儲罐油氣回收送焚燒爐工藝探討

周建軍

(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

儲罐尾氣進行回收或銷毀是當前國家VOCs 治理大環境下的總體方向，油氣回收送焚燒爐是其中主要工藝之一，常見的工藝設計是油氣回收氣加壓匯總后直接送入焚燒爐鼓風機入口處，該設計工藝在實際運行中經常會發生總烴超標情況，一方面存在較大安全隱患，另一方面導致回收裝置運行不穩定。以下以某煉化廠實際案例為例，說明問題產生原因并提出工藝改良方案。

1 儲罐油氣回收送焚燒爐工藝介紹

該廠儲罐油氣回收送焚燒爐原則工藝敘述如下：自罐區每個儲罐頂部設置油氣回收支管，各支管靠近儲罐根部設置截斷閥、阻爆轟型阻火器、金屬軟管、氣動切斷閥組。各儲罐油氣支管收集后進油氣分液罐再經風機加壓后進入油氣管網總線，油氣管網總線輸送至裝置加熱爐鼓風機入口，由鼓風機輸送至加熱爐內燃燒。在鼓風機入口前位置設置氮氣反吹管線。入爐部分工藝流程如圖1。

實際運行中，在油氣管網總線上總烴在線檢測數據平均在5%～8%左右(體積比下同)，高時偶至13%，低時約1%～2%，而設計工藝指標要求總烴＜4.5%，超出則啟動工藝聯鎖，進行氮氣反吹，由此油氣回收系統頻繁啟停，運行維艱。

2 總烴超標問題分析

在該廠這套油氣回收送焚燒爐工藝中，關鍵性控制指標實際有二個，一個是油氣回收管網氧氣含量＜2%，另一個即是焚燒爐鼓風機入口總烴含量＜4.5%。鼓風機入口總烴含量關系到鼓風機入口與空氣混合后是否形成爆炸性混合氣體，檢測數據十分關鍵。該廠裝置鼓風機的排量正常為125000Nm3/hr，共有二臺，一開一備，各罐區油氣回收總量最高為1600Nm3/hr(以各罐區風機額定量總和計算得到)。以管網平均總烴6%為基準計算，則目前實際儲罐油氣處理量為：1600×6%=96Nm3/hr，此時裝置鼓風機入口可燃氣含量為：1600×6%/125000=0.08%，遠低于汽油的爆炸下限(約為1.4%)。如果裝置鼓風機以60%的最低負荷考慮，則裝置鼓風機入口可燃氣含量為：1600×6%/75000=0.12%，依然低于汽油的爆炸下限，但接近動火作業可燃氣檢測合格標準(可燃氣含量不超過0.2%)，略超出其一半值。

如果以設計工藝控制指標總烴含量＜4.5%計算，則設計儲罐油氣處理量為：

1600×4.5%=72Nm3/hr，此時裝置鼓風機入口可燃氣含量為：1600×4.5%/125000=0.06%，如果裝置鼓風機以60%的最低負荷考慮，則裝置鼓風機入口可燃氣含量為：1600×4.5%/75000=0.1%，二者仍均遠低于汽油的爆炸下限值，但后者已接近動火作業可燃氣檢測合格標準(可燃氣含量不超過0.2%)，剛好為其的一半。

二者相比較，我們可以得知，該套系統總管網總烴數據超標的根本原因在于，目前儲罐實際尾氣產生量已經超過了該套油氣回收系統設計的處理量。該套系統以目前的工藝設備配置來說，設計處理量約為72Nm3/hr，而實際儲罐尾氣產生量約為96Nm3/hr，超出處理能力約33%，強行運行，存在較大安全隱患。

圖1 入爐部分工藝流程

3 工藝改良方案

由前述分析可知，油氣回收氣直接入鼓風機入口工藝設計的局限性在于，其處理能力受限于焚燒爐入口鼓風機的運行能力。設入口鼓風機的排量為A(Nm3/hr)，則該套系統的處理能力約為：A×0.6×0.2%(Nm3/hr)(以鼓風機入口處可燃氣含量不超過0.2%、鼓風機以60%的最低負荷為基準考慮)，超過則在鼓風機入口處形成爆炸性混合氣體的風險增大。

為擺脫油氣回收系統處理能力受限于裝置鼓風機排量的局面，考慮對工藝做如下改良(如圖2)：將總管網油氣與鼓風機分路，增設一個緩沖罐、一個阻火器，直接送入焚燒爐火嘴燃燒，另取消總烴在線監測及聯鎖，增設爐子熄火切斷閥門的聯鎖。可大大提高油氣回收系統的處理能力。

圖2 改良后的工藝流程

4 結語

儲罐尾氣進行回收或焚燒銷毀是整個石化行業的大趨勢大方向，具體在油氣回收入焚燒爐的工藝設計時，一般有兩種工藝方向：一種是接入焚燒爐鼓風機入口，另一種是直接接入焚燒爐火嘴燃燒。兩種工藝各有優缺，實際選用時需充分考慮系統的處理能力要求，合理進行工藝布局，以免造成后期運行不穩和運行困難。