CN101670926A - 储罐废气减排处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储罐废气减排处理方法和装置，在储罐内气相空间设置气相温度控制系统，气相温度控制系统包括换热装置和控制装置，控制装置检测储罐内气相空间温度，控制装置根据该检测到的气相空间温度与设定的储罐气相空间控制温度的对比控制换热装置，以气相温度控制系统减少或消除环境昼夜温差对储罐内气相空间温度的影响。本发明方法减少或消除因环境温度变化引起储罐温度变化而发生的吸气和排气现象，大大降低储罐废气排放量，特别是可以大大降低因小呼吸引起的废气排放。

Description

储罐废气减排处理方法和装置

技术领域

本发明涉及一种储罐排放废气减排处理方法和装置，特别是一种石油炼制企业及部分石油化工企业中，含硫化物、氨的酸性污水储罐排放废气的减排处理方法和装置。

背景技术

炼油、化工等行业的酸性水储罐区、油品罐区等排放的废气是重要的恶臭气体污染源，其中含有较高浓度的挥发性烃类、硫化氢、有机硫化物、氨等污染物，如果不采取有效的治理方法，会造成严重的污染，同时会造成大量的资源浪费。

储罐区的排气和吸气过程在本领域称为“呼吸”，储罐内因液位上下波动引起的呼吸一般称为大呼吸，因昼夜温度波动引起的呼吸一般称为小呼吸。在大型储罐区中，在操作正常时，大呼吸量一般可以控制在较小的范围内，因此，小呼吸是储罐区正常操作时排放废气的主要原因。

此类废气现有治理方法有燃烧法、冷凝法、生物法、吸附法、化学吸收法及联合法等几类。恶臭气体处理究竟选择何种处理技术，可根据气体来源、污染物组成、浓度、气量、处理要求、操作、安全性及技术适应性进行综合考虑。

燃烧法能够处理各种恶臭污染物，氧化脱臭彻底。该方法可分为直接燃烧、热力燃烧法和催化燃烧三种类型。直接燃烧适用于高浓度有机废气。热力燃烧法通常需要将臭气与燃料混合，燃烧温度一般在600～800℃，恶臭及总烃去除率接近100％。缺点是需考虑爆炸上下限，燃料消耗大，有被催化燃烧取代的趋势。某些炼厂通常也利用火炬直接燃烧恶臭气体。催化燃烧是在催化剂作用下，使有机污染物能够在200～300℃温度下燃烧，恶臭及总烃去除率可达99％。该方法操作简单、效率高，已成为一种重要的脱臭手段，一般适合于处理低浓度有机废气。对于烃含量高、硫化物浓度大、并且处于易燃易爆区域的罐顶恶臭气体，应考虑预防催化剂中毒措施、防爆措施及经济性。

冷凝法与冷冻法一般用于回收沸点较高的轻烃或恶臭污染物。该方法通常与其它方法联合使用，如油气回收中有采用的冷凝+吸附技术；化工企业处理高浓度含二甲二硫(沸点103℃)、甲硫醇(6℃)、甲硫醚(37℃)等废气时采用的冷凝+氧化+吸附技术，对二甲二硫、甲硫醚冷凝回收，尾气中的污染物经氧化和吸附进一步去除。

生物脱臭法利用附着在填料上的微生物新陈代谢过程，将污染物分解为CO₂、水、NO₃ ^-和SO₄ ^2-等无害化合物，具有工艺简单、成本低廉等特点，是人们普遍关注的技术。现有的生物技术适合于处理气源稳定的、水溶性的、可生物降解的低浓度废气，难以处理烃含量高、污染物浓度高、成分复杂的恶臭气体。

吸附法利用吸附剂孔隙内的表面积吸附恶臭物质，是一种传统的、仍处于发展阶段的除臭技术。常用的脱臭吸附剂有活性炭、两性离子交换树脂、活性氧化铝、硅胶、活性白土等。其中，活性炭具有较高的空隙率和比表面积，能够有效吸附沸点高于40℃的恶臭组分。由于吸附法的吸附容量较低，并且饱和的吸附剂无论是填埋还是再生均产生二次污染，吸附剂的更换也较为麻烦，因此吸附法一般用于处理低浓度的恶臭气体，或作为其它方法的尾气处理。

吸附氧化法是吸附法的发展方向之一。该方法以粒状活性炭或纤维活性炭等为载体，通过浸渍碱、具有催化性的贵金属或含铁的复合金属氧化物等添加剂，制成吸附氧化脱硫剂，用于脱除硫化氢和有机硫等恶臭物质。除臭机理是水蒸汽存在下，H₂S、硫醇等恶臭物质与碱反应并吸附在脱硫剂上，然后在金属催化作用下与废气中氧气反应生成单质硫、二硫化物等。该方法已在罐顶恶臭气体处理等多个领域应用。存在的问题是吸附反应放热量大，特别硫化物高时放热剧烈，影响安全生产；当水汽和烃含量高时，易包裹脱硫剂，导致脱硫剂效果下降并失效；空气量低或脱硫剂饱和后将形成硫化亚铁，因硫化亚铁自燃，存在爆炸隐患，某些企业已发生过类似的爆炸事故。

吸收法可分为物理吸收法和化学吸收法。物理吸收法主要是以水或柴油为吸收剂，去除水溶性恶臭气体(如去除NH₃或硫化物)，但处理后气体不达标，很少单独采用，可作为预处理手段。化学吸收法可分为碱吸收法、酸吸收法、化学氧化法、空气催化氧化法、金属离子催化氧化法等，应用广泛，特别是氧化法发展迅速，可选择的技术种类多。

上述方法虽然多数可以在一定程度上处理储罐区排放废气，但处理方法的设备投资和操作成本一般较高，因此如何减少储罐废气排放量才是最根本的治理方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种储罐废气减排处理方法和装置，本发明方法和装置可以有效减少储罐的废气排放量，进而降低处理成本。

储罐因昼夜温度波动引起的小呼吸具有一定规律，即一般为日间储罐温度上升，向外排气；夜间储罐温度下降至一定温度后，向内吸气；形成间歇的呼吸过程。在大型储罐区中，在操作正常时，小呼吸是排放废气的主要原因。在储罐正常操作时，罐内上部具有较大的气相空间。本发明针对储罐上述废气排放特点，采用如下废气减排处理方法。

本发明储罐废气减排处理方法为，在储罐内气相空间顶部设置气相温度控制系统，气相温度控制系统包括换热装置和控制装置，控制装置检测储罐内气相空间温度，控制装置根据该检测到的气相空间温度与设定的储罐气相空间控制温度的对比控制换热装置，以气相温度控制系统减少或消除环境昼夜温差对储罐内气相空间温度的影响，达到减少或消除储罐小呼吸现象。

本发明储罐废气减排处理方法中，换热装置为具有加热和/或冷却功能的换热装置，可以采用本领域各种适宜的加热装置、冷却装置或同时具有加热和冷却功能的装置，具体可以选择如电加热器、蒸汽换热器、低温物料换热器、冷热空调器、直接通蒸汽等，换热装置的功率和形式可以根据储罐的具体条件确定。换热装置设置在储罐气相空间的顶部。

本发明储罐废气减排处理方法中，可以在储罐气相空间顶部设置风扇，促进气相空间气体混合，促进储罐内气相温度的均一性。

本发明储罐废气减排处理方法中，控制系统可以采用本领域各种适宜的形式。当检测到的气相空间温度低于设定的储罐气相空间控制温度时，开启电加热器、蒸汽换热器、制热空调或直接通蒸汽(即换热装置的加热装置)，当检测到的气相空间温度达到设定的储罐气相空间控制温度时，关闭电加热器、蒸汽换热器、制热空调或关闭通蒸汽。

控制系统当检测到的气相空间温度高于设定的储罐气相空间控制温度时，开启低温物料换热器或制冷空调(即换热装置制冷装置)，当检测到的气相空间温度降到设定的储罐气相空间控制温度时，关闭低温物料换热器或制冷空调。

设定的储罐气相空间控制温度也可以是一个范围，即设定的储罐气相空间控制温度上限和设定的储罐气相空间控制温度下限，当检测到的气相空间温度低于设定温度下限时，开启换热装置的加热装置(包括电加热器、制热空调器、注入热氮气、注入高温水蒸汽等)，当检测到的气相空间温度达到设定温度上限时，关闭换热装置的加热装置。换热装置可以采用简单的开启和关闭控制方式，也可以采用比例控制等各种控制方法。

设定的储罐气相空间控制温度可以是一个范围，即设定的储罐气相空间控制温度上限和设定的储罐气相空间控制温度下限，当检测到的气相空间温度高于设定温度上限时，开启低温物料换热器或制冷空调，当检测到的气相空间温度降到设定温度下限时，关闭低温物料换热器或制冷空调。

本发明储罐废气减排处理方法中，设定的储罐气相空间控制温度要根据储罐液体物料温度、罐体周围大气日最高气温和日最低气温确定。当储罐内液体物料温度高于日最高气温时，控制温度在液体物料温度与日最低气温之间。当储罐内液体物料温度低于日最低气温时，控制温度在液体物料温度与日最高气温之间。当储罐内液体物料温度介于日最低气温与最高气温之间时，控制温度在低于日最高气温、高于日最低气温范围。

当储罐内液体物料温度高于日最高气温时，控制温度在液体物料温度与日最高气温之间。当储罐内液体物料温度低于日最低气温时，控制温度在液体物料温度与日最低气温之间。

本发明储罐废气减排处理装置包括储罐，在储罐内气相空间顶部设置气相温度控制系统，气相温度控制系统包括换热装置和控制装置，控制装置检测储罐内气相空间温度，控制装置根据该检测到的气相空间温度与设定的储罐气相空间控制温度的对比控制换热装置，该装置以气相温度控制系统减少或消除环境昼夜温差对储罐内气相空间温度的影响，达到减少或消除储罐小呼吸现象。

本发明方法和装置通过在储罐内设置气相温度控制系统，当环境温度降低时通过加热装置提高储罐内气相空间的温度，减少或消除因环境温度变化引起储罐温度变化而发生的吸气和排气现象，大大降低储罐废气排放量，特别是可以大大降低因小呼吸引起的废气排放。

具体实施方式

下面通过某企业酸性水罐区情况具体说明本发明方法的过程和效果。

某企业有8座酸性水储罐，6座在用，2座备用，总气相空间体积为16168m³，酸性水来水温度为45℃左右，储罐内水温基本在40～45℃。所处地某季节最大昼夜温差为15℃，最高气温35℃，正常操作时一昼夜小呼吸排量为1122m³。

每座储罐设置气相温度控制系统。

日气温升高一般在3时至15时，假设气体排放速率与时间的关系曲线为正态分布曲线，按该曲线设计最大加热功率约为16KW的空调加热装置，在不考虑酸性水挥发出气体的条件下，设计储罐内温度达到35℃时关闭加热装置，储罐内温度低于35℃时开启加热装置，基本可以消除因小呼吸造成的废气排放。相当于每天减少废气排放量1122m³左右。

在考虑储罐内酸性水挥发部分废气时，设计储罐内温度达到28℃时关闭加热装置，储罐内温度低于28℃时开启加热装置，基本可以消除因小呼吸造成的废气排放，同时还可以降低因酸性水挥发造成的废气排放量。实际测得与不采用上述控制方法时相比，每天可以减少废气排放量1400m³左右。

Claims (10)

1、一种储罐废气减排处理方法，其特征在于：在储罐内气相空间设置气相温度控制系统，气相温度控制系统包括换热装置和控制装置，控制装置检测储罐内气相空间温度，控制装置根据该检测到的气相空间温度与设定的储罐气相空间控制温度的对比控制换热装置，以气相温度控制系统减少或消除环境昼夜温差对储罐内气相空间温度的影响。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的换热装置为具有加热和/或冷却功能的换热装置，换热装置包括采用电加热器、蒸汽换热器、低温物料换热器、冷热空调器或直接通蒸汽。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在储罐气相空间顶部设置风扇，促进气相空间气体混合。

4、按照权利要求2所述的方法，其特征在于：控制系统当检测到的气相空间温度低于设定的储罐气相空间控制温度时，开启电加热器、蒸汽换热器、制热空调或直接通蒸汽，当检测到的气相空间温度达到设定的储罐气相空间控制温度时，关闭电加热器、蒸汽换热器、制热空调或关闭通蒸汽。

5、按照权利要求2所述的方法，其特征在于：控制系统当检测到的气相空间温度高于设定的储罐气相空间控制温度时，开启低温物料换热器或制冷空调，当检测到的气相空间温度降到设定的储罐气相空间控制温度时，关闭低温物料换热器或制冷空调。

6、按照权利要求2所述的方法，其特征在于：设定的储罐气相空间控制温度是一个范围，即设定的储罐气相空间控制温度上限和设定的储罐气相空间控制温度下限，当检测到的气相空间温度低于设定温度下限时，开启换热装置的加热装置，当检测到的气相空间温度达到设定温度上限时，关闭换热装置的加热装置。

7、按照权利要求2所述的方法，其特征在于：设定的储罐气相空间控制温度是一个范围，即设定的储罐气相空间控制温度上限和设定的储罐气相空间控制温度下限，当检测到的气相空间温度高于设定温度上限时，开启低温物料换热器或制冷空调，当检测到的气相空间温度降到设定温度下限时，关闭低温物料换热器或制冷空调。

8、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：设定的储罐气相空间控制温度要根据储罐液体物料温度、罐体周围大气日最高气温和日最低气温确定；当储罐内液体物料温度高于日最高气温时，控制温度在液体物料温度与日最低气温之间；当储罐内液体物料温度低于日最低气温时，控制温度在液体物料温度与日最高气温之间；当储罐内液体物料温度介于日最低气温与最高气温之间时，控制温度在低于日最高气温、高于日最低气温范围内。

9、按照权利要求8所述的方法，其特征在于：当储罐内液体物料温度高于日最高气温时，控制温度在液体物料温度与日最高气温之间；当储罐内液体物料温度低于日最低气温时，控制温度在液体物料温度与日最低气温之间。

10、一种储罐废气减排处理装置，包括储罐，其特征在于：在储罐内气相空间设置气相温度控制系统，气相温度控制系统包括换热装置和控制装置，控制装置检测储罐内气相空间温度，控制装置根据该检测到的气相空间温度与设定的储罐气相空间控制温度的对比控制换热装置。