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徐斌华:仓储企业VOCs处理现状及发展方向

发布时间:2023年12月05日13:59 中物联危化品物流分会

徐斌华  教授级高级工程师、注册化工工程师
      女士们、先生们下午好!我是1983年中国石油大学石油储运专业毕业的,从1983年到现在为止一直搞储运这个行业,当然了储运的面比较宽,不管罐区还有城市燃气、长输管道,不过我最近这几年把主要精力用在了罐区这方面,非常遗憾,在我们综合甲级化工设计院,工艺是比较复杂的,但是这个罐区看起来比较简单,但是实际上这个罐区里面存在着很多问题都没有解决,这点是我感到特别遗憾的地方。
      关于VOCs的事情内容很多,因为我没有别的什么业余爱好,我的工作就是我的业余爱好,所以我写的资料太多,25分钟肯定讲不完,简单讲一下。
      对于我们仓储行业来说,VOCs治理难度真的是太大了。
      1)仓储企业所储存的化学品品种太多,产生的VOCs性质各不相同,很难采取同一种方法进行处理。
      2)仓储企业VOCs的成分不稳定。仓储企业是完全根据市场的需要、根据用户的需要而储存相应的化学品,所以, VOCs的成分不稳定。
      3)仓储企业VOCs的流量不稳定。储罐进出料时的VOCs排放称为大呼吸,这个有规律可循。但是,由于外界温度的变化,引起储罐内VOCs排放量的变化,完全没有规律。
      4)仓储企业VOCs的浓度不稳定。 VOCs的浓度与温度密切相关。而气温是随时都有变化。     
      5) VOCs的排放标准过于严格。化工品仓储企业VOCs的排放浓度执行的是《石油化学工业污染物排放标准》 GB31571-2015,这个标准非常严格。问题是,很多地方标准、企业标准还要严于国家标准。
      6)只有全部储存原油、成品油的油库才能执行《储油库大气污染物排放标准》GB20950-2020。该标准相对宽松。
      比如,同样是汽油,如果在炼油厂、石油化工厂就执行《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015 、 《石油化学工业污染物排放标准》 GB31571-2015,非甲烷总烃的排放指标是120mg/m3。但是,在油库,就执行《储油库大气污染物排放标准》GB20950-2020,排放指标是25g/m3。相差208倍!
      7)环保规范出版的比较早(2015年) , VOCs处理标准出版比较晚( 《油气回收处理设施技术标准》 GB/T 50759-2022 ) ,导致以前的设计五花八门,没有章法可循。 
      8)仓储企业VOCs收集处理的费用高。而仓储企业的经济效益都不是很好。资金比较困难。
      9)仓储企业缺乏VOCs收集、处理的经验。
      10)仓储企业VOCs收集、处理的设计,由于投资少、难度大,大设计院不愿意干。小设计院由于水平和经验不足,又干不好!
      11)有些设计院只有环保、暖通、市政设计资质,没有化工、医药、储运甲级设计资质,不符合上级管理部门的要求。
      12)仓储企业VOCs收集、处理技术还不是很成熟。
      根据我去年一年在国家能源集团在其它行业的安全检查来看,这个VOCs回收给我们带来了太多的安全隐患。关于VOCs回收,现在有一个比较好一点的情况就是去年颁布了(《油气回收处理设施技术标准》GB-T50759-2022),如果还没有VOCs回收的企业,如果你们再搞VOCs回收的话,请一定要好好的研究GB/T50759-2022,为了搞好VOCs回收,中国石化总公司从2016年开始发表了一系列的各种各样的内部文件,这些文件都成了我们设计院搞VOCs设计的指导性文件。相比而言,这本规范就是把文件的精华浓缩在里面,这个规范非常好。
      很遗憾,我去过不少企业,比如说2013年江苏响水爆炸,我到江苏省检查了11家企业,最近也去浙江、广东看过不少企业,VOCs回收的问题真的太多,这里面还有一个什么难点就是第9条,我在审查别人图纸的时候发现居然还有市政设计院、环保公司,跟我们危险化工品,不了解危化品性质的企业给我们搞设计,这个肯定是不行的,去年内蒙有一家企业,想请我当专家审查它的VOCs回收工程,我说我跟别人不一样,我不愿意讲假话,你要请我当专家可以,你把你院的设计图纸发给我,我认为我去了以后能够给你签字的话才过去,这个图纸发给我一看,我说你这个有机废气啊,用水洗,用碱洗,用酸洗,能够把有机废气去掉吗?根本去不掉,让我去肯定投反对票。
      还有最后一条就是仓储企业的回收技术,由于仓储企业太复杂了,所以我们的技术并不是非常成熟,当然了我认为我们中国人是世界上最聪明的人,中国这些年来摸索出现了好多新的技术,这个实话实说,内容太多了,我准备给大家讲一讲。
      制氮能力不足,这个很典型,我2019年去江苏检查的时候,亲自在这两个企业,因为氮气的成本太高,连制氮机都停掉了,这个简单的东西不用说。
      氮气减压以后,这里我想提两家企业,我没有征求他们的意见,VOCs搞的好不好配管好多问题,我建议有两家企业你们参观一下。第一个是孚宝,它在中国有很多家公司,我本人能有今天的成就,我觉得跟孚宝是有关系的。
      第一,孚宝的第一个项目进上海的时候,我们单位参加了EPC投标招标,虽然后来没有中标,但是在投标的过程中学的很多东西。
      第二,张家港建设的时候,我为施工单位提供技术服务,学了很多东西,如果大家有可能的话做VOCs回收,就到这两家企业参观一下。
      第二个是常州的宏川。
      这个我想提醒大家一下,不要因为我说它做的比较好,你们就照搬照抄,常州宏川要复制它的技术有一个非常大的问题,如果你是国有企业要搞招标,我建议不要学它的技术,为什么?宏川为了保证VOCs回收系统的绝对的可靠,买的都是世界上最顶级的仪器仪表,如果你要招标的话,大家知道我们国家总是搞特别是国营企业总是搞最低价中标,这样就不能保证你整个系统的安全。
      今天来的呼吸阀厂家很少,只有一家,我非常遗憾的告诉大家,我在做安全检查的时候,真正能用上非常合格的呼吸阀的企业非常少,孚宝例外,孚宝20年前进上海的时候,人家就用老外的东西,很贵的。这个呼吸阀为什么这么重要?
      第一,可以减少VOCs的排放量,也就意味着减少氮气的排放,可以降低你的成本。
      第二,每个呼吸阀都有一个真空阀,可以防止你的储罐被处理,大家都是做大仓储的,可能体会不到,我退休以后经常参加一些精细化工企业的检查,精细化工企业都有很多的储罐,只不过罐子很小而已。
      很多精细化工企业居然连呼吸阀都没有,所以你到这些企业去会发现什么问题,罐子都有抽蹩的痕迹,然后自己修复了,这个行业不会重视,但是实际上这个行业的问题真的是很多,这就是在VOCs红外线成像仪,肉眼看起来没什么毛病的东西,但是在VOCs红外线成像仪的情况下,实际上问题是非常大的。
      合格的走火器肚子一定要大,两个法兰片之间的距离也要大,这样才能放的下阻火盘,我在检查的时候这种合格的组火器见到的不多。
      这是合格的阻火盘非常的质密,这边这个很细密的用在氢气上,很遗憾,中国的专家好像G名声不太好,我本人现在对于很多专家也是很有意见的,比如说现在很多专家鼓吹氢能利用,大家知道氢气的爆炸极限那么宽,氢气的能量密度那么低,氢气的点火能那么小,所以氢气的安全问题非常严重,现在只看到氢气的好,没有看到氢气的危险,我认为这是极不科学的。
      几年前我就对紧急泄放阀有看法,结果去年做安全检查的时候,随便挑一个罐子上去看,这个紧急泄放阀出现什么情况,起跳以后回不去,呼呼的漏气,为什么说回收比较难,主要的问题就是好用的紧急泄放阀都是几万块钱一台,那么大的家伙直径600,几千块钱一个,就是收一点钢铁加工费,这个东西能可靠吗?首先声明我是中国人我爱国,我家的电器全都是国产的,但是很遗憾储运这么简单的东西,很多东西还不能国产,真的很遗憾。
      这是一家央企沧州大化,他们后来换成了非常好的紧急泄放阀,还有储罐不做密封的时候你好我好大家好,一旦密封以后带来的问题特别多,比如说泡沫发生器,我在全国各地讲课的时候,很多人跟我讲我们这个地方温差太大,顶多两个星期这个玻璃就碎了,有没有解决方案,很多年前我就想到了解决方案,但是推广不开。
      还有量油孔,我百思不得其解,从设计角度来讲,储罐上设计那么多仪表以后,为什么每次交接班的时候还是要用人工量油作为交接依据,这个没法儿理解,充氮的储罐里面是有压力的,如果一定要用人工量油来做交接依据的话,这个量油孔打开的时候要放掉多少VOCs,我在检查的时候看到一个企业为了省事,干脆就把量油孔打开以后不关了,由于时间问题,好多资料没有放上去,今年的6月4日,美国有一个量油厂的储罐就被雷打着火了,这么多储罐,量油孔都是打开的,很有可能储罐里面的器腔空间是爆炸范围之内,万一遭到雷击就是惊天动地了。
      这个东西部行,告诉大家一件事,考虑VOCs的气体是不是会爆炸,有两个指标,在我们国内第一个指标就是VOCs的浓度低于其爆炸下限的25%,国外是50%,这个我理解,因为他觉得国产的仪表精度不够,给你留一点余量就不会爆炸,但是还有一个指标,极限氧含量,当你的氧含量低于某一个数字的时候,这个东西也不会爆炸,这是两个很关键的数字。
      还有一个问题就是很多人不理解问我,我的VOCs管道压力这么低,为什么GB/T50759要求我管道的设计压力是1.0兆帕,管道材料选用要1.6兆帕,因为我也搞火炬设计,我对燃烧有一点点研究,我自己主编了一个团体规范《第一发热制火炬设计规范》,就是说气体管道在发生爆炸的时候,通过大量的实验证明,这个爆炸的压力不会超过1.0兆帕,这就是为什么GB/T50759要求管道的设计压力定为1.0兆帕的依据。
      用非金属管道和设备做VOCs的设备肯定是不行的,你们看一下《石油化工企业设计防火标准》的5.1条说的很清楚,咱们的危险场合甲乙丙的场合不能用非金属材料的,这肯定是不行的。
      这些标准规范特别多,大家知道就行了,谁感兴趣找我要就可以,我说这个东西干什么,实际上大家知道GB/T50759,在VOCs处理这个行业,我认为贡献最大的是中国石化总公司,他们定了很多文件,后来又有规范。
      发展方向因为第三方仓储企业VOCs处理真的难度太大了,我去了很多企业,要么是VOCs处理设备实际上没有运行,要么是运行以后不能达标,本来今年5月13日我气势汹汹带着挑毛病的态度去了常州宏川,认为它那个不行,结果去了以后才发现他们的技术人员真的令我非常敬佩,常州宏川在老罐子改造的时候之所以成功,有几个问题。
      第一个问题,在储罐上采用了一个非常先进的设备叫蒸发器回收阀,这个先进在什么地方?跟出口的管道压力没有关系,只取决于罐内的压力,就是设定罐内压力达到某一个值的时候才排放,大家不要小看这个东西,实际上我们的储罐在正常情况下,关于这个问题跟常州大学储运学的教授黄教授一起讨论过,我们认为这个储罐小呼吸量从早上7点太阳出来,9点钟开始往外呼的话,顶多只能到下午2点,呼气时间只有5个小时左右。
      但是采用现在的方法,用风机抽的话可能是24小时,这个VOCs可是我们化工原料里面的精华,你烧掉的东西都是钱,我很得意去年6月份给宁夏平罗一家企业修改它的方案,按照他们自己的说法,一年至少少烧掉600万的VOCs,这不是钱吗,而且后来风机的电费也省了,RTO里面的半烧的天然气量也少了。
      常州宏川还有一个特点,这个跟我有点关系,我们的标准规范提供的VOCs的排放量太大,我是几年前给他们讲了一次课,送给他不少东西,就是储罐VOCs流量的计算,我有我的一套理论,这是一个东西。
      还有一个是低压气体管道阻力的计算,这个问题比较严重,我们仓储企业为什么不能成功,明显可以看到罐子出来的气体管道太细,太细就导致了VOCs不能及时送到VOCs处理装置上去。根据我们储罐的特点,如果要封闭的做VOCs处理的话,呼吸阀、充氮阀、紧急泄放阀、阻火器、管道系统等等都要经过科学的计算,这种改造项目投资很少,设计收费很低而且又很麻烦,所以大院都不愿意干。小院水平又不行,所以咱们这个行业问题真的很多。
      发展方向就是要开发一种投资少、占地面积小、能够连续稳定的运行,能耗还要低,维修工作量小,维修费用低。通过这么年来的检查,我个人认为处理技术有很多种,咱们仓储企业如果品种比较单一的话,还比较好办,比如说北京星诺海福的前冷加气,它的能耗比较低。很多人包括我自己都大量使用冷凝+细服,这个在前几年没有选择余地,只能用这个技术,现在新的技术来了以后,这个技术能耗比较高,维修工作量比较大。
      现在还有一个技术液氮生冷,大家采用这个技术的时候,我提醒大家一点,我们仓储企业需要氮气来做氮风的,我就发现有一些设计院在设计过程中没有做好物料平衡,这个液氮白白的浪费了,这个我觉得非常遗憾。
      如果用燃烧的方法,RTO是一个可以选择的地方,但是RTO有一个问题,算明火设备,要看你这个库区占地面积够不够,因为要求的安全间距比较大,RTO用的时候就有问题了,如果不选用先进的VOCs测试仪,不选用先进的氧含量分析仪,这个RTO很容易造成爆炸。
      还有什么技术?现在有人推销另外一个技术叫CEB,这是美国的一个技术,这个CEB据我了解可能是比较娇气,动不动燃烧头就被烧坏了,一个燃烧头更换就是25万元人民币,半烧的气量比较大,现在又有人在推销VCU,这个我比较感兴趣,因为VCU的外观跟定灭火炬一样,但是VCU也分很多企业,有一些企业的VCU可能是因为能耗太高,比如说中国引进的第一套VCU,就在我们天津被评用了。
      但是现在一个美国的企业一直在推动VCU,按照他的话它有它的技术,它的能耗比较低,这个烧有一个好处,我们VOCs汉语名称叫有机废气,可以一套装置把你全部烧掉。其它有好多技术在我们储运行业用不上,因为我们储运行业的特点是流量小、浓度高,而且我们的浓度经常在爆炸极限范围之内。
      国家有一个强制性的标准《征求意见稿》已经发出来好多年了,但是到现在还没有实施,这个强制性国家标准叫《炼油化工工程项目规范》,在这个规范里面还有一条,如果能保证你的内浮盘上面的VOCs的浓度低于爆炸下限50%,这个储罐就可以不密封,不用充氮,这个标准实际上是从国外抄过来的,但是这个《征求意见稿》已经出了很多年了,到现在还没有执行,我本人在全国跑了这么多地方以后是很希望这个东西赶快执行,因为储罐封闭以后带来的问题,带来的投资实在是太大了,如果按照孚宝的要求,把这些附件买齐全的话,这个投资实在是太大了,这是第一个问题。
      第二个问题就是运行费用太高了。第三个问题如果你买了附件要是不好的话,就存在爆炸的风险,这里的内容就是上午规范里面内容的摘抄,这个内容比较多,我也就不多说了。
      如果说我们还可以采用原有的带透气孔的内浮顶罐储存我们的物料的话会省很多的钱,基础也可以简单一点,那些附件也不需要了,而且国外也是这么做的,现在国内有一个什么技术,就是我们国内的内浮盘的技术发展很快,自从《石油化工企业设计防火标准(2018版)》出来以后,因为2018年版推荐碳钢浮板,碳钢浮版实际上是一个技术上的大倒退,所以石油化工企业设计防火标准出来以后,关于浮盘这个问题遭到了强烈的反对。
      编规范的人难道不懂吗?他懂,谁要求他用碳钢浮盘是公安部和消防局,他们认为这个碳钢浮板耐烧性比较好,灭火比较方便,后来为了解决这个问题,《石油库设计规范》和《石油化工企业设计防火标准》我本人也是石油部设计规范的审查专家,在那上面也可以看到我的名字。他们就参照了国外的标准,给内浮盘一个新的定义。
      第一,要耐烧两个小时。
      第二,能抗一定的爆破压力。
      用这种浮盘,浮盘上面的VOCs浓度就可以很低了,谢谢大家!

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