國外油氣處理終端火炬黑煙問題分析及建議

高秀寶

(中海油石化工程有限公司 儲運室，山東 青島 266000)

國外某油氣處理終端主要接收從脫氣站輸送來的原油，現有設施主要包括原油脫鹽、原油脫水、原油儲存、計量和外輸設施，以及含有污水處理設施?；鹁嫦到y是作為原油處理終端常用的安全處理泄放氣的設施，該系統主要包括泄放管網、火炬氣分液罐、阻火設施、火炬筒體和火炬頭等。該油氣處理終端的火炬設施主要用來處理多個工藝裝置釋放的火炬氣以及儲罐的罐頂氣封氣。目前，該火炬設施由于火炬氣未充分燃燒而造成黑煙問題。本文將對該油氣處理終端的火炬系統進行分析，探討該火炬設施黑煙產生的具體原因并提出處理建議。

1 現有火炬設施工藝流程梳理

現有火炬設施主要接收新、老CPF(中心處理設施)，低壓壓縮機設施和天然氣處理設施等設施的泄放氣。老CPF的主要設施有段塞流捕集器、油氣分離器、汽提塔、天然氣洗滌器、以及天然分液罐等。新CPF的主要設施有段塞流捕集器、油氣分離器以及低壓壓縮機等。現場正常工況下，泄放進火炬系統的連續氣量約為8 mmscf/d(9500 m3/h)，最大的連續泄放量約為16 mmscf/d(19000 m3/h)。工藝流程圖如圖1。

圖1 現有火炬管網系統

2 火炬氣組分分析

根據文獻[1]研究，火炬氣中C3+的含量大于5%的時候，火炬黑煙現象比較明顯；火炬泄放氣中C3+的含量小于4.5%的時候，火炬黑煙現象基本上沒有；火炬氣中烷烴充分燃燒時生成二氧化碳和水，不能充分燃燒時火炬氣中的重烴則會發生因缺氧而析碳的熱裂解反應，從而產生黑煙現象。該油氣處理終端各裝置泄放的火炬氣組分具體見表1。

表1 火炬氣組分

根據表1中現場數據，該油氣處理終端設施的火炬泄放氣中C3+的含量最大達到68%，泄放氣中最小的C3+的含量也達到了16%，均遠遠大于5%。因此，在處理該火炬氣時，火炬設施應該有必要的消煙措施，保證火炬氣中的重烴組分能夠充分燃燒。

3 火炬設施分析

現有的火炬設施泄放主管管徑為DN800，主管全長約800 m，管網中間未設置火炬氣分液罐，在火炬裝置單元設置有一個2 m(ID)×8 m(L)的火炬氣分液罐以及2臺火炬凝液泵?；鹁嫘狗胖鞴芷孪蛟摲忠汗?。

現有的火炬設施的火炬頭內徑為DN600，其設計最大處理能力為42.3 mmscf/d(50000 m3/h)。該火炬頭為蒸汽注入式無煙火炬頭，設計無煙處理能力為4.23 mmscf/d(5000 m3/h)。設計蒸汽消煙注入量為5 t/h。

根據API 521[2]，每0.45 kg(1 lb)火炬氣需要供給0.11～0.45 kg(0.25～1.0 lb)的水蒸汽以保證其無煙燃燒。對于本項目，根據火炬氣氣體組分，考慮每0.45 kg(1 lb)火炬氣需要供給0.27 kg(0.6 lb)的水蒸汽，對于正常狀況下的泄放氣，則需要8 t/h的水蒸汽。

4 結論及建議

4.1 結論

該油氣處理終端火炬設施黑煙問題既有設計方面的原因，也有操作方面的原因。設計方面主要在設計初期未能充分考慮到C3+組分含量，消煙設施設計能力不足；操作方面主要在于正常工況下最大連續的泄放量超出了該火炬設施正常無煙排放的設計能力。

4.2 建議

(1)根據文獻[3]，對于火炬泄放氣中含有C5及以上烴類時，應在火炬氣排出裝置之前設置分液罐進行分液，除去大于或等于600 μm的液滴。該措施主要是用來除去由火炬氣流攜帶出來的重組分。

(2)增大水蒸氣供應量。

(3)管網設置火炬氣分液罐，用于收集管網中的重烴組分在低溫時的凝液。根據文獻[4]，該部分管網中的凝液如果得不到及時處理，則會在白天氣溫高的時候蒸發，而夜晚氣溫低的時候冷凝沉積，這也是火炬白天黑煙要比晚上嚴重的一個原因。

(4)目前，該油氣處理終端沒有輕烴穩定裝置。從低壓壓縮機、火炬分液罐、氣體捕集器等設施收集的輕烴又重新輸送回油氣處理裝置，該循環工藝中的重組分反而增加了火炬負荷。因此，建議增設一套輕烴穩定裝置。