2. 计算方法
2.2 有机液体储存与调和挥发损失
有机液体储存与调和通常采用储罐,常见的储罐类型有:固 定顶罐(包括卧式罐和立式罐)与浮顶罐(包括内浮顶罐和外浮 顶罐)。固定顶罐 VOCs 的产生主要来自于储存过程中蒸发静置 损失(俗称小呼吸)和接受物料过程中产生的工作损失(俗称大 呼吸)。浮顶罐 VOCs 的产生主要包括边缘密封损失、浮盘附件 损失、浮盘盘缝损失和挂壁损失。其中边缘密封损失、浮盘附件 损失、浮盘盘缝损失属于静置损失,挂壁损失属于工作损失。
2.2.1公式法
公式法可应用于固定顶罐和浮顶罐。不适用于以下情况:所
储物料组分不稳定或真实蒸汽压高于大气压、蒸气压未知或无法
HT—储罐设计最大液位高度,米。
2.2.2.1 固定顶罐总损失 Ew
E
E固
=
s+
(公式2.2-4) 式中:E固—统计期内固定浮顶罐总损失,磅;
Es—统计期内静置损失,磅,见公式2.2-5;
Ew—统计期内工作损失,磅,见公式2.2-30。
(1)静置损失
s E v v
S V W K K
E = 365 (公式2.2-5) 式中:
ES—统计期内静置损失(地下卧式罐的ES取0),磅;
VV—气相空间容积,立方英尺,见公式2.2-6;
WV—储藏气相密度,磅/立方英尺, 见公式2.2-19;
KE—气相空间膨胀因子,无量纲量;
KS—排放蒸气饱和因子,无量纲量。
a) 气相空间容积VV计算
立式罐气相空间容积 VV,通过公式 2.2-6 计算:
vo
v D H
V
=
24
π (公式2.2-6)
式中:
VV—气相空间容积,立方英尺;
D—罐径,英尺;
HR—罐顶高度,英尺;
TAN—日最低环境温度,兰氏度;
式中:
KE—气相空间膨胀因子,无量纲量;
ΔTV—日蒸气温度范围,兰氏度;
TAX—日最高环境温度,兰氏度;
TAN—日最低环境温度,兰氏度;
α—罐漆太阳能吸收率,无量纲量,见表2.2-1;
I—太阳辐射强度,英热/(平方英尺•天);
0.0018—常数,(兰氏度)-1; 0.72—常数,无量纲量;
0.028—常数,兰氏度•平方英尺•天/英热。
表2.2-1 罐漆太阳能吸收率(α)
罐漆颜色 喷漆色光
罐漆吸收率(α)
罐漆状况
好 差
银白色 高光 0.39 0.49
银白色 散射 0.60 0.68
铝罐 光面、不涂漆 0.10 0.15
米黄/乳色 / 0.35 0.49
黑色 / 0.97 0.97
棕色 / 0.58 0.67
灰色 淡 0.54 0.63
灰色 中等 0.68 0.74
绿色 暗 0.89 0.91
红色 底漆 0.89 0.91
锈色 红色氧化铁 0.38 0.50
茶色 / 0.43 0.55
白色 不适用 0.17 0.34
c) 排放蒸汽饱和因子Ks
VO VA
s
P H
K
1 0.053 1= + (公式2.2-18) 式中:
Ks—排放蒸汽饱和因子,无量纲;
PVA—日平均液面温度下的饱和蒸气压,磅/平方英寸(绝 压),见公式2.2-22;
HVO—蒸汽空间高度,英尺,见公式2.2-7;
0.053—常数,(磅/平方英寸(绝压)•英尺)-1。 d) 蒸汽密度Wv计算
LA VA V
V
RT
P
W = M
(公式2.2-19)式中:
WV—蒸汽密度,磅/立方英尺;
MV—蒸汽分子质量,磅/磅-摩尔;
R—理想气体状态常数,10.731磅/(磅-摩尔•英尺•兰氏度);
PVA—日平均液面温度下的蒸气压,磅/平方英寸(绝压),
见公式2.2-23;
TLA—日平均液体表面温度,兰氏度,取年平均实际储存温度,
如无该数据,用公式2.2-20计算。
日平均液体表面温度TLA的计算方法如下:
I T
T
T
LA = 0.44 AA + 0.56 B + 0.0079α
(公式2.2-20)
式中:
TLA—日平均液体表面温度,兰氏度;
PVA—日平均液面温度下的蒸气压,毫米汞柱。
(2)工作损失
工作损失与储料的装卸作业相关,固定罐的工作损失按公式 2.2-30计算。
B P N VA V LA
w M P QK K K
E = 5RT.614 (公式2.2-30) 式中:
EW—统计期内工作损失,磅;
MV—气相分子量,磅/磅-摩尔;
TLA—日平均液体表面温度,兰氏度;
R—理想气气体状态常数,10.731磅/(磅-摩尔•英尺•兰氏度);
PVA—日平均液体表面温度下的蒸气压,磅/平方英寸(绝压),
见公式2.2-23;
Q—统计期内物料周转量,周转量可通过平均液位高度变化 进行折算修正,具体见公式2.2-3;
KP—工作损失产品因子,无量纲量;原油KP=0.75,其他有机 液体KP=1;
KB—呼吸阀工作校正因子;
KN—工作损失周转(饱和)因子,无量纲量。
当周转数>36,KN=(180+N)/6N;
当周转数≤36,KN=1;
PVA—日平均液面温度下的蒸气压,磅/平方英寸(绝压),
见公式2.2-23;
PBP—吸阀压力设定,磅/平方英寸(表压)。
2.2.2.2 浮顶罐总损失
浮顶罐的总损失是边缘密封、出料挂壁、浮盘附件和浮盘缝 隙损失的总和,计算式见公式2.2-34。但密闭的内浮顶罐或穹顶 外浮顶罐(只通过压力/真空阀排气的储罐),或边缘使用了密封 材料封闭或浮盘附件已老化或被储料浸渍的情况不适用。
D F
WD
R E E E
E
E浮 = + + + (公式2.2-34) 式中:
E浮—统计期内浮顶罐总损失,磅;
ER—统计期内边缘密封损失,磅;
EWD—统计期内挂壁损失,磅;
EF—统计期内浮盘附件损失,磅;
ED—浮盘缝隙损失(只限螺栓连接式的浮盘或浮顶),磅。
(1)边缘密封损失ER计算
( )
V Cn Rb Ra
R K K v DP M K
E = + * (公式2.2-35) 式中:
ER—统计期内边缘密封损失,磅;
KRa—零风速边缘密封损失因子,磅-摩尔/英尺•年,见表2.2-3;
KRb—有风时边缘密封损失因子,磅-摩尔/(迈n•英尺•年),
见表2.2-3;
罐体
0.943—常数,1000立方英尺•加仑/桶2;
NC—固定顶支撑柱数量(对于自支撑固定浮顶或外浮顶罐:
NC=0),无量纲量;
F —有效柱直径,英尺,取值1。
表2.2-4 储罐罐壁油垢因子
介质 罐壁状况(桶/1000平方英尺)
轻锈 中锈 重锈
汽油 0.0015 0.0075 0.15
原油 0.006 0.03 0.6
其它有机液
体 0.0015 0.0075 0.15
注:储罐内壁平均3年以上(包括3年)除锈一次,为重锈;平均两年除锈一次,
为中锈;平均每年除锈一次,为轻绣。
(3)浮盘附件损失EF计算
C V F
F
F P M K
E
= * (公式2.2-38) 式中:EF—统计期内浮盘附件损失,磅/年;
FF—总浮盘附件损失因子,磅-摩尔/年。
( ) ( ) ( )
[
F F F F Fn Fn]
F
N K N K N K
F
= 1 1 + 2 2 +...+ (公式2.2-39) 式中:NFi—i类浮盘附件数,无量纲量;
KFi—i类附件损失因子,磅-摩尔/年,见公式2.2-40;
Nfn—某类的附件总数,无量纲量;
P*,MV,KC的定义见公式2.2-32。
FF的值可由罐体实际参数中附件种类数(NF)乘以每一种附 件的损失因子(KF)计算。
对于浮盘附件,KFi可由公式2.2-40计算;
( )
i附件 状态 KFai
(4)浮盘缝隙损失ED计算
螺栓固定的浮盘存在盘缝损失,由公式 2.2-41 计算:
C V D
D
D K S D P M K
E
=
2 * (公式2.2-41) 式中:KD—盘缝损耗单位缝长因子,焊接式浮盘,螺栓式浮盘为0.14 磅-摩尔/(英尺•年);
SD—盘缝长度因子,英尺/平方英尺,为浮盘缝隙长度与浮盘 面积的比值;无数据时,见表2.2-6;
D,P*,MV和KC的定义见公式2.2-35。
表2.2-6 浮顶罐浮盘缝隙长度因子
序号 浮盘构造 盘缝长度因子
1 浮筒式浮盘 4.8
2 双层板式浮盘 0.8
注:表中的浮盘缝隙长度因子只适用于螺栓连接时浮盘,焊接式浮盘没有盘缝损 耗;
表中的双层板式浮盘系数是根据典型5000m3内浮顶储罐的相关实测值和构造 参数计算得出;
浮筒式浮盘的盘缝损耗约是双层板式的6倍。
2.2.2系数法
在公式法使用条件无法满足时,采用系数法计算储罐的 VOCs 产生量,见公式 2.2-42。
Q EF
E
储罐 = × (公式2.2-42) 式中:E储罐—统计期内储罐的VOCs产生量,千克;
EF—产污系数(单位体积周转物料的物料挥发损失),见表 2.2-7,千克/立方米;
Q—统计期内物料周转量,立方米。
表2.2-7 储罐VOCs产污系数
存储物料 产污系数 存储物料 产污系数 存储物料 产污系数
正戊烷 1.366 丁醇 0.12 乙醇胺 0.491
异戊烷 8.809 二级丁醇 0.278 乙烷胺 1.151 己烷 0.539 三级丁醇 0.522 丙酮 0.551 环己烷 0.416 环己醇 0.075 丁酮 0.395 庚烷 0.851 乙醇 0.427 甲基异丁酮 0.277 正癸烷 0.078 异丁醇 0.176 环己酮 0.228 正十二烷 0.495 异丙醇 0.558 庚酮 0.01
十五烷 0.102 甲醇 0.572 石油脑 0.739 1-戊烯 1.749 丙醇 0.252 炼油 0.739 戊二烯 1.006 二次乙基二醇 0.01 醋酸乙烯酯 1.45 环戊烯 0.934 二甘醇 0.359 正乙酸丙酯 0.14 十二烯 0.617 丙二醇 0.839 异丁酸异丁
酯 0.04 异戊二烯 1.402 乙二醇 0.246 甲苯二异氰
酸酯 0.101
苯 1.228 乙硫醇 1.222 丁醛 0.407
乙苯 0.271 氯醇 0.348 异丁醛 0.288
甲苯 0.499 酚 0.737 丙醛 0.707
间二甲苯 0.243 甲酚 0.615 醋酸酐 0.159
邻二甲苯 0.201 乙醚 1.426 氯仿 1.03
对二甲苯 0.256 甲基四丁醚 1.11 1.1.1-三氯
乙烷 0.546 混合二甲苯 0.19 二次乙基二醇
单丁醚 0.01 四氯乙烯 0.7 异丙苯 0.187 乙二醇单丁醚 0.03 三氯乙烯 1.678 二异丙基苯 0.03 二次乙基二醇
单甲醚 0.01 丙烯晴 0.947 甲基苯乙烯 0.083 乙二醇单甲醚 0.031 硝基苯 0.055
存储物料 产污系数 存储物料 产污系数 存储物料 产污系数 苯乙烯 0.188 双-β-羟基-n-丙
醚 0.01 苯胺 0.044
氯苯 0.343 乙酸 0.209 丙烯乙脂 0.755 邻一二氯苯 0.089 丙烯酸 0.086 丙烯酸异丁
酯 0.05 对一二氯苯 0.105 己二酸 0.036 醋酸异丙酯 1.091
苯甲氯 0.01 蚁酸 0.38 醋酸甲酯 2.301
四氯化碳 2.756 丙酸 0.083 丙烯酸甲酯 1.246 二溴乙烷 0.679 乙酸丁酯 0.328 甲基丙烯酸
甲酯 0.539 二氯乙烷 1.318 丙烯酸丁酯 0.214 乙酸乙酯 1.294
注:数据摘自台湾《公私场所固定污染源申报空气污染防制费之挥发性有机物操 作单元排放系数》。