCs排放量主要分为三部分：

a）浮盘边缘密封损失：与介质性质和密封形式关联较大；

b）浮盘盘缝损失：与介质性质和浮盘形式关联圈套，全接液式浮盘盘缝损失系数为0.8，浮筒式浮盘盘盘缝损失系数为4.8；

c）挂壁损失：与介质性质和周转量关联较大。

石化企业储运系统中内浮顶储罐一般储存轻质油品如：汽油、石脑油等，这类油品真实蒸汽压大，挥发性大、VOCs排放量大。

浮盘边缘密封损失占比较小，盘缝损失和挂壁损失占比超过90%，将原内浮顶储罐浮筒式浮盘更换为全接液式内浮盘可以从根本上消除了油气空间，阻绝气液传质现象，从源头上解决油气挥发问题，实现VOCs点源治理。

全接液浮盘相对于传统的浮筒式内浮盘有全面的技术提升，避免了浮力单元单一，粘结剂受浸润发生剥离的危险，消除了油气空间等缺陷。

全接液式浮盘对于减排效果明显，对减排有一定的意义；实际使用效果视储罐具体情况而异，储罐施工质量较好或变形不大的，使用效果好（密封补偿量为100 mm）。

（2）固定顶储罐源头治理

在《石化行业VOCs污染源排查工作指南》中储罐VOCs排放量主要分为两部分：

a) 静止储存过着中蒸发损失，即储罐小呼吸产生的VOCs排放；

b) 储罐进行收发物料过程中产生的工作损失，即储罐大呼吸产生的VOCs排放量。

国内炼油厂储运系统固定顶储罐一般储存重质油品如：柴油、渣油、蜡油等，这类油品真实蒸汽压小，挥发性差，VOCs排放量小，图1为某储运罐区内一座容积为10 000 m3的柴油固定顶储罐，在更换浮筒式浮盘以及全接液式浮盘后，在不同周转量的情况下储罐VOCs排放量的变化情况。

图1 10 000 m3柴油固定顶罐改造成浮顶罐后VOCs排列量对比Fig.1 Change of emission amount of VOCs from 10 000 m3diesel tank before and after transformation

固定顶储罐更改罐型增加浮盘后，对于储罐排放的VOCs减排效果明显，对VOCs减排治理很体育意义；随着储罐内周转量的增加，增加浮盘后储罐VOCs排放量减少比例越大，但浮筒式浮盘与全接液浮盘之间减排效果对比并不明显。其他容积不同的储罐也有同样的结论。但是，全接液式浮盘造价较高，因此，建议固定顶储罐通过罐型改造增加浮筒式浮盘即可达到VOCs减排的目的。

2.2 储存系统末端治理

储存系统末端治理技术即油气回收系统，它包括两部分：收集系统和油气回收系统，通常所说的油气回收技术即是指完成油气分离达到回收目的的技术。从原理上来讲，目前常用的油气与空气分离回收方法有4种[6-9]：

a）活性炭吸附法;

b）膜分离法;

c）冷凝法;

d）吸收法。

包括以上技术的各种组合技术，目前油气回收技术基本都采用以上技术的组合技术，均可实现模块化设计。单一技术很难达标，这些组合技术能够满足达标排放要求（表2）。

环保部要求2017年底前石化企业全厂的VOCs排放总量要比2014年削减30%以上，因此，在石化企业鼓励对储运系统挥发的 VOCs进行回收利用，并应结合末端控制技术的适用范围。

表2 VOCs末端治理技术原理及使用条件[10]Table 2 Principle and use conditions of VOCs end-treatment technology

图2-3为某石化企业储运系统一座3 000 m3以及一座5 000 m3汽油内浮顶储罐，通过源头治理即更换全接液式浮盘与末端治理即增设油气回收设施（油气回收设施以去除率为 95%设定），在不同周转量的情况下储罐VOCs排放量的变化情况。

图2 3 000 m3内浮顶顶罐改造前后VOCs排列量对比Fig.2 Change of emission amount of VOCs from 3 000 m3gasoline tank before and after transformation

图3 5 000 m3内浮顶顶罐改造前后VOCs排列量对比Fig.3 Change of emission amount of VOCs from 5 000 m3gasoline tank before and after transformation

从图中可知两座储罐在周转量不同的情况下，末端治理增设油气回收设施 VOCs减排的更加彻底，效果好于更换全接液浮盘。但是，增设油气回收设施存在如下问题：

1）目前石化企业储运罐区多为老旧设施，空间位置未必满足；

2）更换全接液浮盘工程量少于增设油气回收设施；

3）油气回收设施需要后期运行维护，费用高。

同时，油气收集系统根据国家安监局的要求，需要通过安全评估。设计中需要采取有效的安全措施，如气体密封、压力控制、阻火等措施。

3 结 论

针对日益严重的环境问题，国家出台了一些列的法律政策及法规，石化行业是VOCs排放监控的重点，而储运系统VOCs的排放量比重较大，对油品储运系统VOCs治理已迫在眉睫。

本研究建议对储运罐区中重质油品如柴油固定顶储罐进行罐型改造，增加浮筒式浮盘。对于轻质油品如汽油内浮顶储罐，可更换全接液浮盘或增加油气回收设施，具体选择应根据储罐VOCs排放量的单吨治理VOCs的经济性做出比选或环保部门要求的30%的VOCs减排目标。储运系统不论选择是源头治理或者末端治理，都应根据石化企业自身实际情况进行技术选择，并应采取有效的安全措施，不增加新的安全隐患。

［1］ 郭森，童莉，周学双，等. 石化行业的VOCs排放控制管理[J]. 化工环保，2014，34（4）：356 - 360.

［2］ 陈璐，张丽娜，周阳，等. 挥发性有机物西楼检测与修复技术规范体系的设想研究[J]. 环境科学与管理，2015(1): 5-9

［3］ GB 31571，石油化学工业污染物排放标准[S].

［4］ GB 31570，石油炼制工业污染物排放标准[S].

［5］ 李兴春. 石油化工行业挥发性有机物控制进展研究[J]. 环境保护，2016（13）：38-42．

［6］ 李婕，羌宁. 挥发性有机物( VOCs) 活性炭吸附回收技术综述[J].四川环境，2007, 26(6): 101-107.

［7］ 璟黄维秋，钟 ，赵书华. 膜分离技术在油气回收中的应用[J]. 石油化工环境保护，2005，28(3)：51 -54．

［8］ 王蒙，王铁军，杨叶，等. 冷凝法油气回收工艺优化[J]. 油气储运，2013(3): 329-333.

［9］ 龙文露. 低浓度挥发性有机物在球形活性炭上的吸脱附研究[D].上海: 华东理工大学，2013.

［10］ 油品储运行业挥发性有机物排放控制技术评估[J]. 化工环保，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，黑龙江省海伦市人，工程师，硕士研究生，2012年毕业于辽宁石油化工大学 油气储运工程，研究方向：从事VOCs控制技术工作。E-mail：huzongliu@163.com。