储罐VOCs来源及治理措施

储罐VOCs来源及治理措施

何忠文1 袁国志2 邢润庆3

大庆炼化公司储运部            黑龙江大庆  163400

摘要：作为“十四五”大气治理的重中之重，2021 年起正式实施的《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》对 VOCs 排放指标做出了严格要求。VOCs是挥发性有机化合物，指常温下饱和蒸汽压大于 70 Pa、常压下沸点在 260 ℃以下的有机化合物，或在20 ℃条件下蒸汽压大于等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。其主要危害有对神经、肾脏及肝脏都具有毒性，长期接触对人体的皮肤、眼睛、鼻等具有刺激作用，会诱发免疫系统、内分泌系统及造血系统疾病，甚至致癌。在太阳光的照射下，会与其它物质如氮氧化物、硫氧化物发生光化学反应，危害区域环境；部分VOCs易燃易爆，存在较大的安全隐患。

关键词：VOCs；危害；储罐；处理

企业生产过程挥发产生的油气，具有较高的回收价值，如果得不到及时治理、回收利用，不仅对环境造成污染，不利于人体健康，而且容易产生爆炸和发生火灾事故，同时也造成了资源浪费。将油气回收处理可大幅降低烃类和苯系物的排放，避免油气资源浪费，同时有效地改善装置及罐区周围的空气质量，有益于环境污染改善。近年来，随着环保要求的提高，对废气等污染物排放控制越来越严格。现阶段，各行业领域不断强化环境保护力度，积极探索有效的治理措施，高质量推进环保工作。从储罐使用的情况分析，会产生大量的 VOCs，若没有做好有效的治理，则会给生态环境带来影响，因此深度分析此课题，提出强化治理效果的措施，有着现实意义。

一、VOCs的来源

近年来，随着我国经济的快速增长，空气污染引发的环境问题日益严峻，其中挥发性有机污染物（VOCs） 作为空气污染的主要污染源之一，排放量逐年增加，因此，控制 VOCs的排放量已成为目前亟需解决的问题之一。挥发性有 机 化 合 物（VOCs）是气体种类的混合物，它们在大气中有很高的蒸气压。VOCs根据官能团的特征分类主要包含芳香烃类及其衍生物、脂肪烃、醛、酮等，其中，甲苯是含量及危害性较大的成分之一。VOCs的来源广泛，大致分为两类，分别为自然来源与人为来源，自然来源主要为动植物为维持其生命特征而进行的生物功能性排放。相较于自然来源，人为来源成为 VOCs的主要排放来源，人为来源是由于人们生产生活排放的，主要包含农业、交通运输业、石油化工业、产品加工业等。

二、VOCs 废气治理工艺现状

1、吸附法。吸附法是一种常见的废气处理方法，主要是利用多孔性的活性炭、硅藻土、等，将有机气体分子吸附到其表面，从而净化废气。焦化企业生产的焦丁可以代替活性炭作为吸附介质，产生的固体废物可以依托焦炉进行配煤炼焦，属于自行利用。不增加额外购买活性炭费用和固体废物处置费用。属于焦化企业推荐处理工艺。

2、吸收法。吸收法是使用溶剂对 VOCs 进行吸收后，通过溶剂与 VOCs 物理性质差异进行分离，将吸收的 VOCs 作为产品进行回收。吸收法对浓度和压力较高，温度较低的混合气体处理效果较好，采用吸收法治理 VOCs，选择合适的吸收剂尤其重要。吸收剂的选择一般要求对VOCs 溶解度大，选择性强，蒸汽压低、无毒、化学性质稳定、经济性好。水是常用的一种吸收剂，但水一般对氨气类无机气体吸收效果较好，对有机气体吸收效果不明显。常见的 VOCs 吸收法采用的吸收剂一般为油类溶剂，如焦化洗油。但这类溶剂使用时在分离过程中如果需要加热工艺，很难避免出现二次污染。

三、VOCs的治理技术

目前，VOCs的治理方式主要有两类，分别为：源头回收技术和末端治理控制。但由于源头回收技术设备要求高，难以找到绿色高效、经济的材料以及低能耗的生产工艺，在生产过程中通常只能作为预防性措施。

1、吸收法。柴油吸收法是利用相近介质相似相融的原理，用相近的液相介质溶解气相中的相同或相近的介质，从容实现气相混合物分离的方法。吸收法与其他工艺方案相比具有设备简单、投资小、操作费用低等优点，特别适用于气量变化范围大和组分复杂工况的处理，在高浓度有机物气体、水溶性 VOCs 气体处理和含硫化物油气回收上有广泛应用。吸收液可以来自炼厂自产的柴油，没有二次污染，吸收后的废气浓度较为稳定。

2、吸附法。吸附法主要适用于低浓度 VOCs 废气的处理，对于高浓度的 VOCs 废气，通常需要先经过冷凝或吸收等工艺进行预处理，等浓度降低后再采用吸附法进行处理。活性炭吸附法的工作原理是利用吸附剂的多孔结构，在废气流经活性炭时将废气中的 VOCs 捕获，从而实现对废气的净化，净化后尾气高空排放。活性炭吸附法一般设置两组吸附罐间歇操作，当净化尾气中有机物指标达到控制指标时，将废气切换至另一组吸附罐进行处理。由于吸附容量受限，不适合处理高浓度有机气体，活性炭吸附法可净化大流量低浓度废气，其初期吸收效果好，中后期吸附剂活性下降快，吸收效果差。吸附剂再生或置换成本高，再生后产生的轻烃气体在系统中富集，需要外排进一步处理，目前国内环保公司利用吸附法与其他净化方法（如吸收、冷凝、催化燃烧等）的集成技术，治理众多行业的有机废气，在国内得到了推广应用。

3、冷凝法。冷凝法也是一种常用回收 VOCs 的方法，原理是利用气相介质在不同的温度和压力下具有不同饱和蒸汽压，通过降低温度，使某些 VOCs 废气冷凝出来进行回收，从而使剩余的 VOCs 得以净化。可以采用水、低温盐水、液氮、液氨、制冷剂等作为冷却介质，主要采用表面换热式冷凝器。采用机械制冷冷凝法工艺，根据废气的浓度范围可以采用多级冷却。常用的冷却级数为三级，先进行预冷除去介质中的水分，然后一级冷凝控制出口气相介质温度约为 5℃、二级冷凝控制出口气相介质温度约为-25℃、三级冷凝控制出口气相介质温度约为-70℃。采用液氮冷凝法回收工艺，多级冷凝后可以冷凝到更低的温度约-145℃。冷凝法多用于高浓度或高沸点 VOCs 废气的处理，在处理气相介质中体积分数在 1%以上的 VOCs 时，采用冷凝法可以达到很高的净化效果。当气相介质中体积分数低于 10-4 时，一般不采用冷凝法，因为回收的液相介质很少，而运行成本非常高昂。在实际工业项目运用中，一般挥发性有机物浓气体分数在 0.5%以上时方推荐采用冷凝法回收，回收率在 50～85%之间。为减少废气的处理难度及操作费用，冷凝法往往只作为净化高浓度有机气体的前处理方法，与吸附法、燃烧法或其他净化手段联合使用，以减低有机负荷，并回收有价值的产品。冷凝系统一般分为两种，一种是直接借助冷凝剂在气化过程中需要大量吸热从而使废气温度降低，高浓度和高沸点的气体介质进行冷凝；另一种是借助机械制冷采用卡诺循环的工艺使冷凝剂先进行液化，再进行气化，而在气化的过程中与 VOCs 废气进行换热，降低 VOCs 废气的温度，使部分气体介质冷凝为液相。

综上所述，储罐 VOCs 的治理，必须要做好源头的减排处理。从治理的实际分析，可选择的办法很多，每种方法的优势和缺点都不同，要结合实际情况，做好全面的分析，选择合适的方法，高质量落实治理工作。

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