大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司

油庫油氣回收裝置設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

胡葉紅

大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司

在油庫的儲(chǔ)油、收發(fā)油過程中受工藝技術(shù)及設(shè)備的限制，會(huì)有一部分油蒸氣不可避免地進(jìn)入大氣，從而引起蒸發(fā)損耗。油氣損耗不但造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且還會(huì)降低油品質(zhì)量，影響油品正常使用。要從根本上解決油品蒸發(fā)損耗問題，最經(jīng)濟(jì)有效的辦法就是采取油氣回收措施。油氣回收系統(tǒng)分為油氣收集系統(tǒng)、油氣分離系統(tǒng)以及回收系統(tǒng)三部分。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際設(shè)計(jì)出油庫卸車油氣回收方案：在量油口加裝一個(gè)可人工移動(dòng)、質(zhì)量不超出6kg的帶內(nèi)孔的錐形橡膠密封蓋帽或喇叭形密封膠帽，膠帽的上部通過一段金屬軟管連接管道，管道中加裝空壓機(jī)。對(duì)回收裝置進(jìn)行現(xiàn)場采樣測試，測試結(jié)果顯示，裝置的凈化效率為99.7%，排放濃度為1200mg/m3，均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

油氣損耗；油氣回收裝置；回收方案；評(píng)價(jià)

在油庫的儲(chǔ)油、收發(fā)油過程中受工藝技術(shù)及設(shè)備的限制，會(huì)有一部分油蒸氣不可避免地進(jìn)入大氣，從而引起蒸發(fā)損耗[1]。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在222例火災(zāi)爆炸事故中，由于油氣引起的事故就有101起，占45.5%。成品油庫各區(qū)的火災(zāi)發(fā)生率統(tǒng)計(jì)結(jié)果為罐區(qū)6.94%，接卸區(qū)27.78%，發(fā)油區(qū)36.11%，這三個(gè)區(qū)占71%。另外，油氣損耗還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，危及人的生命安全；會(huì)降低油品質(zhì)量，影響油品正常使用。因此，油品蒸發(fā)損耗問題己經(jīng)成為急需解決的安全、節(jié)能、環(huán)保難題之一。要從根本上解決油品蒸發(fā)損耗問題，最經(jīng)濟(jì)有效的辦法就是采取油氣回收措施。目前油氣回收系統(tǒng)可分為三大部分：第一部分是利用專門的設(shè)備將產(chǎn)生的油蒸氣收集起來，稱之為油氣收集系統(tǒng)；第二部分是將烴類與空氣進(jìn)行有效的分離，稱之為油氣分離系統(tǒng)；第三部分是回收系統(tǒng)，使分離出來的烴類液化，以便重新加以利用[2]。

1 油庫罐車卸油進(jìn)儲(chǔ)罐方案設(shè)計(jì)

1.1 回收裝置

油庫油氣回收裝置見圖1。對(duì)于儲(chǔ)罐A、B、C、D，當(dāng)運(yùn)油罐車卸油時(shí)由于液位抬升氣體會(huì)隨著溫度升高而揮發(fā)，油氣將會(huì)從直通大氣的量油口排出，因此將量油口作為回收重點(diǎn)來設(shè)計(jì)回收方案。

圖1 油庫油氣回收裝置

1.2 回收方案

在量油口加裝一個(gè)可人工移動(dòng)、質(zhì)量不超出6kg的帶內(nèi)孔的錐形橡膠密封蓋帽或喇叭形密封膠帽，見圖2。膠帽的上部通過一段金屬軟管連接管道，管道中加裝空壓機(jī)?？諌簷C(jī)做功時(shí)，氣體被加壓、抽出后送到8#儲(chǔ)罐中。采用PLC控制實(shí)現(xiàn)氣體回收過程的自動(dòng)化，即A、B、C、D任何一個(gè)儲(chǔ)罐中的壓力達(dá)到一定上限值時(shí)，相應(yīng)的儲(chǔ)罐和壓縮機(jī)之間的閥門自動(dòng)打開，壓縮機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將量油口排出的氣體加壓送入8#儲(chǔ)罐中；當(dāng)A、B、C、D儲(chǔ)罐中的壓力達(dá)到一定下限值時(shí)，相應(yīng)的閥門關(guān)閉，壓縮機(jī)自動(dòng)停止工作。

圖2 錐形橡膠密封蓋帽和喇叭形密封膠帽

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集氣體，給A、B、C、D每個(gè)儲(chǔ)罐安裝一個(gè)CYDK—II防爆型壓力開關(guān)，此壓力開關(guān)可設(shè)定上、下限壓力值。當(dāng)壓力達(dá)到下限或上限值時(shí)，壓力開關(guān)送出開關(guān)信號(hào)給PLC，PLC再送出控制信號(hào)給A、B、C、D每個(gè)儲(chǔ)罐對(duì)應(yīng)的電磁閥和壓縮機(jī)，來控制閥的自動(dòng)開閉以及壓縮機(jī)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。在8#儲(chǔ)罐的出口處也安裝一臺(tái)CYDK—II防爆型壓力開關(guān)，當(dāng)8#儲(chǔ)罐中的氣體壓力達(dá)到壓力開關(guān)設(shè)定的壓力上限時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)給PLC，發(fā)出壓力報(bào)警警示信號(hào)，并自動(dòng)啟動(dòng)2#壓縮機(jī)及控制閥，以將罐中氣體加壓送出至浮頂罐混輸。正常情況下，8#儲(chǔ)罐中的氣體被送至鍋爐燃燒，以實(shí)現(xiàn)回收氣體的有效利用。

整個(gè)系統(tǒng)的管路除儲(chǔ)罐出口及壓縮機(jī)進(jìn)出口用金屬軟管連接外，其他管道都用鍍鋅管，1#壓縮機(jī)前用DN25mm管徑，1#壓縮機(jī)后用DN20mm管徑。4個(gè)儲(chǔ)罐的量油口與管路采用膠帽的形式連接。

2 實(shí)例

2.1 案例分析

以某油庫為試點(diǎn)建設(shè)油氣回收裝置，同時(shí)以其中某一輸油站作為經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)。對(duì)于拱頂罐小呼吸損耗計(jì)算，推薦采用小呼吸蒸發(fā)損耗計(jì)算公式，計(jì)算參數(shù)見表1。

式中LDS為拱頂罐年蒸發(fā)損耗量（m3/a）；p為油罐內(nèi)油品本體溫度下的蒸汽壓（kPa），可取大氣溫度加2.8℃；pa為當(dāng)?shù)卮髿鈮海╧Pa）；D為儲(chǔ)罐直徑（m）；H為儲(chǔ)罐平均留空高度（m），包括儲(chǔ)罐體部分預(yù)留容積的高度和罐頂部分容積換算的高度；ΔT為大氣溫度的平均日溫差（℃）；FP為涂料系數(shù)；K2為單位換算常數(shù)，取值3.05；K3為油品系數(shù)，汽油取1，原油取0.58；C1為小直徑儲(chǔ)罐的修正系數(shù)。

表1 小呼吸損耗計(jì)算參數(shù)

對(duì)于拱頂罐大呼吸損耗計(jì)算，推薦采用大呼吸蒸發(fā)損耗計(jì)算公式[3]，計(jì)算參數(shù)見表2。

式中LDW為拱頂罐大呼吸蒸發(fā)損耗量（m3/a）；V1為泵送液體入罐量（m3）；N為油罐年周轉(zhuǎn)次數(shù)；Q為油罐年周轉(zhuǎn)量（m3/a）；V為油罐容積（m3）；K為單位換算常數(shù)，K=51.6；KT為周轉(zhuǎn)系數(shù)；K1為油品系數(shù)，汽油取1，原油取0.75；py為油品平均溫度下的蒸汽壓（kPa）；py1為油罐內(nèi)液面最低溫度所對(duì)應(yīng)的蒸汽壓（kPa）；py2為油罐內(nèi)液面最高溫度所對(duì)應(yīng)的蒸汽壓（kPa）；μy為油蒸汽摩爾質(zhì)量（kg/kmo1)。

表2 大呼吸損耗計(jì)算參數(shù)

2.2 效率評(píng)價(jià)

對(duì)回收裝置進(jìn)行現(xiàn)場采樣測試，每一循環(huán)的采樣次數(shù)為4次，樣品2件，平均排放值為1200mg/m3（氣相色譜分析結(jié)果）。按GB20950—2007規(guī)定，處理裝置凈化效率按下面公式計(jì)算

式中E為處理裝置凈化效率（%）；φ1、φ2為標(biāo)態(tài)下進(jìn)、出口干排氣中油氣體積分?jǐn)?shù)；C1、C2為標(biāo)態(tài)下進(jìn)、出口干排氣中油氣質(zhì)量濃度（g/m3）。

實(shí)測φ1為25%，C為1200mg/m3，轉(zhuǎn)化成體積分?jǐn)?shù)為0.037%，計(jì)算得E=99.7%。GB20950—2007中規(guī)定[4]儲(chǔ)油庫油氣排放控制和限值的排放標(biāo)準(zhǔn)：處理裝置的排放濃度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不應(yīng)大于25000mg/m3，油氣處理效率不小于95%，檢測結(jié)果及裝置效率均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3 結(jié)論

（1）油氣揮發(fā)帶來的危害巨大，根據(jù)理論計(jì)算現(xiàn)場油氣呼吸損耗量可看出實(shí)施油氣回收的必要性和緊迫性。

（2）設(shè)計(jì)了一套油庫罐車卸油進(jìn)儲(chǔ)罐方案，并對(duì)某輸油站進(jìn)行評(píng)價(jià)。油氣回收裝置不但降低了油田相關(guān)企業(yè)成本，并且對(duì)凈化環(huán)境具有深遠(yuǎn)意義。

[1]那忠慶，賴軍．加油站油氣回收系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2012，31（2）：75．

[2]傅蘇紅，劉進(jìn)立，張東生，等．加油站冷凝吸附法油氣回收裝置的研制[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2013，32（10）：78．

[3]李輝，王樹立，趙會(huì)軍，等．膜分離技術(shù)在油氣回收中的應(yīng)用[J]．污染防治技術(shù)，2007，20（2）：61-63．

[4]陳慎意．油庫的油氣回收技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[J]．石油庫與加油站，2010（2）：42-44．

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.029