朱晓谊(中国海诚工程科技股份有限公司，上海 200031)

1 储罐类型及呼吸损耗

储罐的无组织排放污染物主要指挥发性有机液体拱顶罐(立式罐和卧式罐)、内浮顶罐和外浮顶罐的静置损耗和工作损耗。静置损耗(小呼吸)排放是指储罐内有机物料静止储存期间，由于温度的变化而引起有机物料排放的过程；工作损耗(大呼吸)排放是指储罐进行收发有机物料作业时，由于罐壁粘附油品暴露在空气中而排放有机物料的过程。

2 储罐损耗计算方法

目前有机液体储存与调和挥发损失的计算方法主要有实测法、公式法和系数法等，实测法最接近真实排放情况，经过呼吸阀排出的储罐测定或测定较为简便[1-2]，在公式法使用条件无法满足时，采用系数法计算，本文仅对内浮顶罐和拱顶罐的损耗排放理论公式法进行探讨。

目前，常用方法应用广泛的是美国AP-42第一卷第七章中推荐的核算方法[3]，是由美国国家环保局(EPA)经试验统计分析后形成的经验公式，广泛应用于石化行业；我国的SH/T 3002—2019《石油库节能设计导则》推荐的储罐呼吸计算方法是在API经验公式的基础上修正完成。

2.1 美国国家环保局(EPA)计算公式

2.1.1 EPA拱顶罐呼吸损耗公式

拱顶罐的损耗公式：

式中：LS静置损失(0.4 kg/a)；VV蒸气空间体积(28 316.8 cm3)；WV蒸气密度(0.4 kg/28 316.8 cm3)；KE蒸气空间膨胀因子，无量纲；KS外排蒸气饱和因子，无量纲。LW工作损失(0.4 kg/a)；Q物料周转量(桶/a)；KN工作损失周转(饱和)因子，无量纲；KP工作损失无量纲，原油KP=0.75，其他KP=1；KB呼吸阀设定校正因子，呼吸阀开启压力设置在±206.84 Pa(g)范围内时，KB=1。当N≤36时，KN=1；当N＞36时，。其中：

式中：MV气相摩尔质量(0.4 kg/kg-mol)；N年油品周转次数(次/a)；PVA真实蒸汽压(6 894.7 Pa(a))；PA大气压力(6 894.7 Pa(a))；R理想气体常数，取10.731；TLA有机液体日平均表面温度(K)；ΔTV蒸气温度范围(°R)；ΔPV蒸气压范围(6 894.7 Pa(a))；ΔPB呼吸阀压力设定范围(6 894.7 Pa(a))。

2.1.2 EPA浮顶罐呼吸损耗公式

浮顶罐的总损失是挂壁损失(工作损失)、边缘密封、浮盘附件和浮盘缝隙损失的总和，损耗公式：

式中:LT浮顶罐总损失(0.4 kg/a)；LW挂壁损失(0.4 kg/a)；LR边缘密封损失(0.4 kg/a)；LF浮盘附件损失(0.4 kg/a)；LD浮盘缝隙损失(仅限螺栓连接式的内浮盘或浮顶)(0.4 kg/a)；Q物料周转量(桶/a)；CS为罐体油垢因子(0.4 kg/929 030.4 cm2)；WL为有机液体密度(0.4 kg/3 785.4 cm3)；D罐体直径(30.48 cm)；KRa零风速边缘密封损失因子(0.4 kg-mol/30.48 cm·a)；KRb有风时边缘密封损失因子(0.4 kg-mol/(m/h)n30.48 cm·a)；v罐区平均环境风速(m/h)；n密封相关风速指数，无量纲；P*蒸气压函数，无量纲；Mv气相分子质量(kg/kg-mole)；Kc为产品因子，原油为0.4，其他有机液体为1；Nc为固定顶支持柱数量；FF总浮盘附件损失因子(0.4 kg-mol/a)；KD盘缝损耗单位缝长因子，焊接盘为0，螺栓固定盘为0.14(0.4 kg-mol/30.48 cm·a)；SD盘缝长度因子(cm/30.48 cm2)。

2.2 《石油库节能设计导则》计算公式

2.2.1 《导则》拱顶罐呼吸损耗

拱顶罐的静置损耗公式：

拱顶罐的工作损耗公式：

2.2.2 《导则》浮顶和内浮顶罐呼吸损耗公式

浮顶和内浮顶罐的静置损耗公式：

Fr、Ff、Fd分别代表密封总损耗、浮盘附件损耗、浮盘顶板接缝总损耗。

浮顶和内浮顶罐的工作损耗公式：

式中：Nfc非自支撑固定顶的支柱数量，自支撑订内浮顶罐或浮顶罐Nfc=0；Fc非自支撑固定顶支柱的有效直径(m)；其余同API，单位进行换算。

2.3 《导则》与EPA差异

《石油库节能设计导则》2019版与2000版相比进行了修订，修订之后的公式更接近与EPA，油品系数在原油和汽油两种基础之上，补充了单组分介质系数，另外将呼吸损耗类型进行区分，结果更细化、清晰。《导则》提供了气相空间膨胀系数的简化计算，当蒸气压PVA≤0.69 kPa(绝)或呼吸阀定压PB≤±0.21 kPa时，Ke按简化公式计算；

若无计算参数取Ke=0.04。

《导则》及EPA对蒸汽压函数的计算相同，但对其中真实蒸气压PVA计算不同，《导则》中提供了常用的介质蒸气压方程常数，未提及的纯物质蒸气压需要从相应蒸气压图查得；而EPA对特定的石油液体储料的蒸气压进行计算，对于纯物质的蒸气压采用安托因方程计算，更加全面。

式中：A、B、C为安托因常数。

另有文献指出了《导则》关于内浮顶罐壁系数的差异之处[4]，经勘误修正参数后，可得出较为合理的结果

3 案例研究

3.1 储罐概况

以某精细化工项目异丙醇储罐为研究对象,对其进行拱顶罐及浮顶罐呼吸损耗核算，储罐设置情况为：60 m3异丙醇，直径4 m，密度为785 kg/m3，年周转量3 323 m3，常温储存。

3.2 计算结果对比

根据（EPA及《导则》分别进行计算，结果如表1所示。两种方法计算结果相差不大，造成的差异主要是由系数误差造成。拱顶罐的工作损耗是其主要的无组织排放量；内浮顶罐的总损耗量小于拱顶罐的总损耗量，其工作损耗远小于拱顶罐的工作损耗。

表1 储罐呼吸量损耗

根据研究及主要公式参数，储罐的特性对损耗影响较大，对于内浮顶罐，影响内其呼吸损耗的主要因素包括周转量、浮盘的构造、腐蚀的程度及边缘密封形式等[5]，另外储罐直径、罐体颜色、液体存储高度、油品温度和种类等对损耗量也有一定的影响，其大呼吸损耗的关键参数是罐壁油垢因子，因此在储罐的使用中，可以尽量降低储存温度、在内壁使用防腐涂层材料，减少腐蚀，从而降低损耗。

从环境保护角度来说，浮顶罐会有效减少储罐的无组织VOCs排放，减少挥发性油气对大气造成的污染。对小容量储罐，可进行技术经济比较后确定是否选用浮顶罐及设置油气回收装置,对其选用有一定的指导作用。

项目异丙醇采用内浮顶罐存储方式，降低有机物料挥发排放量，满足有机溶剂最佳储存工艺，浮顶罐的少量废气属无组织排放。

4 结语

（1）根据计算结果显示：拱顶罐的主要损耗量为工作损失，内浮顶罐的总损耗量小于拱顶罐。

（2）针对不同的挥发性有机物，应选择合适的储罐形式，拱顶罐废气应安装密闭排气系统至有机废气回收或处理装置，或选择内浮顶罐，进行技术经济比较后确定是否设置油气回收装置, 对小容量储罐的选用有一定的指导作用。

（3）选择不同储罐类型降低损耗的基础上，可采取呼吸口气体冷凝回收等处理措施，减少无组织排放量。