南京金凌石化工程设计有限公司广州分公司510725
摘要：通过对几个储罐废气治理项目工程实例分析，对VOCs治理技术的应用和投用实际效果的总结储罐VOCs治理应注意的几个常见问题和对VOCs治理系统设计、运行管理提出几点认识。
关键词：VOCs治理；废气；储罐；
随着城市扩大发展，曾经多数石化化工企业由最初远离城市市区，如今已逐步被城市包围，成为城市型石油化工企业。环保和安全问题高度敏感，有毒有害气体排放超标是目前石化化工企业屡遭环保局“挂牌督办”的重要原因之一。厂区周边环境敏感点多，居民对居住环境质量的要求也越来越高，企业的环境保护、消除安全隐患的任务也越加艰巨。
为消除VOCs带来的环境污染，满足国家标准规范要求，确保生产安、稳、长、满、优，有必要对石油化工排放的废气、尾气进行有效的治理。无论是从减轻地区环境污染，还是从提高企业社会形象的角度，排放废气处理已成为石油化工企业亟待解决的问题。
以下结合几个储罐VOCs治理项目的治理，对比各种储罐VOCs治理方法的优缺点及总结储罐VOCs治理应认识到的几个问题。
1.储罐VOCs活性炭吸附法
广州某企业某罐区VOCS治理项目中6个储罐的罐顶废气先进入废气处理设施变频风机，由风机提供动力后进入冷却器进行冷却，冷却后的气体进入脱硫罐脱硫，从脱硫罐出来的气体进入炭纤维罐进行VOCs脱附，再经过活性炭塔进行吸附后排放大气。
当炭纤维罐吸附饱和后，经蒸汽解析，再经过冷却器冷却出来的液体进入分层槽沉淀分离，分离出来的污水进入污水槽，污油则进入污油槽。污水及污油再分别通过对应的磁力泵送至高浓度污水池。
该项目投用时存在以下问题：
（1）废气输送管道设计时要求沿气流方向步步走底至新增废气处理装置，且坡度宜为0.2%，但施工时管道局部安装不规范，存在管道局部低点，导致长期运行积液，气流不顺畅，影响整个系统废气治理效果。
（2）罐顶废气湿度较高，带有少量积液，以及脱硫不彻底废气成酸性，导致活性炭需更换频繁，增大运维成本。
2.储罐VOCs碱洗、催化法和至火炬燃烧
广州某企业废水处理储罐VOCs治理流程之一为送至碱洗塔吸附，经过吸收液吸收后送至催化剂罐催化后直接通过鼓风机排放至大气。但发现处理后的废气仍含有少量VOCs（烃类浓度为100～7968mg/m³），达不到《石油炼制工业污染物排放标准（2015）》表3中废水处理有机废气收集处理装置大气污染物特别排放限值不超120mg/m³的标准要求。故而对该罐顶废气进行再次改造。现根据《石油化工储运罐区VOCs治理项目油气连通工艺实施方案及安全措施指导意见》中国石化炼发函〔2016〕127号的相关要求，在每台储罐上设置补氮设施阀组，正常情况下使用补氮设施阀组维持罐内气相空间压力在0.3kPa左右。
并从罐顶各引一根尾气管线集合后通过尾气鼓风机升压后送至低压瓦斯管网，最终燃烧处理。
从该项目可以看出对于储罐VOCs组分复杂、含量易波动时，单一的碱洗、催化处理达不到处理要求。但废气送至火炬燃烧造成能源浪费和二次污染。
3.储罐VOCs治理冷凝回收、脱膜吸附、催化氧化吸收和至燃烧炉燃烧
某储罐VOCs经除臭装置设施经冷凝器→分液罐→油气分离器后通过液环压缩机进入油气吸收系统→低温吸收塔吸收部分烃类污染物后进入废气除臭装置经降膜吸收→旋流吸收塔→催化氧化吸收塔→吸收剂罐吸收等处理后的废气通过变频鼓风机送至蒸馏装置中的加热炉燃烧。
在废气连通集合管道上增加一台氧气分析报警仪分析罐组是否含氧量超标，以至于能及时对罐组进行检修和为了安全自动切断排至燃烧炉流程。
增加罐顶气集合管道补氮流程，在补氮流程上增加一台调节阀，根据氧分析仪氧气含量来控制补氮量，以至氧含量超标时向管道内补氮稀释，保护后路流程中的设备和减少接入燃烧炉存在的安全隐患风险。
本项目整改罐顶气废气处理流程系统全部连锁、自动控制，使得系统运行得以很大的优化，系统运行安全、节能、合理。
该项目罐顶废气未经处理前污染物含量见表1-1。
罐顶气经废气处理设施处理后污染物含量见表1-2。
由此可以看出对于储罐VOCs污染物含量较高、组分易波动，VOCs治理较困难，而且效果不佳。尾气燃烧处理方法，易造成二次污染，并给整个系统带来一定的安全风险。
通过以上案例对石油化工行业的储罐VOCs治理的几种常用处理方法的优缺点对比如下：
（1）活性炭吸附法
优点：可净化大流量低浓度废气、对单一品种废气可回收溶剂、运行费用较低。
缺点：吸附剂需补充和再生、对温度较高的废气需先行冷却、对酸性废气活性炭易失效、复杂废气需预处理、管理不便。
（2）吸收法
优点：吸收采用油和吸收液时可以回收利用；对亲水性溶剂蒸汽用水作吸附剂，设备费用低，运行费低，且安全。
缺点：吸收、脱吸控制管理复杂此工艺方法回收效率不高，对于环保要求较高时，很难达到允许的油气排放标准；设备占地空间大、能耗高；吸收剂消耗较大，需不断补充，用水作吸附剂时，需要对产生的废水进行处理。
（3）膜分离法
优点：膜分离系统是一种高效的新型分离技术，其流程简单、它具有投资小、回收率高、能耗低、无二次污染、具有较高的科技含量。
缺点：投资大、膜国产率低、价格昂贵、而且膜寿命短；膜分离装置要求稳流、稳压气体，操作要求高。
（4）热氧化法
优点：净化效率高、可净化各种有机废气、不需要预处理、不稳定因素少、可靠性高；在废气浓度高、设计合理的条件下、可回用热能。
缺点：处理温度高、能耗大、存在二次污染；造价高、维修较难；处理大流量、低浓度废气能耗过大，运行费用高。
（5）催化法
优点：反应温度较热氧化节省燃料、停留时间短降低设备尺寸。
缺点：催化剂易被重金属或颗粒覆盖而失活、处理卤化物和硫化物时，会产生酸性气体，需用洗涤塔进一步处理；废催化剂如不能循环使用，也要处理；催化剂价格较贵，且要求废气中不得含有会导致催化剂失活的成分。
（6）直接燃烧法
优点：能对组分复杂的废气治理，较彻底。
缺点：要求装置具备燃烧条件、给装置带来一定风险、易造成二次污染。
同时，对于储罐VOCs治理需认识到以下几点：
（1）储罐VOCs排放治理对选择合理的治理方法很重要，一定要充分析系统的运行实际情况，结合产生废气排放的特点来选择处理方式。
（2）设计安装要求要严格，系统设计要适当预留一定余量。一定要考虑系统废气会存在工况变化情况，并考虑有效的处理措施。
（3）由于储罐VOCs种类纷繁复杂，其排放来源也有很大差异无组织排放的特性，难以管理。
（4）目前企业只是侧重于末端治理，若与生产车间的通排风系统不匹配，效益差，也难以保证治理效果。
（5）VOCs治理还需强化源头控制，限制企业的原料，即使用低VOCs的原料，进行整体管控。
参考文献：
[1]中国石化工程建设公司、洛阳工程建设公司、洛阳青岛安工院，《石油化工储运罐区VOCs治理项目油气连通工艺实施方案及安全措施指导意见》2016年10月25日发布版。
[2]邓睿、周飞、唐江、胡亚雄、楚英豪，《VOC的排放以及控制措施和建议》刊物：《材料导报》2014
[3]付兴德、田军、姜飞帅，《VOC的排放以及控制措施》刊物：《环境科学》2007