周建軍

(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

儲(chǔ)罐尾氣進(jìn)行回收或銷毀是當(dāng)前國家VOCs 治理大環(huán)境下的總體方向，油氣回收送焚燒爐是其中主要工藝之一，常見的工藝設(shè)計(jì)是油氣回收氣加壓匯總后直接送入焚燒爐鼓風(fēng)機(jī)入口處，該設(shè)計(jì)工藝在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)發(fā)生總烴超標(biāo)情況，一方面存在較大安全隱患，另一方面導(dǎo)致回收裝置運(yùn)行不穩(wěn)定。以下以某煉化廠實(shí)際案例為例，說明問題產(chǎn)生原因并提出工藝改良方案。

1 儲(chǔ)罐油氣回收送焚燒爐工藝介紹

該廠儲(chǔ)罐油氣回收送焚燒爐原則工藝敘述如下：自罐區(qū)每個(gè)儲(chǔ)罐頂部設(shè)置油氣回收支管，各支管靠近儲(chǔ)罐根部設(shè)置截?cái)嚅y、阻爆轟型阻火器、金屬軟管、氣動(dòng)切斷閥組。各儲(chǔ)罐油氣支管收集后進(jìn)油氣分液罐再經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入油氣管網(wǎng)總線，油氣管網(wǎng)總線輸送至裝置加熱爐鼓風(fēng)機(jī)入口，由鼓風(fēng)機(jī)輸送至加熱爐內(nèi)燃燒。在鼓風(fēng)機(jī)入口前位置設(shè)置氮?dú)夥创倒芫€。入爐部分工藝流程如圖1。

實(shí)際運(yùn)行中，在油氣管網(wǎng)總線上總烴在線檢測數(shù)據(jù)平均在5%～8%左右(體積比下同)，高時(shí)偶至13%，低時(shí)約1%～2%，而設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)要求總烴＜4.5%，超出則啟動(dòng)工藝聯(lián)鎖，進(jìn)行氮?dú)夥创?，由此油氣回收系統(tǒng)頻繁啟停，運(yùn)行維艱。

2 總烴超標(biāo)問題分析

在該廠這套油氣回收送焚燒爐工藝中，關(guān)鍵性控制指標(biāo)實(shí)際有二個(gè)，一個(gè)是油氣回收管網(wǎng)氧氣含量＜2%，另一個(gè)即是焚燒爐鼓風(fēng)機(jī)入口總烴含量＜4.5%。鼓風(fēng)機(jī)入口總烴含量關(guān)系到鼓風(fēng)機(jī)入口與空氣混合后是否形成爆炸性混合氣體，檢測數(shù)據(jù)十分關(guān)鍵。該廠裝置鼓風(fēng)機(jī)的排量正常為125000Nm3/hr，共有二臺(tái)，一開一備，各罐區(qū)油氣回收總量最高為1600Nm3/hr(以各罐區(qū)風(fēng)機(jī)額定量總和計(jì)算得到)。以管網(wǎng)平均總烴6%為基準(zhǔn)計(jì)算，則目前實(shí)際儲(chǔ)罐油氣處理量為：1600×6%=96Nm3/hr，此時(shí)裝置鼓風(fēng)機(jī)入口可燃?xì)夂繛椋?600×6%/125000=0.08%，遠(yuǎn)低于汽油的爆炸下限(約為1.4%)。如果裝置鼓風(fēng)機(jī)以60%的最低負(fù)荷考慮，則裝置鼓風(fēng)機(jī)入口可燃?xì)夂繛椋?600×6%/75000=0.12%，依然低于汽油的爆炸下限，但接近動(dòng)火作業(yè)可燃?xì)鈾z測合格標(biāo)準(zhǔn)(可燃?xì)夂坎怀^0.2%)，略超出其一半值。

如果以設(shè)計(jì)工藝控制指標(biāo)總烴含量＜4.5%計(jì)算，則設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐油氣處理量為：

1600×4.5%=72Nm3/hr，此時(shí)裝置鼓風(fēng)機(jī)入口可燃?xì)夂繛椋?600×4.5%/125000=0.06%，如果裝置鼓風(fēng)機(jī)以60%的最低負(fù)荷考慮，則裝置鼓風(fēng)機(jī)入口可燃?xì)夂繛椋?600×4.5%/75000=0.1%，二者仍均遠(yuǎn)低于汽油的爆炸下限值，但后者已接近動(dòng)火作業(yè)可燃?xì)鈾z測合格標(biāo)準(zhǔn)(可燃?xì)夂坎怀^0.2%)，剛好為其的一半。

二者相比較，我們可以得知，該套系統(tǒng)總管網(wǎng)總烴數(shù)據(jù)超標(biāo)的根本原因在于，目前儲(chǔ)罐實(shí)際尾氣產(chǎn)生量已經(jīng)超過了該套油氣回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)的處理量。該套系統(tǒng)以目前的工藝設(shè)備配置來說，設(shè)計(jì)處理量約為72Nm3/hr，而實(shí)際儲(chǔ)罐尾氣產(chǎn)生量約為96Nm3/hr，超出處理能力約33%，強(qiáng)行運(yùn)行，存在較大安全隱患。

圖1 入爐部分工藝流程

3 工藝改良方案

由前述分析可知，油氣回收氣直接入鼓風(fēng)機(jī)入口工藝設(shè)計(jì)的局限性在于，其處理能力受限于焚燒爐入口鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能力。設(shè)入口鼓風(fēng)機(jī)的排量為A(Nm3/hr)，則該套系統(tǒng)的處理能力約為：A×0.6×0.2%(Nm3/hr)(以鼓風(fēng)機(jī)入口處可燃?xì)夂坎怀^0.2%、鼓風(fēng)機(jī)以60%的最低負(fù)荷為基準(zhǔn)考慮)，超過則在鼓風(fēng)機(jī)入口處形成爆炸性混合氣體的風(fēng)險(xiǎn)增大。

為擺脫油氣回收系統(tǒng)處理能力受限于裝置鼓風(fēng)機(jī)排量的局面，考慮對(duì)工藝做如下改良(如圖2)：將總管網(wǎng)油氣與鼓風(fēng)機(jī)分路，增設(shè)一個(gè)緩沖罐、一個(gè)阻火器，直接送入焚燒爐火嘴燃燒，另取消總烴在線監(jiān)測及聯(lián)鎖，增設(shè)爐子熄火切斷閥門的聯(lián)鎖?？纱蟠筇岣哂蜌饣厥障到y(tǒng)的處理能力。

圖2 改良后的工藝流程

4 結(jié)語

儲(chǔ)罐尾氣進(jìn)行回收或焚燒銷毀是整個(gè)石化行業(yè)的大趨勢大方向，具體在油氣回收入焚燒爐的工藝設(shè)計(jì)時(shí)，一般有兩種工藝方向：一種是接入焚燒爐鼓風(fēng)機(jī)入口，另一種是直接接入焚燒爐火嘴燃燒。兩種工藝各有優(yōu)缺，實(shí)際選用時(shí)需充分考慮系統(tǒng)的處理能力要求，合理進(jìn)行工藝布局，以免造成后期運(yùn)行不穩(wěn)和運(yùn)行困難。