二甲醚建设项目甲醇罐“大小呼吸损耗”技术改造

1、二甲醚建立工程甲醇罐“大小呼吸损耗技术改造摘要：文章根据现我国如今甲醇储存的现状,对甲醇储存设备进展技术改造，并通过改造后的运行情况,说明“大小呼吸技术改造的可行性。关键词：甲醇储罐；大小呼吸；技术改造1工程建立概况我国2022年石油净进口约13000万吨，占国内消费总量的43%，2022年石油对外依存度接近50%，能源平安问题极为严峻，久泰能源广州，成立于2022年3月，是久泰能源的子公司，一期年产15万吨二甲醚工程，于2022年9月正式投入消费。主要产品二甲醚是一种新型替代能源，二甲醚可以替代液化石油气作为民用燃料，代替汽、柴油作为车用燃料，是一种极具战略意义的新兴替代能源，其热效率高，环

2、保性能好，在国际上被誉为紧次于氢的“21世纪超清洁能源，二甲醚行业的开展对我国能源平安意义重大。本工程储运区中甲醇罐区有100003内浮顶罐的甲醇储槽2台，存在“大小呼吸损耗。每年“大小呼吸损耗损耗的甲醇100多吨，给企业造成较大的经济损失，同时对周围环境造成一定影响。2甲醇储罐的蒸发损耗“大小呼吸原理“大呼吸损耗工作损耗。甲醇原料进罐时，会有一定量的气体排出而损耗，损耗根据流体密度、温度、压力、流速等操作参数不同而不同，各种物质的损耗系数亦不同。当储罐进原料作业时，液面不断升高，气体空间不断缩小，液气混合物被压缩而使压力不断升高，这种蒸发损耗称为“大呼吸。当储罐进展排液作业时，液面下降，罐内

3、气体空间压强下降。当压力下降到真空阀的规定值时，真空阀翻开，罐外空气被吸入，罐内液体蒸汽浓度大大降低，从而促使液面蒸发。当排液停顿时，随着蒸发的进展，罐内压力又逐渐升高，不久又出现甲醇气混合物呼出的现象，称为“回逆苛刻，也就是“大呼吸损耗的一局部。甲醇采用内浮顶罐储存装卸，内浮顶罐的顶能随液面而升降，故甲醇的可挥发空间少，内浮顶罐与固定拱顶罐相比，可以使物料的工作损耗减少95。储罐“小呼吸损耗。甲醇储罐静贮时，白天受热罐内温度升高，甲醇蒸发速度加快，蒸气压随之增高，当储罐内混合气体压力增加到储罐控制压力极限时，就要向外放出气体，相反，夜间气温降低时，储罐中的混合蒸气体积收缩，气体压力降低，当压

4、力降低到呼吸阀的负压极限时，储罐又要吸进空气，加速油品蒸发。由于外界大气温度昼夜变化而引起的损耗，称为甲醇罐的“小呼吸损耗，小呼吸蒸发损失量和储罐储存液位高度、罐容量、储罐允许承受的蒸气压力及温度的变化有着亲密关系。3储罐“大小呼吸损耗估算本工程储运区中甲醇罐区有100003内浮顶罐的甲醇储槽2台，存在“大小呼吸损耗。甲醇储罐“大小呼吸损耗采用“美国石油学会AerianPetrateuInstituteAPIP2518对浮顶罐的化工产品储存损耗进展计算：内浮顶罐化工产品装卸“大呼吸损耗的计算公式及损耗量。式中：内浮顶罐的泵送年损耗量3/年D浮顶罐直径=30V泵送入罐量=210024t/a经计算

5、，本工程单座甲醇储罐“大呼吸损耗为0.48t/a，两座储罐的损耗为0.96t/a，该局部甲醇的排放可归纳为无组织排放。内浮顶罐化工产品装卸“小呼吸损耗的计算公式及损耗量。式中：Ly储罐的小呼吸年挥发量3/年Kf储罐罐型系数焊接0.045P大量液体状态下，真实的蒸气压力Hg=550HgD储罐直径=30V平均风速/s=2.1/sKS密封系数1.33K产品因子取1.0Fp涂层系数白漆1.02计算结果为单台100003的甲醇储罐“小呼吸损耗约50.55t/a，两座储罐的损耗量为101.1t/a。装卸损耗。本工程甲醇进罐由小虎岛专用化工码头由泵送至本工程甲醇罐区储罐，其损耗量很小，可忽略不计。因此，本工

6、程的甲醇损耗主要为两座甲醇储罐的“大小呼吸损耗，总计为102.06t/a，这局部损耗可归纳为无组织排放。4甲醇罐区甲醇储罐技术改造内容为实现建立工程“以人为本的宗旨和社会经济和谐开展的要求，公司对罐区甲醇储罐作以下技术改造。甲醇储罐外壁改用DT-22凉凉胶隔热涂料，中间两道漆漆膜厚度50，面漆三道漆膜厚度75；根据国内外对内浮顶罐大小呼吸排出有机废气治理情况及甲醇的理化性质，采用冷冻水结合二氧化碳冷凝回收方法对甲醇储罐“呼吸排出的甲醇废气回收，以减小对大气污染。冷凝后的甲醇回用作为消费原料。5甲醇罐技术改造后“大小呼吸损耗分析5.1甲醇储罐外壁增添DT-22凉凉胶隔热涂料效果分析我国储罐外表的

7、防护涂料大多为醇酸银粉面漆、氯磺化聚乙烯面漆及氯化橡胶面漆，外防护用底漆是环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆。这虽然解决了一些罐壁的防腐蚀问题，但综合性能和效果不太理想，尤其对仓储的低沸点、低闪点的液化产品的储罐，夏天为降低温度采用外喷淋水冷却，不仅需要消耗大量的生活水，且污染环境、腐蚀设备，一般隔34年就要对储罐进展一次新的涂料涂装。凉凉隔热胶主要由高分子合成树脂、隔热材料、颜料、填料和添加剂(不含铅等重金属元素)等组成，是一种新型隔热防腐材料，采用薄涂膜层的形式，将日光等热量隔绝、反射，降低涂层内物体温度，使涂层外表和物体内部有明显温差从而到达隔热降温效果，尤其对夏季高温环境中的油罐车、槽车、低

8、沸点化学品、油品、液化气和天然气等各类化工原料的储罐、球罐等设备，既可减少原降温措施所需的能源消耗，又能进步其平安性能。为理解不同涂料的隔热降温效果，公司进展了一系列实验：采用同样的材料制作的设备、储存同样的93#汽油，罐体外表分别涂刷凉凉隔热胶、HD控温漆和银粉漆，同时进展实验得出一组数据。本次试验设计中的呼吸阀开启压力为98175H2，从表1可见，凉凉隔热胶和HD控温漆的罐内气相温度要比银粉漆低7和7.5，罐顶外外表温度比银粉漆低8和7，且环境温度越高，这两种漆和银粉漆之间的温差就越大。这说明凉凉隔热胶和HD控温漆能有效阻止储罐壁温的升高。为进一步验证隔热效果，挑选最热的天气37.5，一天

9、中最高的时间进展了测试，从测试结果分析，隔热效果明显，可得出三点结论：第一，凉凉隔热胶球储罐外表温度比银粉漆低1118；第二，HD控温漆拱顶储罐外表温度比银粉漆低920；第三，同一品种涂料的外表温度与储罐大小和所装物料品种及充装量关系不大。凉凉隔热胶的油漆系数Fp估算。根据表2各类油漆涂料Fp值，在各种一样的条件下，银灰色储罐的“小呼吸损耗是白漆的1.39倍。根据公司的实验测试，当气温为37时，银粉漆储罐固定罐外表温度为59左右；普通白漆为43左右，凉凉隔热胶为38左右。按美国EPA化工产品固定罐储存工作损耗小呼吸的计算公式进展推算，凉凉隔热胶的油漆系数Fp约为本工程技改前拟采用白漆的0.9。

10、5.2采用冷冻水、二氧化碳冷凝回收治理措施5.2.1工艺流程简述来自甲醇罐顶部的50氮气和甲醇的混合气体先进入冷冻水冷凝器1#冷却，冷却到25，大局部甲醇气体冷凝变成液体，少量未冷凝的甲醇气体和氮气再进入二氧化碳冷凝器2#，冷却到-10，剩余甲醇气体冷凝变成液体，极少量未冷凝的甲醇气体和氮气经放空管排放，冷凝下来的甲醇进入废液槽，经检验合格后送入消费系统。冷冻水站来的7冷冻水进入冷凝器1#与氮气和甲醇的混合气体换热后，温度升到12回冷冻水站冷水池。二氧化碳储罐来的液态二氧化碳进入冷凝器2#与氮气和甲醇的混合气体换热后，气化后的二氧化碳进入放空管放空。在甲醇卸船时，冷冻水和二氧化碳冷凝器同时使用

11、，处理甲醇罐大小呼吸排放气体。平时只使用冷冻水冷凝器2#，处理甲醇罐小呼吸排放气体。5.2.2物料衡算氮气和甲醇混合气体成分。甲醇罐的大小呼吸排出的气体中甲醇分压不高于饱和状态下的蒸汽压，甲醇罐顶的温度高于甲醇罐内甲醇液体的温度，一般情况下，罐内液体温度低于罐顶3-4。甲醇罐的使用温度最高为50，罐内液体液面最高温度为48，查资料，在48饱和蒸汽压为0.0504Pa。根据以上介绍甲醇罐的大小呼吸排出的气体中甲醇分压不大于0.0504Pa。分压比等于体积或摩尔比，甲醇罐的大小呼吸排出的气体中的最大甲醇含量为0.0504Pa/0.1013Pa=49.8%(体积或摩尔),为计算方便,甲醇含量选取为5

12、0%(体积和摩尔)。氮气和甲醇混合气体流量。根据广州市环境保护科学研究所的?久泰能源广州15万吨/年二甲醚建立工程环境影响报告书?，两个100003甲醇罐小呼吸排放甲醇量为101.1t/a，排放流量为14.04Kg/h。折算标准状况下的体积为9.833，换算到50体积为11.633，按甲醇50%来算，混合气体流量23.263/h102.06t/a300d24h=14.04Kg/h；14.18Kg/h32Kg/kl22.43/kl=9.833/h；9.833/h(273+50)/273=11.633/h；11.633/h50%=23.263/h甲醇罐大呼吸最大量等于甲醇卸船的最大流量。根据甲醇卸

13、船的平安规定，甲醇卸船的最大流量为2022/h。甲醇罐大小呼吸最大排放量等于甲醇罐大呼吸最大量与小呼吸最大量之和，即：2022/h23.263/h=2233/h。按1.1倍选取最大流量：2233/h1.1=2453/h管道阻力核算：采用219的无缝钢管输送阻力降为：Pf1=1(l/d1)(U12/2)=0.02585(50/0.2)(1.4572.2122/2)=11.52Pa氮气的体积流量V=2503/h=1.4571kg/3；=17.010-3P=17.010-6N.S/2另设u1，Re1，A1，A1=/40.22=0.03142/hU1=V/A1=250/36000.0314=2.212

14、/s为湍流流动Re1=dU1/=0.22.2121.457/1710-6=37916.28采用下式计算：=0.1e/d+68/Re10.23e/d=0.2/200=0.00168/Re1=68/37916.28=0.001791=0.1e/d+68/Re10.23=0.10.001+0.001790.23=0.02585冷凝器进出口物料衡算。甲醇卸船时，甲醇罐排放气体处理过程核算。计算说明：在混合气体冷凝过程中，氮气的量不变；视为等压过程，压力选为0.1013Pa，冷凝器阻力很小不计。冷凝器进口：压力：0.1013Pa,温度50成分：甲醇50%、氮气：50%流量：甲醇4.716Kl/h，氮气4

15、.716Kl/h。冷凝器出口。压力：0.1013Pa,温度-10成分:甲醇2.09%、氮气97.91%流量：甲醇0.1005Kl/h,氮气4.716Kl/h计算过程。进口甲醇流量：1253/h273/(273+50)=105.63/h105.63/h/22.4=4.716Kl/h进口氮气流量:4.716Kl/h出口氮气流量:4.716Kl/h设定-10为出口气体温度,此时混合气体中甲醇最大量是甲醇处于饱和状态。查资料，甲醇-10饱和蒸气压为0.002114Pa。出口气体中甲醇的分压：0.0218Pa氮气的分压：0.1013Pa-0.002114Pa=0.099186Pa氮气成分0.009918

16、6Pa0.1013Pa=97.91%甲醇成分0.002114Pa0.1013Pa=2.09%甲醇出口流量:4.716Kl/h0.002114Pa0.099186Pa=0.1005Kl/h0.1005Kl/h32=3.21Kg/h甲醇罐小呼吸时，甲醇储罐排放气体处理过程核算。计算说明：在混合气体冷凝过程中，氮气的量不变；视为等压过程，压力选为0.1013Pa，冷凝器阻力很小不计。冷凝器进口。压力：0.1013Pa,温度50成分：甲醇50%、氮气：50%流量：甲醇0.6581Kl/h，氮气0.6581Kl/h。冷凝器出口。压力：0.1013Pa,温度25成分:甲醇16.77%、氮气83.23%流量

17、：甲醇0.1325Kl/h,氮气0.6581Kl/h计算过程。进口甲醇流量：14.04Kg/h1.532=0.6581Kl/h说明：考虑甲醇罐情况，取1.5倍系数。进口氮气流量:0.6581Kl/h出口氮气流量:0.6581Kl/h设25为出口气体温度,此时混合气体中甲醇最大量为甲醇处于饱和状态。查资料，甲醇25饱和蒸气压为0.01698Pa。出口气体中甲醇的分压：0.01698Pa氮气的分压：0.1013Pa-0.01698Pa=0.08432Pa氮气成分：0.08432Pa0.1013Pa=83.23%甲醇成分：0.01698Pa0.1013Pa=16.77%甲醇出口流量:0.6581Kl

18、/h0.01698Pa0.08432Pa=0.1325Kl/h0.1325Kl/h32=4.24Kg/h5.3凝回收效率分析根据本工程冷凝回收处理方案，其冷凝回收效率仅使用冷冻水约为70%，那么甲醇的排放量约为4.24kg/h，采用冷冻水及二氧化碳冷凝技术方法使甲醇的回收率为70%左右。5.4冷凝回收装置建立进度及投资甲醇罐大小呼吸废气处理工程投资估算为23万元，其中：1#管壳式冷凝器7.3万元、2#管壳式冷凝器6.5万元、液态二氧化碳瓶组站5.1万元含瓶、管道仪表阀门2.6万元，安装和防腐费用1.5万元。5.5技改后储罐呼吸损耗量本工程通过对储罐采用DT-22凉凉胶隔热，拟安装冷凝回收装置减

19、少甲醇的无组织排放仅按冷冻冷凝回收效率约70%计，不利气象条件下甲醇储罐的“大小呼吸损耗可由14.175kg/h降低至4.24kg/h。5.6物料损耗甲醇与二甲醚经装卸，会产生一定的蒸发损耗；同时由于设备等原因，还会产生一定的滴漏损失。本工程拟从以下几个方面对物料损耗进展控制：健全各项规章制度，制定各种操作规程；加强设备维护保养，所有机泵、管道、阀门等连接部位、运转局部静密封点部位都应连接结实，做到严密、不渗、不漏、不跑气。控制装卸的温度和流速。介质温度高，易挥发，流速快，压力高，喷溅，搅动就大，造成的损耗也大。甲醇储存采用内浮顶罐，二甲醚储存采用压力罐。内浮顶罐与拱顶罐相比，可减少95%以上的呼吸损耗；而压力罐根本可防止呼吸损耗，符合清洁消费要求。拟安装甲醇储罐“呼吸损耗冷凝回收利用装置，使“呼吸损耗减少70%以上，减少了原料的损失。在采取了上述降低损耗的控制措施后6本工程技改前后储罐清洁消费分析本工程通过对储罐构造的改良及增加储罐“大小呼吸甲醇废气回收装置，可进一步减少甲醇废气的无组织排放，表达了清洁消费关于“节能、降耗、减污的要求。7结语本工程消费工艺采用的是液相法复合酸脱水催化消费