煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理

張亮亮(中海油東方石化有限責任公司，海南 東方 572600)

0 引言

在我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化逐漸推進的背景下，石油資源作為經(jīng)濟快速發(fā)展的重要供應能源，生產(chǎn)與儲運過程中產(chǎn)生的大量可揮發(fā)性油氣，不僅對生態(tài)環(huán)境造成極大影響，還會增加石油企業(yè)生產(chǎn)運營壓力。因此，有必要對煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理方案進行優(yōu)化與調(diào)整，盡最大可能提高油品生產(chǎn)與儲運的安全性。

1 煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理方案

1.1 方案制定原則

石油化工企業(yè)一般選擇與國家相關規(guī)范相符的揮發(fā)性有機液體儲存設施，將低溫罐、壓力罐、高效密封浮頂管作為揮發(fā)性有機物質(zhì)的液體儲存罐。針對高濃度的揮發(fā)性有機廢氣，通常選用冷凝回收、吸附回收技術對氣體進行回收再利用，或是采用催化燃燒、熱力焚燒技術處理灌頂廢氣，凈化達標后排放，對余熱進行回收再利用。由于罐頂氣治理方案中對可燃性廢氣濃度與氧含量監(jiān)測與氣體排放熱值指標相符，因此將達標排放、科學規(guī)范、經(jīng)濟合理作為方案優(yōu)化原則，將達標后的灌頂廢氣輸送至全場燃料系統(tǒng)中，以此實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的同步提升。

1.2 工藝處理及流程

1.2.1 工藝技術選擇

現(xiàn)階段，我國石油化工企業(yè)常用的罐頂氣治理方法有吸附法、催化燃燒法、膜分離法等，同時還會結(jié)合紫外光高級氧化技術、等離子體技術等，充分發(fā)揮各種技術的優(yōu)勢。值得注意的是，組合技術運行維護量較大且能耗高。結(jié)合煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣原有治理方案的分析結(jié)果，并借鑒國外優(yōu)秀的罐頂氣治理經(jīng)驗，對治理環(huán)節(jié)涉及的工藝技術、現(xiàn)場布局、車間管理、投資估算等多項工作分析，最終將罐頂氣收集增壓送入全場燃料系統(tǒng)。此項罐頂氣治理技術不僅運行能耗低，而且較為安全便捷，能夠從根本上保證送入全場燃料系統(tǒng)中的氣體與規(guī)范標準相符，實現(xiàn)了資源的回收再利用。

1.2.2 儲罐罐頂氣相連通

煉油中間油品罐區(qū)中包含各種介質(zhì)的罐頂氣會相互污染，所以可按照不同介質(zhì)將中間油品罐區(qū)罐頂氣進行分類，一般將柴油罐列為一組、高效密封的浮頂焦化柴油罐列為一組。其中，前者主要是在單臺儲罐油氣線與罐頂油氣集合線上，分別設置開關閥，后者同樣采用此種方案來聯(lián)通儲罐罐頂氣。此外，還可針對汽油罐、直餾石腦油罐、輕污油罐、重污油罐、加氫石腦油罐等進行罐頂氣油氣線的集合，以此充分發(fā)揮開關閥的功能與作用，為后續(xù)工藝奠定良好的基礎。在此過程中，針對原油儲罐與加氫原料儲罐中現(xiàn)有的惡臭油氣，可使用阻火器進行處理，同時設增壓風機來保證罐頂氣治理方案的科學性與運行安全性，以此充分發(fā)揮出氣象連通系統(tǒng)的功能與作用[1]。

1.2.3 氣相回收增壓輸送

氣相回收增壓輸送作為罐頂氣治理中回收工藝優(yōu)勢發(fā)揮的關鍵，主要是對罐頂氣中的輕組分進行收集，在壓力作用下輸送到相應的處理系統(tǒng)，以此實現(xiàn)節(jié)約能源、避免環(huán)境污染的目標。其中的大罐抽氣工藝可利用編程控制器實現(xiàn)流程的自動化控制，進一步滿足安全保護的要求。

(1)工藝氣系統(tǒng)

大罐抽氣工藝氣系統(tǒng)主要是利用拱頂罐罐頂與集氣管線的聯(lián)通關系，根據(jù)不同介質(zhì)，在單臺儲罐油氣線與罐頂油氣集合線上，分別設置開關閥，并將集氣支線匯集到一條集氣干線上，確保集氣干線能夠沿著罐區(qū)與分離緩沖罐間的空路敷設，以此將罐頂廢氣引入到大罐抽氣裝置中。在此過程中，各儲罐集氣干線之間應保持一定的安全距離，并且經(jīng)過增壓后的氣體應從最近的分離緩沖罐管線，進入到全場凈化裝置中，使得罐頂氣中有價值的天然氣分離出來。通常情況下，原油儲罐儲存壓力為295～800 Pa，經(jīng)過活塞氣液大罐抽氣處理后壓力應控制在500～800 Pa 之間，為實現(xiàn)這一方案優(yōu)化目標，可將與大罐抽氣裝置連鎖的微差壓變送器設置在罐頂，促使系統(tǒng)能夠根據(jù)裝置的壓力變化情況，向微差壓變送器發(fā)送相應的控制指令，當壓力降至設定值時，PLC 變頻系統(tǒng)就會控制整體停止運行。如果系統(tǒng)運行中出現(xiàn)異常，就會向工作人員發(fā)出預警，當壓力回升到規(guī)范值以上，開始抽氣運行，對提升罐頂氣治理方案的科學合理性具有重要意義。

(2)補氣系統(tǒng)

補氣系統(tǒng)運行與補氣閥組的工作狀況有著直接關聯(lián)。按照規(guī)范標準，補氣閥組安裝在活塞氣液抽吸裝置入口處的主管線上，并且補氣閥組會根據(jù)裝置入口壓力判斷是否需要進行抽氣。一旦入口壓力低于295 Pa，裝置就會進行補氣、停止抽氣，此時，站內(nèi)的天然氣系統(tǒng)是主要補氣氣源。

(3)控制系統(tǒng)

單臺儲罐的罐頂都新建了油氣支管線，在自動化控制系統(tǒng)的作用下，罐頂氣會通過自動控制閥門向外輸出，最終匯總到油氣總管，在增壓裝置的作用下進入全場燃氣系統(tǒng)或是低壓瓦斯管網(wǎng)。油氣支管線上設有阻火器與切斷閥門，以此保證罐頂氣增壓回收過程的安全性與高效性。為保證石油化工企業(yè)安全生產(chǎn)，微差壓變送器成為煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理的重要裝置，在自動化系統(tǒng)控制作用下，大罐抽氣會受到系統(tǒng)相關指令的指導作用，運用乙烯類的壓力信號對大罐抽氣裝置運轉(zhuǎn)速度進行適當調(diào)節(jié)，以此充分發(fā)揮出變頻控制的優(yōu)勢與作用，實現(xiàn)了罐頂氣治理的連鎖控制。在提高治理方案可靠性時，還將微差壓變送器裝置在大罐抽氣裝置的入口處，以此通過二次保護來促進罐頂氣各個治理環(huán)節(jié)的有序進行。與此同時，站內(nèi)通訊光纜會與裝置配置的接口相連接，以此將大罐抽氣裝置自動化控制系統(tǒng)的信號輸入進中心控制室，從而實現(xiàn)煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣的遠程實時治理。

(4)報警系統(tǒng)

大罐抽氣裝置預留出的接口與站內(nèi)通訊光纜連接后，還可實現(xiàn)可燃氣體泄漏的實時檢測與報警，進一步提高了罐頂氣治理方案的安全性與可靠性。在保證站內(nèi)其他設備裝置安全性、運行可靠性時，全部存在罐頂氣中可燃氣體泄漏風險的裝置，均在相應的位置處設置可燃氣體的泄漏檢測，并且裝置會將系統(tǒng)中的報警信號上傳至場內(nèi)中心控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)遠程操縱。

1.3 治理效果分析

煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理方案效果分析，主要是從經(jīng)濟效益與社會效益兩個方面進行。結(jié)合大罐抽氣損耗氣檢測數(shù)據(jù)、站內(nèi)拱頂罐原油沉降配套裝置回收的可燃氣體總量數(shù)據(jù)，其中包括液化氣總量、回收輕烴產(chǎn)量以及天然氣總量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過優(yōu)化后的罐頂氣治理方案每年可減少大量天然氣排放，綜合技術路線中各種裝置設備運行情況，每年可節(jié)約巨額成本，不僅降低了有價值油氣的揮發(fā)損耗，而且進一步節(jié)約了消耗的能源，與原有方案相比，具有較為突出的經(jīng)濟效益。此外，優(yōu)化后的煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理方案，既可以降低有用氣體的損耗，有效避免氣體直接排放對生態(tài)環(huán)境的污染，也為企業(yè)安全可靠運行提供有力保障，對維護經(jīng)濟社會與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)發(fā)揮著至關重要的作用，所以具有較高的社會效益[2]。

2 罐頂氣治理方案運行分析

2.1 運行中存在的問題

根據(jù)石油化工有機物排放系統(tǒng)設計的煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理方案，可防止超過2%氧氣含量可燃性氣體的排放。一般情況下，罐頂氣產(chǎn)量較為穩(wěn)定，但是在焦化裝置放水期間會在瞬間產(chǎn)生較大的波動，進而對壓力變送器的正常運行狀態(tài)造成一定影響。此外，若系統(tǒng)存在一定故障，無法及時根據(jù)大罐抽氣裝置的運行情況及時開啟補氣或是抽氣，就會造成儲罐內(nèi)產(chǎn)生壓差，進而影響罐頂氣治理方案運行的穩(wěn)定性。

2.2 提高運行安全性的措施

為保證石油化工企業(yè)生產(chǎn)與運輸環(huán)節(jié)的安全性，從根本上避免安全事故的發(fā)生，首先，應建立健全油品公司的監(jiān)督管理機制，利用完善的工作制度保障罐頂氣治理方案的有序?qū)嵤Ｍ瑫r加強從業(yè)人員專業(yè)技能與知識的培訓，以便一些自動化系統(tǒng)無法處理的突發(fā)問題在第一時間解決，并且促使員工在實際工作中能夠真正運用已經(jīng)掌握的應對措施，以此保證罐頂氣治理的效果。其次，保證每個儲罐都能夠在規(guī)范壓力范圍內(nèi)工作，全方位、多角度調(diào)整各裝置設備正常運行的參數(shù)與技術指標，以便及時開展安全檢測工作。值得注意的是，灌頂操作壓力應設定在設計壓力范圍之外。同時，安全附件、管道阻火器、呼吸閥等裝置設備應合理安裝在相應系統(tǒng)的主要監(jiān)測位置，以此達到合理控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的目的。在此過程中，呼吸入孔壓力應大于呼吸閥壓力，呼吸閥壓力又大于操作壓力，才能保證自動化控制系統(tǒng)運行的安全可靠。最后，在系統(tǒng)尾氣進入裝置處，以及每個單獨的儲罐相應位置處，應安裝與規(guī)范標準相符的阻火器，忽視每個儲罐設置相對獨立的氮封系統(tǒng)，以此保證大罐抽氣系統(tǒng)能夠及時補氣或是抽氣，從根本上避免儲罐內(nèi)部出現(xiàn)負壓。此外，對于氧含量與規(guī)范標準不豐富的可燃性氣體，可運用原堿洗脫臭氣設施作為工藝優(yōu)化的裝置，從而實現(xiàn)油氣的全部回收與無呼吸閥排放，或是利用現(xiàn)代化科學技術手段對技術路線關鍵位置進行補充與提升，為煉油中間油品罐區(qū)罐頂氣治理方案順暢運行奠定堅實基礎。

3 結(jié)語

綜上所述，按照石油化工有機物排放系統(tǒng)設計規(guī)范，氧氣含量大于2%的可燃性氣體不得排入全場氣體排放系統(tǒng)中，通過工藝技術、儲罐罐頂氣聯(lián)通與氣相回收增壓運輸設備與流程參數(shù)的科學選擇，可進一步提高罐頂廢氣治理方案的科學性，并可有效提升資源回收再利用效率，對保證油氣回收系統(tǒng)有序進行具有重要意義。