王 娟

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

罐區(qū)油品在儲運過程中產(chǎn)生的VOCs，直接排放到大氣中能造成環(huán)境污染。目前，全國石化行業(yè)為貫徹落實《大氣污染防治行動計劃》，均在開展VOCs整治工作。處理VOCs的方法較多，其中焚燒法處理罐區(qū)VOCs相對于其他方法而言，投資較少，但是存在著多種油氣同時處理的互串問題、氧含量超標的問題、烴含量超標的問題[1]。存在的風(fēng)險因素在異常情況下，能夠引發(fā)罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。國家安監(jiān)總局下發(fā)了《關(guān)于進一步加強化學(xué)品罐區(qū)安全管理的通知》，要求“立即暫停使用多個化學(xué)品儲罐尾氣聯(lián)通回收系統(tǒng)，經(jīng)安全論證合格后方可投用”。因此，我們在對罐區(qū)增設(shè)的尾氣回收系統(tǒng)時，要進一步加強其安全防護措施。

本文結(jié)合某石化企業(yè)罐區(qū)的油氣回收設(shè)施，開展油氣回收設(shè)施的安全防護設(shè)施研究。根據(jù)某企業(yè)油氣回收工藝方案，對其風(fēng)險因素進行分析，提出針對性強的防護措施。為同類型的油氣回收設(shè)施的安全防護設(shè)施設(shè)計提供借鑒和參考。

1 風(fēng)險分析

1.1 油氣回收工藝

圖1 油氣回收工藝流程示意圖

油氣回收設(shè)施采用一種焚燒工藝，處理航煤罐區(qū)、MTBE罐區(qū)、芳烴罐區(qū)及中間原料罐區(qū)4個罐區(qū)的VOCs。工藝流程為罐區(qū)VOCs經(jīng)儲罐油氣支管收集后進油氣分液罐再經(jīng)變頻羅茨風(fēng)機加壓后進入油氣管網(wǎng)總線，油氣管網(wǎng)總線輸送至裝置鼓風(fēng)機入口，由鼓風(fēng)機輸送至加熱爐內(nèi)焚燒處理[2]。

1.2 風(fēng)險因素分析

1.2.1 油氣互串

航煤罐區(qū)儲存物料為甲苯、苯、不合格苯，MTBE罐區(qū)儲存物料為MTBE，芳烴罐區(qū)儲存物料為C6～C8、C6～C7、HC重餾石腦油、精制石腦油、直餾石腦油、乙苯，中間原料罐區(qū)儲存物料為加氫重石腦油、化工輕油、C9重芳烴及混合二甲苯。

各儲罐的罐頂呼吸氣進入各油氣回收支管，最終匯集到一根油氣總管后送至裝置鼓風(fēng)機入口。涉及的油氣種類較多，油氣性質(zhì)差別較大，一旦發(fā)生油氣互串，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故[3]。

1.2.2 氧烴含量超標

油氣回收設(shè)施涉及的物料為易燃易爆的物質(zhì)，其中石腦油、乙苯、混合二甲苯、MTBE、甲苯、苯屬于危險化學(xué)品。裝置設(shè)備設(shè)施設(shè)計為密閉系統(tǒng)，但儲罐罐頂均安裝呼吸閥。儲罐均設(shè)置了氮氣密封，氮氣管線接至罐頂，采用自力式壓控調(diào)節(jié)閥根據(jù)罐頂氣的壓力進行氮氣補氣。當儲罐補氮控制回路故障或氮氣系統(tǒng)故障時，儲罐進行收、發(fā)油，儲罐壓力降低，呼吸閥吸氣，引起氧氣進入儲罐；當夏季溫度驟降時，空氣可能通過呼吸閥進入儲罐。各儲罐VOCs經(jīng)油氣支管匯集后，可能引起分液罐內(nèi)氧含量超標；各罐區(qū)VOCs匯集到油氣回收總管，可能引起加熱爐鼓風(fēng)機入口氧含量超標。當油氣與空氣混合，混合氣體氧含量達到8%時，進入爆炸范圍；當氧含量達到8%～11%，遇明火立刻爆炸?？赡芤蜢o電、雷電導(dǎo)致火災(zāi)爆炸，同時可能引燃油氣管線相連的儲罐。

總烴含量超標引起的風(fēng)險。罐區(qū)涉及多種物料，當多種油品同時進料時，可能導(dǎo)致進入加熱爐鼓風(fēng)機入口總烴含量超標。儲罐內(nèi)浮盤浮于液面上，能減少油品蒸發(fā)，當內(nèi)浮盤密封失效時，可能導(dǎo)致進入加熱爐鼓風(fēng)機入口總烴含量超標。當油品進罐溫度高或油品帶輕組分含量高時，也可能導(dǎo)致進入加熱爐鼓風(fēng)機入口總烴含量超標?？偀N含量超標，可能導(dǎo)致鼓風(fēng)機入口氣體達到爆炸極限，引發(fā)危險。

1.2.3 裝置加熱爐鼓風(fēng)機故障安全隱患

所有罐區(qū)油氣匯集到油氣管網(wǎng)總線后送至裝置鼓風(fēng)機入口，由鼓風(fēng)機輸送至加熱爐內(nèi)焚燒處理。一旦裝置加熱爐或鼓風(fēng)機故障，鼓風(fēng)機入口可燃氣體聚集，可能達到爆炸極限，遇點火源發(fā)生火災(zāi)爆炸。

2 防護設(shè)計

2.1 油氣互串防護設(shè)計

儲存相同介質(zhì)的儲罐氣相經(jīng)油氣回收支管收集后進入同一油氣匯管，不同介質(zhì)油氣匯管匯集后計入油氣分液罐。罐頂油氣連通管道系統(tǒng)保證從儲罐至相同儲罐油氣收集總管、再至罐區(qū)邊界的壓力逐步降低，防止不同介質(zhì)之間VOCs互串造成物料污染。具體控制方案包括：

(1)罐區(qū)部分，儲罐壓力升高至0.9kPa時，打開儲罐油氣支管氣動切斷閥，儲罐向油氣匯管排氣壓力開始降低，當儲罐壓力降低至0.6kPa時關(guān)閉儲罐油氣支管氣動切斷閥，儲罐進行穩(wěn)壓。

(2)罐區(qū)邊界變頻羅茨風(fēng)機機組部分，入口分液緩沖罐上設(shè)有壓力檢測儀表，當壓力高于0.4kPa時，打開風(fēng)機出口控制閥，關(guān)閉循環(huán)管線閥門，提高風(fēng)機頻率向裝置送氣。壓力低于0.1kPa時，打開循環(huán)管線閥門，關(guān)閉風(fēng)機出口控制閥，降低風(fēng)機頻率。

表1 油氣回收設(shè)施壓降一覽表

2.2 氧烴含量超標防護設(shè)計

(1)在分液緩沖罐和管網(wǎng)上設(shè)置氧含量分析儀用于監(jiān)測緩沖罐和管網(wǎng)油氣管線內(nèi)氧含量。當分液緩沖罐氧含量分析儀檢測氧含量超過2%時[4]，聯(lián)鎖關(guān)斷罐區(qū)內(nèi)各儲罐油氣管線氣動切斷閥，保證各儲罐不能連通，并關(guān)閉風(fēng)機及出口氣動閥。當管網(wǎng)上氧含量分析儀檢測氧含量超過2%時，聯(lián)鎖切斷裝置鼓風(fēng)機入口油氣管線氣動閥，并打開氮氣反吹置換閥組以及管網(wǎng)高空緊急放空閥組。

(2)在管網(wǎng)上設(shè)置總烴含量分析儀用于監(jiān)測管網(wǎng)油氣管線內(nèi)總烴含量，其中總烴含量分析儀設(shè)置2套，1套用于聯(lián)鎖，1套用于報警。當管網(wǎng)上總烴含量分析檢測油氣總烴含量超過4.5%時，聯(lián)鎖切斷裝置鼓風(fēng)機入口油氣管線氣動閥，并打開氮氣反吹置換閥組以及管網(wǎng)高空緊急放空閥。

(3)罐區(qū)部分，每座儲罐油氣回收支管設(shè)置截斷閥、阻爆轟型阻火器、氣動切斷閥，罐區(qū)油氣匯管設(shè)置氣動切斷閥組。氣動切斷閥根據(jù)罐頂油氣壓力進行打開關(guān)閉，且具有緊急關(guān)斷功能。裝置鼓風(fēng)機入口油氣管線設(shè)置阻火器、氣動切斷閥組及氮氣反吹置換閥組，氣動閥具有緊急切斷功能。

(4)設(shè)置一鍵緊急切斷控制。罐區(qū)現(xiàn)場及控制室設(shè)有一鍵緊急關(guān)斷按鈕，在緊急情況下可以一鍵關(guān)斷罐區(qū)儲罐油氣管線的氣動切斷閥，關(guān)閉風(fēng)機機組。罐區(qū)控制室及裝置控制室設(shè)有管網(wǎng)一鍵緊急關(guān)斷按鈕，在緊急情況下可以一鍵關(guān)斷裝置鼓風(fēng)機入口油氣管線氣動閥，并打開氮氣反吹置換閥組以及管網(wǎng)高空緊急放空閥組。

2.3 加熱爐鼓風(fēng)機故障防護設(shè)計

當裝置加熱爐或鼓風(fēng)機故障時，聯(lián)鎖關(guān)閉裝置鼓風(fēng)機入口處控制閥，打開管網(wǎng)緊急放空線控制閥，并打開氮氣反吹閥。

3 結(jié)論

(1)采用壓力控制產(chǎn)生階梯壓降能夠有效避免多種油氣互串。(2)罐區(qū)設(shè)置聯(lián)鎖關(guān)斷罐區(qū)內(nèi)各儲罐油氣管線氣動切斷閥，并關(guān)閉罐區(qū)風(fēng)機及出口氣動閥的安全防護措施能夠有效避免罐區(qū)氧含量超標。

(3)管網(wǎng)設(shè)置連鎖切斷，氮氣反吹，緊急放空的安全防護措施能夠有效解決管網(wǎng)氧烴含量超標及鼓風(fēng)機故障。