高 曉，楊洪麗，王振華，趙曉晨

(中海油石化工程有限公司 儲(chǔ)運(yùn)室，山東 青島 266000)

隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，近些年出臺(tái)的法律、法規(guī)和規(guī)范對(duì)油氣排放提出更高要求。《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》(自2016年1月1日起實(shí)施)要求儲(chǔ)油儲(chǔ)氣庫(kù)、加油加氣站、原油成品油碼頭、原油成品油運(yùn)輸船舶和油罐車(chē)、氣罐車(chē)等，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定安裝油氣回收裝置并保持正常使用?！妒蜔捴乒I(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570-2015)和《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31571-2015)要求有機(jī)廢氣排放口非甲烷總烴去除效率≥95%。為滿(mǎn)足環(huán)保要求，近些年石油化工企業(yè)和儲(chǔ)油庫(kù)開(kāi)始嘗試對(duì)油品儲(chǔ)罐排放出的油氣進(jìn)行收集處理[1]。

目前針對(duì)油氣回收設(shè)施的工藝技術(shù)研究較多，而對(duì)儲(chǔ)罐油氣的收集工藝、壓力控制問(wèn)題、能耗問(wèn)題和安全問(wèn)題關(guān)注較少。本文針對(duì)油品儲(chǔ)罐油氣回收工藝現(xiàn)狀 ，從控制、安全、能耗角度分析目前存在的問(wèn)題，提出解決問(wèn)題的建議及今后儲(chǔ)罐油氣回收研究的方向。

1 儲(chǔ)罐油氣收集處理工藝介紹

儲(chǔ)罐油氣收集處理設(shè)施包括儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)、儲(chǔ)罐氣體收集系統(tǒng)、油氣處理系統(tǒng)。圖1為典型的儲(chǔ)罐油氣回收流程。本文以某罐組設(shè)計(jì)壓力為-0.5～2.0kPa的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐為例，介紹儲(chǔ)罐油氣收集處理的流程。

1.1 儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)

在每臺(tái)儲(chǔ)罐上應(yīng)設(shè)置氮封閥組和限流孔板旁路，氮封閥正常壓力設(shè)定范圍為0.2～0.5kPa。正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.3kPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于0.5kPa時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.2kPa時(shí)，氮封閥開(kāi)啟，開(kāi)始補(bǔ)充氮?dú)?。?dāng)?shù)忾y需要檢修或故障時(shí)，使用限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過(guò)1.5kPa時(shí)，通過(guò)帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)開(kāi)啟時(shí)，造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa時(shí)，通過(guò)帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力低限(-0.5kPa)。

為確保設(shè)置氮封儲(chǔ)罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲(chǔ)罐上設(shè)置事故泄壓設(shè)備(緊急卸放人孔)，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力上限(2.0kPa)。

1.2 儲(chǔ)罐氣體收集系統(tǒng)

儲(chǔ)存同類(lèi)油品儲(chǔ)罐的氣相通過(guò)連通管道并入罐組收集總管。各儲(chǔ)罐氣相支線上設(shè)阻火器和切斷閥。在罐組收集總管上設(shè)置在線氧分析儀，判斷儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)的可靠性，并滿(mǎn)足后續(xù)油氣處理設(shè)施的安全性。

在罐組收集總管上設(shè)置切斷閥，其開(kāi)啟和關(guān)閉由收集總管上的壓力變送器進(jìn)行聯(lián)鎖控制。當(dāng)罐組收集總管上的壓力達(dá)到設(shè)定高限壓力值(1.2kPa)時(shí)打開(kāi)切斷閥將油氣送至油氣回收裝置進(jìn)行回收；當(dāng)罐組收集總管上的壓力達(dá)到設(shè)定低限壓力值(0.3kPa)時(shí)關(guān)閉切斷閥。

收集后的油氣通過(guò)液環(huán)壓縮機(jī)增壓后輸往油氣處理設(shè)施。油氣回收裝置的啟停與裝置入口的油氣壓力進(jìn)行聯(lián)鎖。

1.3 油氣處理系統(tǒng)

目前油氣回收工藝包括吸收法、吸附法、冷凝法、膜法、催化氧化法和催化燃燒法，以及這幾種方法的組合[1-7]。其中吸收法和吸附法適用于低濃度油氣，冷凝法適用于高濃度油氣。在實(shí)際應(yīng)用中，靠單一方法難以實(shí)現(xiàn)油氣回收率≥95%的目標(biāo)，因而多采用多種方法組合，其中冷凝+吸附法應(yīng)用較為廣泛。為達(dá)到更嚴(yán)格的排放要求，最近冷凝+催化氧化技術(shù)、吸收+催化燃燒技術(shù)逐步開(kāi)始應(yīng)用。

圖1 儲(chǔ)罐油氣回收工藝流程

2 儲(chǔ)罐油氣收集處理問(wèn)題探討

雖然近幾年儲(chǔ)罐油氣處理技術(shù)得到廣泛的推廣和應(yīng)用，但仍有一些技術(shù)問(wèn)題值得深入探討。

2.1 壓力控制問(wèn)題

由于內(nèi)浮頂罐屬于常壓儲(chǔ)罐，罐頂氣相壓力很低，難以按理想狀況對(duì)罐頂壓力進(jìn)行控制。在實(shí)際過(guò)程中，罐頂壓力稍有波動(dòng)，便會(huì)造成氮封閥和收集總管上的切斷閥頻繁開(kāi)啟，容易損壞。在實(shí)際過(guò)程中還存在氮封閥和總管上的切斷閥同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象，造成氮?dú)庀牧窟^(guò)大。造成這種現(xiàn)象的原因是罐頂壓力控制的范圍窄，壓力控制的精度不滿(mǎn)足要求。

針對(duì)罐頂壓力控制問(wèn)題，有兩種途徑。一是提高儲(chǔ)罐罐頂設(shè)計(jì)壓力，擴(kuò)大氮封閥和收集總管上的切斷閥的壓力設(shè)定范圍。按照API650，內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)可以為-0.5～18kPa，相應(yīng)氮封閥正常壓力設(shè)定范圍為0.2～2kPa，收集總管上的切斷閥壓力設(shè)定范圍為2～8kPa。壓力范圍擴(kuò)大后，氮封閥和切斷閥開(kāi)啟的頻率就會(huì)降低，罐頂壓力控制的精度要求也降低。二是提高儲(chǔ)罐壓力控制精度。將儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)和油氣收集系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行分析，研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)儲(chǔ)罐大小呼吸過(guò)程中壓力波動(dòng)情況，分析不同類(lèi)型的氮封閥和切斷閥的靈敏度和精度，調(diào)整罐頂壓力控制的范圍，以滿(mǎn)足控制精度要求。

2.2 氣相連通安全問(wèn)題

為減少儲(chǔ)罐油氣揮發(fā)，將儲(chǔ)罐氣相連通是有效的辦法。但儲(chǔ)罐氣相連通也帶來(lái)安全問(wèn)題[8]。當(dāng)一臺(tái)儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)時(shí)，容易引燃與其氣相連通的其它儲(chǔ)罐。工程設(shè)計(jì)過(guò)程中采取的辦法是在每臺(tái)儲(chǔ)罐氣相連通線上安裝防爆轟型阻火器。目前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐阻火器執(zhí)行的規(guī)范為《石油氣體管道阻火器》(GB 13347-2010)。該規(guī)范與ISO 16852-2008相比，對(duì)阻火器的性能測(cè)試項(xiàng)目和手段尚不完善。并且國(guó)內(nèi)尚未有阻火器性能測(cè)試的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)和完整的測(cè)試系統(tǒng)，且相關(guān)的性能測(cè)試方法還不完善，降低了阻火器在使用過(guò)程中的可靠性[9]。

建議開(kāi)展阻火器性能測(cè)試方法的試驗(yàn)性研究，完善相關(guān)規(guī)范，建立阻火器專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

2.3 油氣收集處理能耗問(wèn)題

儲(chǔ)罐油氣收集過(guò)程中，增壓或引壓設(shè)備消耗電能；液環(huán)壓縮機(jī)還消耗冷卻水和工作液。油氣處理過(guò)程中，各種工藝均消耗電能；此外，各種油氣回收工藝中吸附法消耗活性炭等吸附劑，吸收法消耗柴油等吸收劑，催化氧化法消耗催化劑。各種廢劑會(huì)造成二次污染。電廠發(fā)電過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生污染，消耗電能也相當(dāng)于產(chǎn)生污染。

建議相關(guān)部門(mén)在制定有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，結(jié)合油氣收集處理技術(shù)現(xiàn)狀，綜合考慮能耗和二次污染問(wèn)題，以達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能環(huán)保效果。如果僅僅提高有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，而忽視能耗和二次污染，將得不償失。

3 結(jié)論與建議

(1)建議提高拱頂儲(chǔ)罐和內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力，從而提高罐頂呼吸閥的定壓，從根本上減少呼吸閥的排放。

(2)建議完善阻火器相關(guān)規(guī)范，建立完整的測(cè)試系統(tǒng)，為阻火器在儲(chǔ)罐油氣收集處理系統(tǒng)上應(yīng)用提供保障。

(3)建議相關(guān)部門(mén)在制定儲(chǔ)罐有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，結(jié)合油氣收集處理技術(shù)現(xiàn)狀，綜合考慮能耗和二次污染問(wèn)題，以達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能環(huán)保效果。

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