某公司對貯存苯等高毒物的貯罐實施了尾氣治理改造，采用 “冷凝+吸附” 技術(shù)對尾氣進行回收，氣體達標(biāo)后排放。裝置設(shè)計規(guī)模為 400Nm³/h。本文對該該裝置使用及改造進行跟蹤，為類似裝置的改造提供經(jīng)驗。某企業(yè)有6臺3000m³內(nèi)浮頂罐，其中4臺用于收貯苯，2臺用于收貯鄰二甲苯，最高收料量為200 Nm³/h。2019年起，企業(yè)進行了有毒物貯罐尾氣環(huán)保治理工作。取消貯罐側(cè)壁呼吸耳孔，增加氮封裝置及泄放人孔，回收并處理呼吸閥排出口的氣體。經(jīng)持續(xù)對該企業(yè)6臺貯罐進行跟蹤監(jiān)測，改造后，該部分貯罐大小呼吸排出氣體到達國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

氮封裝置的作用是防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全，以一定的微壓氮氣在罐內(nèi)保持一定的壓力，氮封閥是設(shè)在罐頂?shù)?。氮封裝置取壓點的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機構(gòu)，反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構(gòu)，在罐頂?shù)墓藓粑y能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設(shè)定點略大于供氮閥的壓力設(shè)定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作。　　

　　在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔，氣體密封系統(tǒng)的每個閥門尺寸根據(jù)氣體流量表排列，根據(jù)提供的穩(wěn)定氣體壓力計算適應(yīng)特定需要氣體密封的流量。氮封閥中的氮氣可以起到置換裝置介質(zhì)、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，主要作用    
        一是在于減少揮發(fā)，如苯罐，二是防止介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐，防止儲罐內(nèi)物料與氧接觸會氧化或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；還有可以稀釋呼出氣體的濃度。進罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護系統(tǒng)，運行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業(yè)。

一、苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案冷凝吸附裝置情況

該貯罐的尾氣處理裝置采用冷凝吸附技術(shù)，前端采用了三級串聯(lián)深冷技術(shù)后端采用活性炭吸附技術(shù)。三級深冷溫度可達-55℃，C4及以上組份的有機物及水份均能液化。因苯在15.7℃凝結(jié)及水在0℃凝結(jié)的物理性質(zhì)，該尾氣裝置的冷凝處理單元采用雙通道設(shè)計。流道A運行時，伴隨運行時長增長，氣體物質(zhì)逐步凝結(jié)，流通阻力增加，流通阻力與運行時長成正比，最終出現(xiàn)流道堵死情況。為此增設(shè)流道切換系統(tǒng)。在A流道運行一定時長后，系統(tǒng)流道切換至B運行，同步流道A利用機組散發(fā)的熱進行熱熔處理，去除掉凝固的苯及水份，確保了裝置長時間穩(wěn)定運行。

后端活性炭吸附部分采用煤基活性炭。煤基活性碳具有孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達和大比表面積特性，吸附能力強，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，能經(jīng)受水浸、高溫和高壓的作用，失效后可以再生，且不溶于水和有機溶劑的等優(yōu)點。吸附時采用常壓吸附，真空脫附方式。單元內(nèi)并聯(lián)設(shè)置兩塔，切換進行吸附/脫附操作。

苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)見表一 表一

■苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案壓力調(diào)節(jié)范圍見表二 表二

■苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案主要零件材料見表三 表三

■苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案外形尺寸見表四、圖二 表四 單位：mm

注：1）標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接形式PN16為凸面，連接尺寸鑄鐵法蘭按GB4216.5-84，鑄鋼法蘭按GB9113-2000、JB/T-94，閥體法蘭及法蘭端面距也可按用戶標(biāo)準(zhǔn)制造，如：ANSI，JIS，DIN等標(biāo)準(zhǔn)。
2）接管根據(jù)用戶需要配置

■苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案產(chǎn)品重量見表五 表五 單位：Kg

二、裝置尾氣排放指標(biāo)情況

冷凝吸附尾氣處理裝置投用前，各貯罐罐頂氣監(jiān)測發(fā)現(xiàn)氣體濃度均超過行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，見下表。

表1儲罐 G-303/304/305 罐頂氣物料含量測定數(shù)據(jù)

表 2 涉苯儲罐現(xiàn)場總烴測定數(shù)據(jù)

冷凝吸附尾氣處理裝置投用后，排放的尾氣監(jiān)測數(shù)據(jù)見下表。

表2冷凝吸附裝置尾氣排口檢測情況

以上監(jiān)測結(jié)果由專業(yè)監(jiān)測站提供，歷次監(jiān)測數(shù)據(jù)均符合中國石化內(nèi)控指標(biāo)和江蘇省地方的規(guī)定，即尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)：非甲烷總烴 ≤50mg/ m³（去除效率≥97%）、苯含量≤2mg/ m³、甲苯≤8mg/ m³、二甲苯≤10mg/ m³。 

三、苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案冷凝吸附裝置在運行中曾出現(xiàn)的問題

1.三級蒸發(fā)器通道堵塞故障。

   該冷凝吸附裝置初始運行時，出現(xiàn)了兩次通道堵塞現(xiàn)象。一次發(fā)生在三級蒸發(fā)器A通道，一次發(fā)生在一級蒸發(fā)器B通道。兩次故障均發(fā)生在清晨7:00-9：00時間段。由于該企業(yè)地處北緯31°14-32°27，初春季節(jié)7:00附近開始日出，太陽光開始直射在貯罐表面，貯罐小呼吸量迅速升高，此時正值貯罐收料高峰期，大小呼吸同時作用，貯罐呼吸閥排出量迅猛增加。故障記錄顯示此時氣量達586Nm3/h，超過設(shè)計量400Nm3/h，變頻的羅茨風(fēng)機頻率達到50Hz，風(fēng)機出口達到23kPa。由此判斷在高流量高壓作用下，蒸發(fā)器在儲液罐內(nèi)的管線液封失效，氣體從一級蒸發(fā)器凝液排口管線串入儲液罐，翻滾的液位及壓力作用下，凝液在又通過三級蒸發(fā)器凝液排口管線倒回三級蒸發(fā)器中，遇三級的低溫，凝液在管道內(nèi)凝結(jié)，造成通道冰堵。

同時，大量的氣體涌入冷凝機組，凝固在通道內(nèi)的物料增多，冰層加厚，需要大量的熱源，機組在投用初期，追求低溫深冷效果，熔霜閥開度為50%，不足以將大量的物料及水的冰層融化，長久的積累也導(dǎo)致了通道堵塞，

苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案解決措施：

（1）調(diào)整羅茨風(fēng)機相關(guān)比例積分參數(shù)，讓風(fēng)機調(diào)節(jié)平緩，進冷凝機組最大尾氣量控制在約370~400Nm³/h，既保證了氣量能處理，也保證了貯罐壓力平穩(wěn)，不再是機組忽停忽啟動。

（2）將三級制冷融霜線手閥開大，由50%調(diào)整至60%，提高融霜效果，確保一個熔霜周期內(nèi)霜層融化。

（3）調(diào)整三級蒸發(fā)器A、B通道融霜參數(shù)，將原三級蒸發(fā)器通道溫度由-30℃至-75℃調(diào)整至-15℃至-55℃，既保證了冷凝效果，也補償了回溫熔霜的熱量。

2.苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案凝油管回油故障

機組連續(xù)穩(wěn)定運行了一個月后，再次出現(xiàn)聯(lián)鎖停機。檢查發(fā)現(xiàn)機組的貯油罐液位294mm,儲油罐三級下油管埋入油位中，在機組尾氣壓力作用下，貯油罐的油返灌到三級蒸發(fā)器中，引起機組停機。

解決方法：

（1）將原三級蒸發(fā)器下油口管線由250mm，縮短為150mm。

（2）將儲油罐液位控制由＜300mm調(diào)整為＜200mm。

3. 苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案修正了緩沖罐壓力設(shè)定值確故障

冷凝吸附裝置緩沖罐入口管線與儲油罐氣相設(shè)有氣相平衡流程。裝置投用時緩沖罐壓力設(shè)定為微正壓，在貯氣罐高壓時，高壓傳遞到儲油罐，凝油在回油管內(nèi)回流，遇到低溫的三級蒸發(fā)器，加劇冰堵情況。

苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案儲油罐氣相平衡管連通緩沖罐入口管線

（1）調(diào)整緩沖罐壓力設(shè)定，由微正壓（0.15kPa）調(diào)整為微負(fù)壓（-0.5kPa），儲油罐和緩沖罐平衡閥開度增大，儲油罐壓力為微負(fù)壓。

（2）增加儲油罐平衡閥壓力聯(lián)鎖，如緩沖罐壓力高于0.5kPa，則平衡閥關(guān)閉，避免因尾氣線壓力高沖擊儲油罐。
結(jié)論

該套裝置投用后，尾氣排放數(shù)據(jù)達標(biāo)。2022年機組完成相關(guān)改造。2023年1-7月，機組安排計劃檢修2次，未出現(xiàn)異常停機故障。

■苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案安裝、維護與調(diào)試

1、安裝：

（1）檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質(zhì)，必須進行強度、密封、泄漏與精度測試。

（2）在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導(dǎo)致閥門不能正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。

（3）安裝場地應(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

（4）閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，導(dǎo)壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。

（5）介質(zhì)流動方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接承受介質(zhì)壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導(dǎo)致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應(yīng)在環(huán)境溫度-25～+55℃場所使用。

（6）為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥。

2、苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案維護：

（1）清洗閥門：對清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì)，首先要了解其性質(zhì)，在選用相應(yīng)的清洗辦法。

（2）閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應(yīng)使用專用工具。

（3）閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴(yán)重必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。

（4）閥桿：表面損壞，必須換新。

（5）壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

（6）易損零件：填料、密封墊片與O型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預(yù)示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(jié)果，決定是否更換，但膜片使用期一般最多2～3年。

（7）閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準(zhǔn)確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。

3、苯貯罐氮封裝置三件套優(yōu)化改造方案調(diào)試

所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開頂部的防塵蓋，用扳手調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力表，可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值