重污油儲罐尾氣治理技術(shù)改造方案的應用與探討

包武平

（中國石化股份有限公司安慶分公司，安徽安慶246002）

某廠八號罐區(qū)內(nèi)現(xiàn)有3臺拱頂式重污油罐處于生產(chǎn)運行狀態(tài)，儲存上游焦化裝置退料和掃線過程中產(chǎn)生的焦化污油和重污油。污油掃線采用1.3 MPa、220℃～250℃低壓過熱蒸汽。設(shè)備和管線內(nèi)殘留的重污油經(jīng)蒸汽吹掃后，由污油管線輸送到重污油罐內(nèi)貯存。因蒸汽掃線時管道和儲罐內(nèi)介質(zhì)溫度逐漸升高，污油中輕組分揮發(fā)量也增大，蒸汽夾帶含有惡臭的油氣（主要含硫化物、硫醇等）通過罐頂通氣孔向大氣無組織排放，造成罐區(qū)及周邊大氣環(huán)境受到污染。同時因掃線產(chǎn)生的污油和蒸汽進入罐內(nèi)溫度達到110℃～120℃，超過設(shè)計溫度90℃，儲罐長期超溫運行存在較大安全隱患。

根據(jù)中國石化發(fā)布的《石油化工儲運罐區(qū)VOCs治理項目油氣連通工藝實施方案及安全措施指導意見》和《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術(shù)要求》等相關(guān)規(guī)定，對上述3臺儲罐進行了罐體強度及結(jié)構(gòu)適應性校核，校核結(jié)論是：805罐因罐體大部分鋼板厚度不能滿足《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》（GB 50341-2014）要求，需整體更新；806罐頂板厚度不能滿足尾氣回收的最低設(shè)計壓力要求，承壓不夠，需對罐頂進行更新；807罐頂板罐體鋼板檢測均符合要求，不需要更新。

1 油氣回收處理經(jīng)濟技術(shù)比較分析

油氣回收處理方法可分為回收法和破壞法。回收法主要包括吸收法、吸附法、冷凝法、膜分離法及其組合等油氣的物理回收方法；破壞法主要包括直接燃燒法、熱力燃燒法、催化氧化法、蓄熱氧化法等油氣的化學處理方法。目前常見的油氣回收處理方法有吸收法、吸附法、冷凝法、催化氧化法（催化燃燒法）和膜分離法（見表1）。各方法單一使用效果不佳,需相互結(jié)合,優(yōu)勢互補，才能取得較好的效果。根據(jù)重污油罐掃線油氣所含組分、物料入罐溫度，并結(jié)合煉油企業(yè)生產(chǎn)特點以及工藝技術(shù)和經(jīng)濟要求，重污油罐尾氣回收處理技術(shù)采用“冷凝分液+低溫柴油吸收+堿液脫硫+催化氧化”方法較適合。

表1 油氣回收處理經(jīng)濟技術(shù)指標比較

2 尾氣回收和處理工藝流程

焦化裝置掃線的重污油經(jīng)污油管線輸送至重污油冷卻器,利用循環(huán)水冷卻降溫，待溫度降至80℃時再送入重污油罐。任意一臺重污油罐接收到的掃線蒸汽和油氣壓力達到設(shè)定高壓值時，尾氣管線開關(guān)閥、油氣引風機和空冷器風機同時開啟，將重污油罐內(nèi)的蒸汽及油氣抽出，經(jīng)空冷器再次散熱降溫后送入油氣分液罐；當罐頂壓力低于設(shè)定低壓值時，管線開關(guān)閥、油氣引風機和空冷器風機聯(lián)鎖關(guān)閉，停止抽氣。當分液罐罐頂壓力達到設(shè)定高壓值時開關(guān)閥開啟，把不凝油氣通過氣相管線輸送到尾氣處理裝置進行處理；當分液罐罐頂壓力低于設(shè)定值時，開關(guān)閥關(guān)閉，停止向總管輸送尾氣。重污油罐頂尾氣管線上均增設(shè)壓力變送器和氣動開關(guān)閥，將壓力信號與開關(guān)閥、油氣引風機及空冷器進行聯(lián)鎖控制。

改造的3臺重污油罐頂尾氣處理依托現(xiàn)有油品罐區(qū)尾氣（VOCs）回收處理裝置。該套裝置系采用某石化研究院的“低溫柴油吸收—堿液脫硫—脫硫均化—催化氧化法”工藝技術(shù)和撬裝設(shè)備。經(jīng)核算，該套尾氣回收處理裝置尚有250 m/h的富裕能力，能滿足3臺污油罐75 m/h尾氣量處理要求。在建設(shè)該套尾氣處理裝置時已在八號罐區(qū)預留了尾氣管線碰頭點，只需將新增的尾氣支管與預留的尾氣總管相連通，就可以實現(xiàn)對重污油罐尾氣的回收和處理。

3 工藝設(shè)備技術(shù)改造

3.1 在役重污油罐改造方案

因805罐整體更新的投資超額，另立項實施。本次改造主要是對806罐頂進行更新和改造，807罐只作局部改造。根據(jù)設(shè)計改造方案，每臺儲罐均要增加罐頂引出尾氣管道、氮封系統(tǒng)以及呼吸閥、阻火器、緊急泄壓人孔等安全附件，并將罐頂鋼帶液位計更換為雷達液位計，在新增的罐頂尾氣管道上增設(shè)壓力變送器和氣動開關(guān)閥，實現(xiàn)對儲罐油氣壓力和液位的檢測，便于信號遠傳和儀表聯(lián)鎖控制。擬改造的重污油罐見表2。

表2 擬改造的重污油儲罐一覽表

3.2 新增設(shè)備選型

為了有效降低裝置退油掃線時進罐污油和蒸汽的溫度，在入罐前增設(shè)1臺重污油冷卻器，利用生產(chǎn)循環(huán)水進行冷卻降溫，將污油和蒸汽降至80℃左右再送入污油罐內(nèi)，控制溫度在設(shè)計范圍內(nèi)。由于重污油屬于高沸點介質(zhì)，揮發(fā)性較小，罐頂尾氣主要是掃線蒸汽并伴有少量油氣，新增1套油氣冷凝分液設(shè)施，對蒸汽和油氣進行冷凝分液，將不凝油氣輸送到尾氣（VOCs）處理裝置進行處理,而凝液污油則通過污油泵重新送回重污油罐內(nèi)。新增加主要設(shè)備見表3。

表3 新增主要設(shè)備規(guī)格一覽表

3.3 增設(shè)儲罐安全附件

（1）呼吸閥：選用全天候防凍阻火型單呼閥和單吸閥，呼吸量應滿足儲罐的“大呼吸”“小呼吸”流量要求。壓力值和管徑根據(jù)儲罐設(shè)計壓力梯級選取，允許超壓比值控制在10%以內(nèi)，回座壓力不低于85%定壓值，泄漏量及試驗執(zhí)行API 2000標準。

（2）阻火器：選用管端、耐燒、阻爆轟型，耐燒時間不低于2 h。阻火器產(chǎn)品必須取得特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)認證證書和阻火實驗測試報告。為便于維修，降低后期運行維護成本，阻火元件采用可拆卸結(jié)構(gòu)，一旦堵塞，可方便從殼體上拆下來清洗或更換。

（3）緊急泄壓人孔：為防止儲罐出現(xiàn)超壓緊急情況或事故發(fā)生，每臺儲罐頂均設(shè)置緊急泄壓人孔，一旦超出設(shè)定壓力限值，可立即泄放罐內(nèi)壓力。其呼出壓力值、最大流量和公稱直徑應根據(jù)儲罐的容積、設(shè)計承壓能力來確定。

（4）安全閥：安全閥是壓力容器特種設(shè)備上的一個重要安全附件，保護設(shè)備的運行安全。新增分液罐設(shè)有安全閥，當罐內(nèi)壓力達到設(shè)定泄放壓力時，安全閥立即起跳泄壓，確保分液罐不會因壓力過高而發(fā)生事故。

3.4 增設(shè)儲罐氮封系統(tǒng)

根據(jù)中國石化安技〔2018〕33號文件中關(guān)于“對排放氣中含有較高濃度的油氣和硫化物等需要進行收集治理的儲罐應設(shè)置氮氣密封”的規(guī)定，因3臺重污油罐含有較高的硫化物，且未設(shè)置氮封系統(tǒng)，結(jié)合此次儲罐改造增設(shè)氮封設(shè)施。正常情況下罐內(nèi)氣相壓力維持在100～200 Pa，當壓力高于500 Pa時，關(guān)閉氮封閥，停止供應氮氣；當壓力低于200 Pa時，開啟氮封閥，向罐內(nèi)補充氮氣。

3.5 系統(tǒng)壓力控制方案（見表4）

表4 系統(tǒng)壓力控制一覽表（壓力單位：kPa）

4 施工組織管理

為確保項目順利實施，改造前施工單位必須會同業(yè)主工藝、設(shè)備、安全等技術(shù)人員共同確定改造施工方案，共同進行JSA安全分析和安全風險評估，在此基礎(chǔ)上再編制專項施工方案和安全措施。業(yè)主除了在完成罐內(nèi)污油清除（簡稱“清罐作業(yè)”）和蒸罐處理后，還要檢查確認與改造的儲罐連通的工藝管線是否已全部加裝盲板，以隔斷污油和所有氣源進入罐內(nèi)。最后對罐內(nèi)可能存在的可燃和有毒氣體進行檢測分析，具備動火和人員進罐作業(yè)安全后方可交給改造單位施工，防止施工時發(fā)生人員中毒和閃爆事故。

由于806罐容積比807罐小，清罐作業(yè)和改造時間要短，宜先安排806罐改造，待806罐收油運行正常后，再對807罐實施改造，這樣既縮短工期，又對裝置生產(chǎn)的影響和安全風險最小。經(jīng)工程管理部門與生產(chǎn)主管部門協(xié)調(diào)，同意先改造806罐方案。后來通過改造實際情況看，806清罐時間比807罐少40天左右，總的施工時間比807罐縮短20天，總工期相對提前20天。

為了確保新建尾氣回收系統(tǒng)盡早投入運行，合理安排工期，對土建、工藝設(shè)備和管道、電儀等專業(yè)的施工方案和施工網(wǎng)絡(luò)計劃進行了優(yōu)化，重點是抓好施工環(huán)節(jié)和工序的銜接。

項目改造后期應注意的問題：凡涉及新老工藝管線碰頭、儀表調(diào)試送風、設(shè)備單試送電等作業(yè)，要嚴格執(zhí)行作業(yè)管理規(guī)定，如儀表凈化風管線、尾氣線、氮氣線、循環(huán)水地管等，與老管線碰頭時，應提前向生產(chǎn)主管部門和所屬作業(yè)區(qū)申報施工計劃，在完成方案報批后，生產(chǎn)上具備條件且辦理了有關(guān)安全作業(yè)票證后方可施工。施工單位嚴禁擅自作業(yè)，否則極易造成裝置生產(chǎn)波動或停車事故，甚至可能引發(fā)火災爆炸事故。

5 結(jié)論

上述3臺重污油罐尾氣治理改造屬環(huán)保治理重點項目，總投資633萬元，工程竣工驗收達到詳細設(shè)計文件和施工質(zhì)量規(guī)范要求。2020年12月底重污油罐尾氣回收系統(tǒng)正式并網(wǎng)投入運行，工藝指標達到設(shè)計要求，尾氣處理達標排放，徹底消除了重污油罐尾氣無組織排放的環(huán)境污染問題，創(chuàng)造了良好的社會效益。