基于ansk409d模型的石化储罐vocs排放计算

基于ansk409d模型的石化储罐vocs排放计算

作为光反应的主要反应材料，它可以作为环氧化（iii）等复合污染物产生强氧化的中间产物。同时，vocs是导致城市和区域光化学烟雾和灰污染等复杂因素的重要前体材料[1.3]。城市大气中的VOCs主要来自人为源排放,其中,工业源是VOCs的主要人为排放源之一,而石化行业排放又占据绝对重要地位.石化行业生产过程中的无组织排放日益受到人们关注,主要排放源包括设备泄漏、储罐排放以及废水收集和处理系统等.研究表明,石化行业VOCs排放总量中,设备泄漏和储罐排放约占76%.储罐是石化生产中的常见装置,在石油炼制过程中,储存物质主要为不同蒸气压的烃混合物,如原油或者汽油等;在下游化工生产中,主要为挥发性有机液体,可以是纯物质或者蒸气压相近的有机混合物,如苯系物等.储罐的排放主要来自工作排放(装卸过程)、呼吸排放(存储排放)、闪蒸、密封系统气体去除过程、储罐清洗等.其中最为常见的是储罐的工作排放和呼吸排放.有研究表明,我国石化行业油品储运过程损耗总量为原油加工量的0.4‰~0.8‰,其中储罐蒸发损耗比例最大.美国2003年的一份调查报告显示,在特拉华州、新泽西州和南宾夕法尼亚州的10个石油公司的VOCs排放总量中,储存过程所占比例最大,约占29%.加强对于储罐呼吸排放的控制,可较为有效地改善石油化工区无组织排放的现状.因此,准确计算储罐呼吸排放量显得尤为重要,它能够为环境管理部门控制储罐无组织排放提供重要数据支撑.本研究基于美国Tanks4.0.9d模型,对石化储罐VOCs排放的定量方法进行了分析,并探讨了模型的适用性问题供其他使用者参考.1有机液体储罐vocsTanks4模型是目前在国际上得到广泛认可的储罐VOCs排放定量方法.美国国家环保署(USEPA)建议其国内各级管理部门、咨询公司和企业采用该软件估算储罐无组织VOC的排放量,体现了该方法的权威性.欧盟和澳大利亚等国家也使用Tanks4模型对VOCs排放量进行精确计算[9~11].目前USEPA更新的最新版本为Tanks4.0.9d.Tanks4.0.9d模型是用VB语言编写的,可在Win95及以后的操作系统下运行的一款软件模型,设计开发用来估算有机液体储罐的排放.USEPA空气质量规划和标准办公室(OAQPS)负责开发和维护排放估算工具,以帮助联邦、州、地方环境部门、咨询公司、工业企业估算各类排放源的大气污染物排放.Tanks4.0.9d模型使用的排放因子和计算方法可在文献中查阅.Tanks4.0.9d模型根据使用者输入的储罐物理特征(外形、结构、涂料完好情况等)、储存的液体成分(化学组分和液体温度)以及储罐的地理位置(相距最近的城市、气温等),计算储罐的VOCs排放量.模型得到的计算结果为储罐储存的单一或混合的物质的月排放量估计、年排放量估计或者一年中的某段时期的排放量估计.2美国的华茨模型应用方法2.1开始菜单的安装从美国国家环保署(U.S.EPA)官方网站下载Tanks4.0.9d模型的安装程序,根据安装驱动提示将Tanks4.0.9d程序安装到计算机中.通过开始菜单/所有程序,选择Tanks4.0.9d运行程序.开始进入时,会有美国石油协会(API)的版权说明,点击OK后进入Tanks4.0.9d程序的主菜单,模型运行界面和开始界面如图1所示.2.2浮顶罐数据reqp开发Tanks4.0.9d模型需要输入储罐和储存液体的各种数据,通过这些数据来计算排放量.数据输入后储存在每个储罐自己的记录内.需要输入的数据有以下4类:①储罐数据(tankinformation):储罐的编号、结构类型及物理特征.②浮顶组件数据(fittinginformation):只有浮顶罐有此项,浮盘和浮顶组件有单独的信息输入界面.③地点数据(siteinformation):储罐所在的城市,其气象数据如环境温度、大气压、风速等信息.④储存液体数据(liquidinformation):储存液体的化学组分和特性以及储存周期.2.3常用的输出结果如图2所示,Tanks4.0.9d模型输出结果可以按年输出,也可以按月输出,输出结果有简洁、概述和详细这3种方式可选.如果按月输出结果,储罐的周转量需要分到每个月份,可以平均分摊到12个月,也可以根据实际情况分摊.结果可以输出到Windows或打印机,也可以输出到文件,文件格式可以选择Excel或Text格式.3采用单株储水环境质量测定方法3.1参数输入值3.2自然蒸发排放根据以上参数,Tanks4.0.9d模型计算的4种类型储罐排放量结果见表5.模型输出结果中,对固定顶罐来说,排放量包括工作排放(W_LOSS/workloss)和自然蒸发排放(S_LOSS/standingloss);对浮顶罐来说,排放量包括密封边缘排放(RIM_LOSS/rim-sealloss)、浮盘下降排放(WD_LOSS/withdrawalloss)、浮盘组件排放(DECKF_LOSS/deckfittingloss)以及浮盘密封排放(DECKS_LOSS/deckseamloss).4模型应用的适用性4.1储罐vocs排放量的确定气象数据在Tanks4.0.9d模型中是一个比较关键的参数,直接影响VOCs排放量计算结果.模型中默认的气象数据库是美国各大州的大城市的气象数据,因此,如果想用Tanks4.0.9d模型计算我国石化储罐的VOCs排放量,一定要将储罐所在(或附近)城市的气象数据收集并按模型要求格式整理好,添加进气象数据库中,否则,可能会造成计算结果与实际排放差异较大.4.2模型中相关的知识介绍储罐密封参数在Tanks4.0.9d模型中也是个很关键的参数,它的选择对最后的计算结果影响较大(例如,对某个储罐选择只配有一次密封,或者是同时配有一次密封和二次密封,排放量计算结果最高可达到数量级差别).但是模型中对储罐的密封情况描述和国内石化行业储罐密封专业术语不一致,所以即使对企业进行调查,也会因为国内外密封情况专业术语的差别,而得不到正确的密封参数.Tanks4.0.9d模型的使用手册中,有一些这方面的介绍,并配有各种密封形式的图解,对模型在国内的应用很有帮助.一级密封分为机械靴式、液体充填密封、气体充填密封这3种形式,分别如图3~5所示.二级密封分为边缘靴板和边缘刮板,可以与上面4种一级密封进行组合搭配,分别如图6~9所示.在对石化企业储罐进行调查的时候,可以以这些密封形式为参考,能够较为准确地掌握储罐的密封情况,选择密封参数.4.3储集物的模拟Tanks4.0.9d模型根据美国的经验,在储存物质库中提供了共177种物质可供选择,其中原油1种,石油馏分17种,有机化学物质159种.国内可能储罐中储存的物质并不在该数据库中,模型也提供编辑数据库功能,可以加入新的化学物质,不过需要输入新加入化学物质的各种化学性质参数,包括:液体摩尔分子量、黏度、蒸气分子量、至少一个温度下的蒸气压数据或安托尼方程的参数、雷氏蒸气压(石油馏分).4.4英制单位的预算编制Tanks4.0.9d模型中各个参数的单位均是英制单位,如英尺、加仑等,模型计算输出的结果也是英制重量单位磅,而我国则统一使用公制单位,米、立方米、吨等,在使用的时候要注意这些参数的单位换算.5实际储罐使用anps4.0.9d模型时增加了真实储罐的呼吸排放量,在中国的典型(1)Tanks4.0.9d是美国国家环保署开发的一款被广泛用于计算储罐VOCs排放量的模型,使用者按要求输入储罐的各种参数信息,就可以得到所有储罐的VOCs排放量.(2)本研究基于该模型对国内某石化企业的4种储罐VOCs排放量进行了实例计算.通过实例应用,说明Tanks4.0.9d模型完全可以在国内推广应用,计算石化储罐的VOCs排放量.(3)在国内使用Tanks4.0.9d模型时,应该考虑模型的适