RTO之酸性水储罐罐顶恶臭气 VOCs 的治理

发布时间：2020-10-28 23:04:00 点击：

1　装置概述

炼油厂在正常生产过程中会产生大量的酸性水，来源众多且成分复杂，其中不仅含有高浓度的硫化物和氨氮，还含有大量的固体悬浮物、污油、油气以及其它有毒有害气体，无法直接进入酸性水汽提塔内进行处理，因此在酸性水汽提装置中设有一个酸性水预处理系统。本装置设计的三罐两水封酸性水预处理系统，主要由 3 座相连的酸性水罐、2 台水封罐及酸性水顶气脱气除臭设备组成。3 座酸性水罐的顶部设有统一的充氮气压控系统，酸性水罐的顶气出口相汇合后，分别连接至 2 台水封罐的入口，其中正压水封罐的顶部出口与醇胺脱气除臭相连。正常生产时，用氮气给酸性水储罐补压，罐顶气冲破正压水封进入脱臭塔，除臭以后外排大气，储罐保持微正压操作。异常情况下，如果储罐压力突然变为负压或者超压，则利用安全水封正负压操作原理，通过安全水封进行补压或者泄压，以保证储罐安全运行。流程如图 1 所示。

2 VOCs 的危害

VOCs(volatile organic compounds) 挥 发 性 有 机物，是指常温下饱和蒸汽压大于 133.32Pa、常压下沸点在 50~260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。VOCs 组成复杂，主要包括烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、含氧烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等。VOCs 对人体的健康有很大影响，空气中的挥发性有机化合物可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统，引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等，浓度过高时很容易引起人体急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或呈酩醉状，重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，甚至有生命危险。

3　酸性水储罐罐顶恶臭气的治理

3.1　酸性水储罐顶气的主要组成

对脱臭塔顶排放口进行采样分析，脱臭塔顶排放至大气的主要气体为氮气，烃类主要为低分子轻烃，排放气的分析数据见表 1。

3.2　罐顶气治理方案的对比

从表 1 数据可知，低分子轻烃采用吸收法和吸附法均很难达标，冷凝法回收的成本高且创造的价值低。唯一可采用的是催化氧化（燃烧）法，经与厂家技术人员交流，该方法的理论效果很好，但目前没有实际工程应用的案例。经与国内各炼厂进行咨询了解，将脱臭后的尾气利用水环压缩机升压后排入火炬管网的工艺，应用效果较好，能彻底解决罐顶气 VOCs 排放。下面将这种尾气升压排入火炬管网的工艺方案与催化氧化（燃烧）法做一简单对比（表2）。

从表 2 可以看出，催化氧化（燃烧）法的工艺流程复杂、投资高且没有同类装置实际工程应用的案例，而水环压缩机升压方案采用的设备少，操作简单，日常无需维护，且有同类成功运行案例。

3.3　罐顶气治理方案的实施和标定

3.3.1　方案的实施

酸性水储罐罐顶气脱臭后，用水环压缩机升压排放至低压瓦斯火炬系统，不再直接外排至大气。罐顶气由水环压缩机压缩升压后，进入卧式气液分离器，气相自分离器顶部排出进入低压火炬管网。分离器内设隔油挡板，油水沉降在分离器内，由重力差自动进行分离。水相经水冷器冷却后，返回至水环压缩机循环使用，油相进入分离器油侧，达到一定液位后自动排放至地下罐。当罐顶气量很少时，水环压缩机进行自循环。工艺流程见图 2。

为了避免运行过程中因系统泄漏致使氧气进入低压瓦斯管网，造成管网氧含量超 2%，引起安全隐患事故，在压缩机入口设置了在线氧检测仪，将实时氧含量数据传输至 DCS 画面，并设置联锁启动逻辑。当氧含量大于 2% 时，联锁启动，将酸性水罐顶排放气变为现场放空。

3.3.2　方案的标定

为了掌握罐顶气升压橇块的操作水平及设备运行状态，进一步优化操作条件，并通过生产数据找出可能存在的问题，保证撬块“低能耗、高收率、长周期、满负荷”的优质运行，我们对方案进行了标定，标定时间共计 72h。对罐顶气升压橇块的整体性能进行考核，摸清罐顶气升压橇块处理能力、能耗水平、操作水平及设备运行状态，以保证罐顶气升压橇块能够达标平稳运行，罐顶气长期密闭排至公司低压火炬管网。标定期间的操作数据与机泵运行情况见表 3、表 4。

其中，罐顶气升压撬块是否满负荷运行，与酸性水罐顶气的排放量有关。由于标定期间 2 套酸性水储罐均运行正常，顶气的排放量较低，未达满负荷运行。

由表 3 和表 4 可以看出，标定期间两套酸性水储罐的储罐压力≤ 1.5kPa，在允许范围内，且平稳运行；所抽出的罐顶气氧含量≤ 2%，符合排放低压火炬的要求；撬块的入口压力和撬块的分液罐液位均在设计范围内，运行良好；水环泵 272-K101AB运行正常，电流、转速正常，设备无异常运行状况。整个标定期间，酸性水罐顶气均正常通过罐顶气升压橇块升压后并入低压火炬管网，未有现场排放情况发生。

3.4　运行过程中 VOCs 泄漏检测

水环压缩机投入运行后，罐顶气全部进入低压火炬管网，但是在运行过程中，设备、阀门、法兰等管件密封部位可能会发生泄漏，存在环境污染与安全隐患。为了避免运行过程中系统存在 VOCs 排放源，我们采用比较成熟的泄漏检测与修复（LADR）技术进行跟踪和检测，以便从源头上控制和减少设备、阀门、法兰等管件的无组织 VOCs 排放。经过近 1 年 的 LADR 泄漏检测与跟踪修复，排放源全部进行了管控治理，无组织恶臭气体 VOCs 排放，取得了很好的成效。

4　结论

在 2 套酸性水的预处理单元正常生产运行的过程中，酸性水罐顶气经脱臭后，密闭进入罐顶气升压撬装，经水环压缩机升压后并入低压火炬管网。运行过程中，酸性水储罐的储罐压力一直保持在运行指标范围内，排至火炬系统的罐顶气氧含量≤ 2%，符合排放低压火炬的要求。升压橇块水环压缩机系统运行平稳，现场 LADR 检测无泄漏，达到了酸性水罐顶恶臭气 VOCs 治理的理想效果。