摘要：本文通过对多罐直接连通、单罐控制、单呼阀控制等常压储罐VOCs收集方案的介绍，结合石化仓储企业特点从储罐、罐组、油气收集总管3个方面系统地分析研究了常压储罐VOCS收集技术，有助于减少VOCs排放、保护环境、节约能源。

关键词：石化仓储;常压储罐;VOCs;收集;环境保护

0前言

近年来，随着国家政策、法律、法规及相关规范的要求，石化仓储企业应加强推进挥发性有机物污染治理，对甲B、乙类储罐全部实现挥发性有机物有组织收集处理，大幅减少VOCs排放，以促进环境空气质量改善，为打赢蓝天保卫战做出贡献[1]。但是，石化仓储企业存在甲B、乙类介质种类多、占地范围广等问题，因此如何实现对这些储罐油气（VOCs）的安全、有效地收集显得至关重要。

1 VOCs收集系统

石化仓储企业储罐VOCs排放主要由“大呼吸”和“小呼吸”产生，其中储罐“大呼吸”主要由收发油产生，储罐“小呼吸”主要是由于温度变化而产生的呼吸量，引起储罐“小呼吸”的因素还有储罐的温度变化、储罐的留空高度、液体的真实蒸气压等。

1.1多罐直接连通方案

将一个罐组内多个储罐的气相空间用气相管连通，相连通的各储罐形成一个整体，当一台储罐或多台储罐收发货时，VOCs则从压力高的储罐流向压力低的储罐，最终实现罐组内各储罐压力平衡，降低储罐呼吸损耗、减少VOCs排放。

1.2单罐控制方案

每台储罐气相管道设置远程控制阀门并直接与收集总管连接，同时监测储罐气相空间压力与收集总管的压力（压差），通过压差值连锁远程控制阀门控制储罐排气。

1.3 单呼阀控制方案

每台储罐气相管道设置单呼阀并直接与收集总管连接，通过单呼阀门控制储罐排气，当储罐气相空间压力升高至单呼阀开启压力时单呼阀开启排出储罐内VOCs，当储罐气相空间压力降低至单呼阀关闭压力时单呼阀关闭停止排气。

1.4 VOCS收集系统方案选择

石化仓储企业各储罐储存的品种多，且存在储罐品种更换的可能，为避免各储罐间混料影响储存介质品质、降低生产风险，因此采用单呼阀控制方案：每台储罐罐顶分别在单呼阀后增设一条气相管道;罐组内分别设置一根收集管道，气相管道引入收集管道，收集管道在罐组边界处设置氧含量监控、压力监控（连锁控制）、阻爆轰型阻火器;各罐组连接油气收集总管，通过风机将VOCs引入油气处理装置。VOCS收集系统图详见图1：

2储罐VOCs收集系统

要实现储罐VOCs收集系统有效运行，每台储罐需配备氮封阀、单呼阀、带阻火器呼吸阀、紧急泄压人孔等安全附件，合理设置各安全附件的工作压力区间，因此要复核储罐提高储罐设计压力，各安全附件的工作压力设定值间隔要求尽可能大，确保各安全附件工作压力不能有交集[2]。

储罐需进行密闭改造，设置氮封系统，氮气管道自各罐组氮气主管接出，自罐顶接入各储罐，正常情况下，氮封阀设定压力为0.2～5KPa。储罐罐顶要增设置气相管，气相管上设置单呼阀，单呼阀工作压力区域不能与呼吸阀、氮封阀的工作压力区域有交集，即单呼阀全开启向收集管道排放VOCs时，呼吸阀不能动作产生泄漏，氮封阀也不能动作向储罐内补充氮气。罐顶还配套压力变送器及就地压力表，压力变送器设置上、下限报警，当罐顶气相压力达到设定值导致呼吸阀动作时DCS系统中报警。为降低安全风险，每台储罐的单呼阀后均设置阻爆轰型阻火器和远程控制切断阀（电动阀），紧急状况下，中控室能远传控制关闭切断阀。

储罐要结合实际情况进行密闭改造，如内浮顶储罐罐顶数个带阻火器罐顶通气管（DN500）拆除后，新增的呼吸阀、单呼阀、紧急泄压阀、氮气管线、压力远传接口等设备设施通过法兰连接直接安装在原罐顶通气管处，剩余的通气管加法兰盖密封，这样避免了在罐顶进行动火作业开孔，大幅度提高施工进度，减少施工安全风险。

3罐组VOCs收集系统

VOCs收集及输送过程中要避免发生火灾爆炸事故，而产生火灾爆炸的三要素可燃物、助燃物、点火源必须同时具备，因此要严格控制VOCs系统中可燃气体和氧气浓度，每个罐组收集管道上设置在线氧分析仪，来判断储罐氮封、VOCs收集系统的可靠性，并满足后续油气输送和处理的安全性，当氧含量达到（或超过）报警值6%时，自动开启氮气调节阀补充氮气稀释，当氧含量超过8%时，联锁切断对应罐组油气总管远程切断阀。

每个罐组油气收集管道上设置压力变送器并与对应罐组油气总管切断阀连锁，当罐组油气总管压力≥200Pa时联锁打开罐组油气总管切断阀（气动阀）， 当罐组油气总管压力≤0Pa时联锁关闭罐组油气总管切断阀（气动阀），确保各罐组之间的压力不干扰。

4油气收集总管VOCs收集系统

从安全上考虑，为防止油气收集总管在负压工况下吸入空氣形成爆炸性混合气体，油气收集总管的工作状态为正压或微负压。石化仓储企业收发货时间不均衡，油气收集总管压力波动频繁，油气收集总管上设置变频风机及压力监控系统，当压力高于0.3 KPa时连锁启动变频风机、压力低于0 KPa时连锁停止变频风机。在罐组、油气处理装置边界处应设置防爆轰阻火器，减少事故状态下油气处理装置、各罐组相互影响。

5结语

常压储罐VOCS收集是一个系统工程，关键在于对单个储罐、各罐组内、油气收集总管的压力控制，维持系统平衡稳定，确保常压储罐VOCs有序收集并输送至油气处理装置处理，同时还需注意以下问题：

（1）对储罐进行改造时，需复核储罐结构强度、设计压力、储存介质密度，以适应VOCs收集技术要求。

（2）氮封阀应安装在罐顶（禁止安装在罐底），防止出现阀后积液、罐顶至罐底的氮气管道静压差等问题;氮封阀引压管的取压源点距离氮封阀出气口至少1.5米，以保证取压值的准确性，氮封阀才能在设定条件下正常工作。

（3）单呼阀的工作压力设定值需考虑阀后背压。

参考文献：

[1]刘凯.石化码头油气回收系统中船岸安全装置的研究.港口机械.2018，（5）：18-21.

[2]葛乃峰，陈陆辉.石化仓储企业储罐氮封技术的应用研究.中国石油和化工标准与质量.2021，20（41）：71-73.

作者简介：

潘彦杰（ 1973.01）男，汉族，硕士学历，职称：中级工程师，研究方向-主要从事油气储运技术研究