劉 杰

乙苯罐區(qū)油氣回收系統(tǒng)運行問題分析及整改措施

劉 杰

（中國石油大慶煉化分公司， 黑龍江 大慶 163000）

為適應(yīng)《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570—2015）等一系列政策法規(guī)的環(huán)保要求，大慶煉化公司乙苯罐區(qū)油氣回收設(shè)施于2021年進行了提效改造[1]。結(jié)合乙苯罐區(qū)改造實際條件、項目經(jīng)費、改造后的操作難易性、運行成本等因素綜合考慮，改造采用了“風(fēng)機輸送至公司低瓦管網(wǎng)”的技術(shù)方案[2]，由中國石油集團東北煉化工程有限公司設(shè)計。2021年底項目投用后，出現(xiàn)了油氣回收風(fēng)機頻繁啟停、風(fēng)機出口單向閥不嚴(yán)、入口風(fēng)機入口在線氧分析儀氣相返回線位置設(shè)置不合理、油氣回收風(fēng)機軸封氮氣連續(xù)供氣影響系統(tǒng)壓力等問題，影響油氣回收系統(tǒng)的正常運行。介紹了項目投用初期出現(xiàn)的一系列問題，以及對問題進行的逐個分析、分別采取的解決方案，最終保證了乙苯罐區(qū)油氣回收系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行，對相關(guān)的環(huán)保治理改造方案具有一定的借鑒意義[3]。

罐區(qū)VOCs治理；苯罐區(qū)油氣回收；油氣回收至低瓦；油氣回收問題整改

干氣制乙苯裝置儲運罐區(qū)為大慶煉化公司 10×104t/a 干氣制乙苯裝置的配套部分，包括罐區(qū)、儲運泵房和裝卸車棧臺三部分，主要負(fù)責(zé)裝置原料苯及乙苯產(chǎn)品的裝卸、儲存和運輸[4]。罐區(qū)內(nèi)設(shè)有內(nèi)浮頂儲罐10座（其中1 000 m3儲罐8座、200 m3儲罐2座），儲運泵房內(nèi)設(shè)有9臺機泵，裝卸車棧臺設(shè)有3個原料苯卸車鶴位、1個乙苯裝車鶴位。罐區(qū)儲罐明細(xì)表如表1[5]。

表1 罐區(qū)儲罐明細(xì)表

1 改造內(nèi)容

1）從乙苯罐區(qū)東、西兩側(cè)氣相線（DN250）各引一條DN150氣相收集支管，匯總后（DN150）與乙苯密閉裝車油氣收集支管（DN80）一起進入新增的羅茨風(fēng)機F-1001A/B（變頻）入口（DN150），經(jīng)加壓后送入裝置低瓦系統(tǒng)。罐區(qū)原水封罐和活性炭吸附罐停運。

2）儲罐氣相收集總管設(shè)有切斷閥XV1001，裝車氣相支管設(shè)有切斷閥XV1002。

3）風(fēng)機F-1001A/B安裝在罐區(qū)泵房，每臺風(fēng)機入口設(shè)有阻火器，風(fēng)機出口總線設(shè)有流量計FT1001和切斷閥XV1003，接至罐區(qū)原有低瓦線（DN100），并入裝置低瓦總線。

4）風(fēng)機F-1001A/B入口總管裝有1臺壓力變送PT1001和2臺順磁氧分析儀AE1001、AE1002。

5）罐區(qū)氮封改為單罐單控，每座儲罐增加1個氮封控制閥組（共10臺氮封控制閥PV2401～PV2410，副線為限流孔板RO801～RO810），見圖1。

圖1 儲罐氮封改造圖

6）罐區(qū)每座儲罐的氣相線增加1臺自動開關(guān)閥（XV2401～XV2410，共10臺）和氣相采樣閥，見圖2。

圖2 罐區(qū)油氣回收改造圖

7）儲罐原來的20臺呼吸閥拆除，封堵掉10個，再換上新的呼吸閥10臺（每座儲罐1臺，HXF801～HXF810），呼出壓力由1.6 kPa降至0.96 kPa，吸入壓力由-490 Pa提至-295 Pa。

8）每座儲罐增加1臺外貼式超聲波液位計（共10臺儀表液位計LT2121～LT2130），取消原檢尺口。

9）氮封控制閥PV2401～PV2410能夠?qū)崿F(xiàn)DCS手、自動切換調(diào)節(jié)。

10）氣相線上開關(guān)閥XV2401～XV2410、緊急切斷閥XV1001、XV1002、XV1003可以切除聯(lián)鎖和DCS手動開關(guān)；也可以現(xiàn)場手自動切換和手動開關(guān)閥門，且能夠回訊至DCS。

2 控制方案

1）儲罐氮封壓力PT2401～PT2410設(shè)定值為200 Pa，當(dāng)儲罐壓力PT2401～PT2410低于200 Pa時，氮封控制閥PV2401～PV2410打開；當(dāng)儲罐壓力PT2401～PT2410高于200 Pa時，氮封控制閥PV2401～PV2410關(guān)閉。

2）當(dāng)儲罐壓力PT2401～PT2410升至800 Pa時，氣相線上開關(guān)閥XV2401～XV2410自動打開；當(dāng)儲罐壓力PT2401～PT2410降至500 Pa時，開關(guān)閥XV2401～XV2410自動關(guān)閉。

3）當(dāng)風(fēng)機入口總管壓力PT1001達到300 Pa時，風(fēng)機F-1001A/B自動啟運；當(dāng)風(fēng)機入口總管壓力PT1001降至50 Pa時，風(fēng)機F-1001A/B自動停運。

4）風(fēng)機入口總管上氧含量AE1001、AE1002采用2取2聯(lián)鎖，當(dāng)氧含量＞2%時，風(fēng)機F-1001A/B自動停止，切斷閥XV1001、XV1002、XV1003自動關(guān)閉（當(dāng)氧含量AE1001或AE1002≤2%時，XV1001、XV1002、XV1003常開）。補充：符合《石油化工可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（SH 3009—2013）中“5.3.1 c）氧氣含量大于2%（體積分?jǐn)?shù)）的可燃性氣體，不應(yīng)排入全廠可燃性氣體排放系統(tǒng)，應(yīng)排入專用的排放系統(tǒng)或另行處理”之要求[6]。

3 投用后問題及原因分析

3.1 風(fēng)機入口管線竄入氮氣及低瓦，達到風(fēng)機啟機壓力，風(fēng)機無法正常啟停

現(xiàn)象：當(dāng)各儲罐氣相線開關(guān)閥均關(guān)閉且無裝車時，風(fēng)機入口壓力PT1001迅速升高至300 Pa，風(fēng)機F-1001A/B聯(lián)鎖啟動，隨后PT1001立即降至0，風(fēng)機聯(lián)鎖停機；如此反復(fù)，風(fēng)機不正常啟停。

問題原因：（1）經(jīng)咨詢廠家，2臺順磁氧分析儀消耗0.4 MPa氮氣100 L/min、樣氣1.5 L/min（連續(xù)），并通過樣品返回線回到風(fēng)機入口線（返回壓力也接近0.4 MPa），導(dǎo)致風(fēng)機入口竄入高壓的氮氣，影響風(fēng)機正常的啟停邏輯。（2）羅茨風(fēng)機F-1001A/B用70 kPa的軸封吹掃氮氣，并最終進入風(fēng)機入口管線，導(dǎo)致風(fēng)機入口壓力高，影響風(fēng)機正常的啟停邏輯。（3）因羅茨風(fēng)機F-1001A/B出口切斷閥VX1003在沒有觸發(fā)氧含量高聯(lián)鎖動作時，保持常開狀態(tài)，風(fēng)機出口管線直接與低瓦管網(wǎng)連通，靠風(fēng)機自帶的出口單向閥與低瓦隔離，由于單向閥密封性的限制，低壓瓦斯系統(tǒng)倒竄至風(fēng)機入口，導(dǎo)致風(fēng)機入口壓力高，影響風(fēng)機正常的啟停邏輯；同時如果低壓瓦斯氣體通過風(fēng)機倒竄至儲罐氣相空間，還會引發(fā)較嚴(yán)重的安全問題[7]。

3.2 風(fēng)機入口壓力波動較快，導(dǎo)致風(fēng)機啟停較頻繁

現(xiàn)象：當(dāng)儲罐氣相線開關(guān)閥XV2401～XV2410剛打開或裝車剛開始時，風(fēng)機入口壓力PT1001迅速升高至300 Pa，風(fēng)機F-1001A/B聯(lián)鎖啟動；在風(fēng)機變頻PIC1001A/B已經(jīng)降至最低15%的情況下，風(fēng)機入口壓力PT1001降低速度很快（約1 min），此時風(fēng)機聯(lián)鎖停機。但由于儲罐氣相線開關(guān)閥XV2401～XV2410仍為打開狀態(tài)或仍在進行裝車，風(fēng)機入口壓力PT1001又迅速升高至300 Pa啟機壓力（約1 min）。即風(fēng)機每2～3 min啟停1次，風(fēng)機啟停非常頻繁。

問題原因：（1）風(fēng)機入口管線管徑為DN150，管徑相對較小；儲罐和裝車氣相支線回合后的總線長度較短（約5 m），導(dǎo)致風(fēng)機入口緩沖能力不足，造成儲罐和裝車氣相線壓力還沒有泄放完全時，風(fēng)機入口壓力已經(jīng)降至停機壓力聯(lián)鎖值。（2）風(fēng)機入口壓力PT1001取壓點與風(fēng)機距離較近（約3 m），壓力PT1001受風(fēng)機啟停影響較大。

以上兩方面導(dǎo)致風(fēng)機入口壓力PT1001波動大，風(fēng)機啟停頻繁。

3.3 裝車作業(yè)易導(dǎo)致風(fēng)機入口氧含量高，觸發(fā)風(fēng)機停機聯(lián)鎖

現(xiàn)象：當(dāng)罐區(qū)無乙苯裝車作業(yè)時，由于儲罐的氮封作用，風(fēng)機入口氧含量始終能夠保持在2%（體積分?jǐn)?shù)）以下。當(dāng)有乙苯裝車作業(yè)時，隨著罐車內(nèi)部的氣相空間被裝車油品置換出來而進入油氣回收風(fēng)機F-1001A/B入口管線，風(fēng)機入口總管上氧含量AE1001、AE1002逐漸升高，并經(jīng)常達到2%（體積分?jǐn)?shù)）的風(fēng)機停機聯(lián)鎖值，導(dǎo)致風(fēng)機F-1001A/B聯(lián)鎖停機，影響油氣回收系統(tǒng)的正常運行或進入低瓦系統(tǒng)油氣氧含量＞2%（體積分?jǐn)?shù)）。

問題原因：裝車的槽車在卸車過程中未采取氮氣密閉的卸車方式，或空槽車密封不嚴(yán)、蒸罐等原因，導(dǎo)致竄入空氣；最終在裝車時，空槽車內(nèi)部高氧含量的氣相進入油氣回收系統(tǒng)，導(dǎo)致氧含量超標(biāo)。

4 整改措施

4.1 “風(fēng)機入口管線竄入氮氣及低瓦，影響風(fēng)機正常啟?！苯鉀Q方案

1）針對2臺順磁氧分析儀的氮氣和氣相樣品返回到風(fēng)機入口后，導(dǎo)致風(fēng)機入口總線壓力PT1001快速升高觸發(fā)風(fēng)機啟動問題，將兩臺順磁氧分析儀的氣相返回線改至風(fēng)機出口切斷閥XV1003之后（凝液返回線平時為關(guān)閉，不用移位），進而防止了氧分析儀排出的氣相介質(zhì)對風(fēng)機入口壓力造成影響。

2）針對羅茨風(fēng)機F-1001A/B軸封系統(tǒng)無法單獨停用，持續(xù)向系統(tǒng)充氮氣，導(dǎo)致風(fēng)機頻繁聯(lián)鎖啟停問題，在軸封吹掃氮氣線上增設(shè)單獨的電磁切斷閥XV1004，同時修改風(fēng)機啟停邏輯，將切斷閥XV1004開關(guān)設(shè)定為與風(fēng)機啟停聯(lián)動，避免發(fā)生軸封污染損傷；同時在風(fēng)機停運后，則立即停止向軸封供氣，避免發(fā)生軸封氮氣持續(xù)對系統(tǒng)充壓，造成風(fēng)機頻繁聯(lián)鎖啟停。

3）針對羅茨風(fēng)機F-1001A/B僅靠機組自帶的出口單向閥與低瓦隔離，導(dǎo)致低壓瓦斯系統(tǒng)倒竄至風(fēng)機入口，導(dǎo)致風(fēng)機入口總線壓力PT1001高，觸發(fā)風(fēng)機啟動問題。更換聯(lián)鎖邏輯：羅茨風(fēng)機F-1001A/B出口切斷閥XV1003在風(fēng)機停機狀態(tài)下，保持關(guān)閉狀態(tài)，避免低壓瓦斯系統(tǒng)倒竄。同時，為保證風(fēng)機出口不憋壓，觸發(fā)風(fēng)機啟機聯(lián)鎖時，前應(yīng)先打開XV1003，XV1003打開信號反饋5 s后，再啟動風(fēng)機F-1001A/B；觸發(fā)風(fēng)機停機聯(lián)鎖時，應(yīng)先停風(fēng)機F-1001A/B，停機信號反饋5 s后，關(guān)閉出口切斷閥XV1003，防止低瓦倒竄。

4.2 “風(fēng)機入口壓力波動較快，導(dǎo)致風(fēng)機啟停較頻繁”解決方案

1）針對風(fēng)機入口緩沖能量不足，導(dǎo)致風(fēng)機入口壓力波動，風(fēng)機頻繁啟停問題，可以利用閑置儲罐G810（空罐），作為風(fēng)機入口緩沖罐。同時修改G810控制方案：將氣相閥XV2410改手動控制、常開，（氮封閥設(shè)定值10～20 Pa），始終與風(fēng)機入口線保持連通狀態(tài)，作為風(fēng)機入口的壓力緩沖罐，防止風(fēng)機入口管線壓力波動頻繁。

2）針對風(fēng)機入口壓力PT1001取壓點與風(fēng)機距離較近（約3 s），壓力PT1001受風(fēng)機啟停影響較大問題，將風(fēng)機F-1001A/B啟停的聯(lián)鎖壓力由風(fēng)機入口壓力PT1001改為G810壓力PT2410。

4.3 “裝車作業(yè)易導(dǎo)致風(fēng)機入口氧含量高，觸發(fā)風(fēng)機停機聯(lián)鎖”解決方案

針對裝車的空槽車中氧含量＞2%（體積分?jǐn)?shù)），影響油氣回收系統(tǒng)的正常運行或進入低瓦系統(tǒng)油氣氧含量高問題，可以要求裝車方在卸車時采用密閉卸車的方式，行駛途中保持良好的罐體密封性。在裝車前，屬地方監(jiān)測空槽車內(nèi)部氧含量，當(dāng)其超標(biāo)時不予裝車或氮氣置換合格后再進行裝車。

5 結(jié)語

通過變更順磁氧分析儀氣相返回線的位置，增加風(fēng)機軸封氮氣電磁切斷閥XV1004，變更風(fēng)機出口切斷閥XV1003開關(guān)邏輯，利用閑置空罐G810作為風(fēng)機入口緩沖罐，風(fēng)機啟停的聯(lián)鎖壓力由風(fēng)機入口壓力PT1001改為G810壓力PT2410等措施，解決了乙苯罐區(qū)油氣回收系統(tǒng)投用初期遇到的各種問題，取得良好的效果，目前項目運行平穩(wěn)，可以對相關(guān)的罐區(qū)油氣回收改造方案提供一定的借鑒。

[1] 孟令猛．大慶煉化公司干氣制乙苯裝置VOCs治理項目探討[J]. 化工管理，2019（3）：102-103.

[2] 孟令猛．干氣制乙苯裝置罐區(qū)油氣回收設(shè)施改造方案對比分析[J].中國化工貿(mào)易，2021（19）：15-16.

[3] 吳振青．干氣制乙苯裝置危險性分析和安全設(shè)計[J]. 當(dāng)代化工研究，2017（4）：105-106．

[4] 李巖冰．干氣制乙苯裝置的運轉(zhuǎn)[J]. 煉油設(shè)計，1998，28（1）：12-15．

[5] 陳福存．催化干氣制乙苯技術(shù)工藝進展[J]. 催化學(xué)報，2009，30（2）：817-824．

[6] 玉升．干氣制乙苯裝置危險因素分析[J]. 中國化工貿(mào)易，2013（3）：233-234.

[7] 吳振青．干氣制乙苯裝置危險性分析和安全設(shè)計[J]. 當(dāng)代化工研究，2017（4）：105-106．

Analysis and Rectification Measures for Operation Problems of Oil and Gas Recovery System in Ethylbenzene Device Tank Area

（PetroChina Daqing Refining and Chemicals Company, Daqing Heilongjiang 163000, China）

In order to meet the environmental protection requirements of a series of policies and regulations, such as(GB31570—2015), the oil and gas recovery facilities in the ethylbenzene device tank area of Daqing Refining and Chemical Company were improved in 2021. Considering the actual reconstruction conditions of the ethylbenzene device tank area, project funds, operation difficulty after the reconstruction, operation cost and other factors, the technical scheme of "fan conveying to the company's low-watt pipe network" was adopted in the reconstruction, which was designed by Northeast Petroleum Refining and Chemical Engineering Co., Ltd. There were some problems, such as frequent start and stop of the oil and gas recovery fan, loose check valve at the fan outlet, unreasonable position setting of the gas phase return line of the online oxygen analyzer at the inlet of the fan, continuous nitrogen supply of the shaft seal of the oil and gas recovery fan when the project was put into operation at the end of 2021, which affected the normal operation of the oil and gas recovery system. Inthis paper, the problems in the initial operation stage of the project were introduced, the causes were analyzed and the solutions were respectively adopted, which ensured the safe and stable operation of the oil and gas recovery system in the ethylbenzene device tank area, it had certain reference significance for the relevant environmental governance and transformation scheme as well.

VOCs management in tank area; Oil and gas recovery for benzene tank area; Oil and gas recovery to the low-watt pipe network; Rectification of oil and gas recovery system

TE624

A

1004-0935（2023）09-1319-04

2022-04-30

劉杰（1975-），男，工程師，黑龍江省大慶市人，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，研究方向：石油機械。