石化行业VOCs污染源排查与管控—有机液体储存调和

石化行业石化行业VOCVOCS S污染源污染源 排查与管控排查与管控 有机液体储存调和有机液体储存调和 环境保护部环境保护部环境工程评估中心环境工程评估中心 VOCsVOCs污染控制环境管理中心污染控制环境管理中心 庄思源庄思源 20162016年年1212月月 1 1.控制背景 2.储罐类型和VOCs排放 3.核算方法 4.影响因素 5.控制思路 6.现场排查可能遇到的问题 主要内容 2 3 3 1.控制背景 有机有机液体储存调和过程中的液体储存调和过程中的VOCs排放是排放是石化行业石化行业无组织排放源的重要组成部分无组织排放源的重要组成部分。我国。我国平均每年约有千平均每年约有千万吨级的万吨级的VOCs从各种有机液体储罐排放到大气中从各种有机液体储罐排放到大气中，对大气环境人体健康都带来对大气环境人体健康都带来极大危害极大危害。 引言引言 设备泄漏设备泄漏 11% 储罐储罐 40% 装卸装卸 0% 污水处理厂污水处理厂 21% 循环水循环水 1% 工艺有组织工艺有组织 18% 燃烧燃烧 烟气烟气 2% 采样采样 过程过程 0% 火炬火炬 2% 工艺无工艺无 组织组织 5% 非正常工况非正常工况 0% 事故事故 0% 设备泄设备泄 漏漏 3% 储罐储罐 24% 装卸装卸 8% 污水处理厂污水处理厂 32% 循环水循环水 7% 工艺有组织工艺有组织 22% 燃烧烟气燃烧烟气 1% 采样过程采样过程 0% 火炬火炬 2% 工艺无组织工艺无组织 1% 非正常工况非正常工况 0% 事故事故 0% Y厂厂 G厂厂 X厂厂 4 根据现场调研工作，可以看出储罐部分的VOCs排放量在全厂排放中占据相对主要的位置。 设备泄漏设备泄漏 3% 储罐储罐 46% 装卸装卸 25% 污水污水 6% 循环水循环水 5% 有组织有组织 1% 燃烧烟气燃烧烟气 14% 采样采样 0% 工艺无组工艺无组 织织 0% 非正常非正常 0% 事故事故 0% 1.控制背景 图片源于网络 5 5 2.储罐类型和VOCs排放 固定顶罐 6 6 2.储罐类型和VOCs排放 压力罐 7 7 2.储罐类型和VOCs排放 可变气相空间罐 8 8 2.储罐类型和VOCs排放 图片源于网络 内浮顶罐 9 9 2.储罐类型和VOCs排放 图片源于网络 外浮顶罐 10 10 2.储罐类型和VOCs排放 图片源于网络 外浮顶罐 11 11 2.储罐类型和VOCs排放 边缘密封 气相安装密封 12 12 2.储罐类型和VOCs排放 边缘密封 液相 安装 机械 靴式 密封 13 13 2.储罐类型和VOCs排放 边缘密封 二次密封 14 14 2.储罐类型和VOCs排放 浮盘附件 人孔 固定顶支 撑柱 计量井 采样井 15 15 2.储罐类型和VOCs排放 浮盘附件 真空阀 溢流孔 浮盘支腿 边缘通气 孔 16 16 2.储罐类型和VOCs排放 浮盘附件 导向柱（无槽） 导向柱（有槽） 17 17 2.储罐类型和VOCs排放 浮盘附件 梯井 18 18 2.储罐类型和VOCs排放 固定顶罐 浮顶罐 工作损耗工作损耗 静置损耗静置损耗 边缘密封损耗边缘密封损耗 挂壁损耗挂壁损耗 浮盘附件损耗浮盘附件损耗 浮浮盘缝隙损耗盘缝隙损耗 19 3.核算方法 或 是 否 是 否 是 准备工作 收集储罐构造数 据 设置有机气体控 制设施，并实际 监测 核算排放量 油品理化数 据实测值 采用油品理化数据 最大值核算 公式法 收集当地气象数 据 资料收集 源项解析 统计核算 其他信息及监测 准备工作 收集有机液体理 化数据 实测法 测有机气体控制设施进出 口VOCs浓度和气体流量 格式上报 排放源分类 合规性检查 排查工作流程 使用前提：使用前提： 罐区设有VOCs末 端回收设施 所需数据：所需数据： 1.回收设施进出口 VOCs浓度 2.风机流量 实测法 如企业有油品 理化数据实测 值采用实测采用实测 数据数据 如企业无油品 理化数据实测 值采用保守采用保守 数据数据 公式法 20 20 3.核算方法 固定顶罐 21 3.核算方法 23654SEVOSVLKDHK W=气相空间膨胀因子 气相空间高度 排放蒸汽饱和因子 气相密度 储存物料、罐漆情况、温度有关储存物料、罐漆情况、温度有关 储存物料有关储存物料有关 储罐构造有关储罐构造有关 储罐构造、储存物料有关储罐构造、储存物料有关 气相空间体积 静置损耗 固定顶罐 22 3.核算方法 0VVB E LAAVATPPKTPP=+>()0.00180.0018 0.720.028EVAXANKTTTI=+KE气相空间膨胀因子 是个温度、压力的函数，决定有机液体储存过程中能不能从 罐中排出去。 日蒸汽压变化范围-呼吸阀压力范围 大气压-物料真实蒸汽压 物料液体表面温度 储液温度储液温度 固定顶罐 23 3.核算方法 液体表面温度 真实蒸汽压 工作损耗产品因子 呼吸阀工作矫正因子 储液温度储液温度 各种压力的函数各种压力的函数 储储液温度下的蒸汽压液温度下的蒸汽压 储存物料有关储存物料有关 气相分子量 工作损耗 5.614WVVANPB LALM P QK K KRT=年周转量 周转因子 周转量和罐容有关周转量和罐容有关 蒸汽压 24 3.核算方法 10%蒸发量下ASTM蒸馏曲线斜率，/vol% 雷德蒸汽压 油品 expVA LABPAT=()()()()0.50.50.50.5A=15.64-1.854S - 0.8742-0.3280Sln RVPB=8742-1042S - 1049-179.4Sln RVP() ()A=12.82-0.9672ln RVPB=7261-1216ln RVP原油 15%-5% 155S =馏温馏温出度出度10log51.7125LABATCVAP+ =浮顶罐 25 3.核算方法 风影响损失因子 蒸汽压函数 气相分子量 产品因子 边缘密封类型，风速有关边缘密封类型，风速有关 储存物料有关储存物料有关 储存物料有关储存物料有关 边缘密封损耗 直径 TRWDFDLLLLL=+()*n RRaRbVCLKK vDP M K=+真实蒸汽压和大气压有关真实蒸汽压和大气压有关 边缘密封 26 3.核算方法 罐体类型罐体类型 密封密封 KRa （lb-mol/ft·a） KRb （lb-mol/（mph） n-ft·a） n 焊接焊接 机械鞋式密封 只有一级 5.8 0.3 2.1 边缘靴板 1.6 0.3 1.6 边缘刮板 0.6 0.4 1 液态镶嵌式密封密封浸于储液中，无气相空间 只有一级 1.6 0.3 1.5 挡雨板 0.7 0.3 1.2 边缘刮板 0.4 0.6 0.3 气态镶嵌式密封密封位于储液之上，有气相空间 只有一级 6.7 0.2 4 挡雨板 3.3 0.1 3 边缘刮板 2.2 0.003 4.3 铆接铆接 机械鞋式密封 只有一级 10.8 0.4 2 边缘靴板 9.2 0.2 1.9 边缘刮板 1.1 0.4 1.5 浮顶罐 27 3.核算方法 风影响损失因子 气相分子量 产品因子 浮盘附件类型，风速有关浮盘附件类型，风速有关 储存物料有关储存物料有关 储存物料有关储存物料有关 浮盘附件损耗 蒸汽压函数 TRWDFDLLLLL=+* FFVCLF P M K=() ()()1122.FFFFFFnFnFN KNKN K=+()iiim FiFaFbvKKKK v=+* 20.5 11VAAVAAP PP P P= +蒸汽压函数P* 28 3.核算方法 真实蒸汽压 储存物料有关储存物料有关 大气压 浮顶罐 29 3.核算方法 罐壁影响 支撑柱影响 支撑柱个数 支撑柱有效直径 周转量、罐壁状况、物料有关周转量、罐壁状况、物料有关 挂壁损耗 罐体油垢因子 支柱有关支柱有关 ()0.9431SLCC WDQC WN FLDD=+介质介质 罐壁状况（罐壁状况（bbl/1000ft2） 轻锈 中锈 重锈 汽油汽油 0.0015 0.0075 0.15 原油原油 0.006 0.03 0.6 其它油品其它油品 0.0015 0.0075 0.15 介质介质 罐壁状况罐壁状况（mm） 轻锈 中锈 重锈 汽油汽油 0.00257 0.01284 0.25672 原油原油 0.01027 0.05134 1.02688 其它油品其它油品 0.00257 0.01284 0.25672 油垢因子反应了不同罐壁状态下附着油膜的厚度。 罐体油垢因子CS 3.核算方法 30 对于罐壁状态的选取 厚度接近油膜厚度的硬板，看是否能插入密封和罐壁。 企业采用合理的方法证 明储罐运行一段时间 后，其罐壁附着油膜厚 度仍与新建储罐接近。 1. 2. 3.核算方法 31 浮顶罐 32 3.核算方法 盘缝损耗单位缝长因子 蒸汽压函数 气相分子量 产品因子 浮盘浮盘类型有关类型有关 产品类型有关产品类型有关 储储液温度下的蒸汽压液温度下的蒸汽压 储存物料有关储存物料有关 盘缝长度因子 浮盘缝隙损耗 直径 2* DDDVCLK S D P M K=盘缝长度因子SD 33 3.核算方法 盘缝长度 浮盘面积 seam D deckLSA= 通过输入储存储存液体的液体的理化数据和周转量、理化数据和周转量、储罐的储罐的构造参数、构造参数、储罐所在储罐所在地地的气的气 象象参数等参数等，结合AP-42手册提供的相关系数相关系数，估算出有机液体储存调和过程 中VOCs的年排放量。 如罐区设有VOCs回收设施，当将其回收量总排放量中扣除。 气象参数：气象参数： 1.环境温度 2.大气压 3.风速 4.太阳能辐射因子 有机液体理化参数：有机液体理化参数： 1.真实蒸汽压 2.气相摩尔质量 3.有机液体密度 周转参数：周转参数： 1.周转量 2.储罐容积 构造参数构造参数: : 直径；涂漆颜色；罐体 高度；存储高度；密封 选型；浮盘类型等 有机液体存有机液体存 储储VOCsVOCs损耗损耗 评价公式评价公式 附件损 耗系数 美国EPA 34 34 4.影响因素 影响储存调和损耗的主要因素影响储存调和损耗的主要因素 VOCsVOCs 损耗损耗 物料物料 蒸气压蒸气压 温度温度 储罐和附储罐和附 件选型件选型 35 4.影响因素 罐罐型：内浮顶型：内浮顶罐；罐； 容积：容积：5000m5000m3 3； 周转量：周转量：6 6万吨万吨/ /年年 影响影响储存损耗的主要因素储存损耗的主要因素- -物料真实蒸汽压物料真实蒸汽压 在在有机有机液体储存与调和过程液体储存与调和过程中中，蒸汽压是影响，蒸汽压是影响VOCsVOCs损耗排放的损耗排放的最主要最主要因素因素。 储存 物料 年平均 储存温度() 真实 蒸气压(kPa) VOCs 损耗量（t/a) 汽油 30 48.18 32.03 航煤 30 7.30 7.96 柴油 30 1.95 4.22 36 4.影响因素 5000m5000m3 3 汽油内浮顶罐；周转量汽油内浮顶罐；周转量6 6万吨万吨/ /年年 影响储存损耗的主要因素影响储存损耗的主要因素- -储存温度储存温度 25 35 45 48 67 92 0102030405060708090100储存温度() 蒸气压(kPa) 25 35 45 32.3 41.1 80.1 0102030405060708090储存温度() 损耗量(吨/年) 储存温度与蒸气压储