小型常壓儲罐及裝車系統(tǒng)隱患治理改造方案

鐘分麗 張大偉 李偉（中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457061）

小型常壓儲罐及裝車系統(tǒng)隱患治理改造方案

鐘分麗 張大偉 李偉（中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457061）

1 常壓罐區(qū)及裝車區(qū)簡介

某輕烴深裝置，主要生產(chǎn)戊烷發(fā)泡劑、植物油抽提溶劑、天然苯、橡膠工業(yè)用溶劑油、穩(wěn)定輕烴五種輕烴產(chǎn)品。其中植物油抽提溶劑、天然苯、橡膠工業(yè)用溶劑油、穩(wěn)定輕烴五種輕烴產(chǎn)品均為常壓儲存、充裝。這些產(chǎn)品均屬于易燃易爆物質(zhì)，沸點低，閃點低，產(chǎn)品易揮發(fā)。其蒸氣屬于目前重點整治的揮發(fā)性有機(jī)物范圍。而其常壓裝車區(qū)采用頂部裝車方式。

2 常壓罐區(qū)及裝車區(qū)存在的問題

2.1 常壓裝車區(qū)存在的環(huán)保問題

目前常壓裝車系統(tǒng)存在環(huán)保問題，具體體現(xiàn)在：天然苯、穩(wěn)定輕烴、橡膠工業(yè)用溶劑油、植物油抽提溶劑等產(chǎn)品裝車時，產(chǎn)生氣相由罐車頂部人孔直接排出，存在產(chǎn)生爆炸性混合氣體的可能性。而根據(jù)規(guī)范《油品裝載系統(tǒng)油氣回收設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（GB 50759-2012）中“3.0.2芳烴裝載系統(tǒng)未采取其他油氣處理措施時，應(yīng)設(shè)置油氣回收設(shè)施”。

2.2 常壓儲罐區(qū)存在的安全隱患問題

常壓儲罐區(qū)存在安全隱患問題，具體體現(xiàn)在：儲罐連鎖控制設(shè)備不完善；儲罐未按要求設(shè)置氮封。

3 常壓儲罐區(qū)及裝車區(qū)改造方案

根據(jù)上述安全隱患問題及環(huán)保問題，改造需要完成兩項任務(wù)：一常壓裝車區(qū)增設(shè)油氣回收裝置，二罐區(qū)增加氮封。根據(jù)實際應(yīng)用情況，擬采用冷凝法和吸附法兩種工藝方法回收油氣，通過冷凝工藝回收大部分有機(jī)揮發(fā)物，吸附工藝回收殘余有機(jī)揮發(fā)物達(dá)標(biāo)后排放。

3.1 冷凝法工藝簡介及原理

冷凝法根據(jù)制冷機(jī)理的不同通常分為機(jī)械制冷和液氮冷凝工藝，兩種工藝均采用分級冷卻，即初冷、深冷等幾步來實現(xiàn)。初冷器為氣氣或氣液換熱器，冷卻溫度高于水氣的凝結(jié)溫度，使進(jìn)入回收裝置的成品油氣溫度從環(huán)境溫度降至4℃左右，揮發(fā)的成品油油氣中的大部分水氣凝結(jié)為水而除去，降低回收裝置的運行能耗。油氣離開初冷器后進(jìn)入后續(xù)深冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)可使大部分成品油氣冷凝為液態(tài)回收。機(jī)械制冷能夠?qū)⒂蜌饫鋮s至-50℃至-70℃，冷卻至-90℃則困難重重，對比機(jī)械制冷，液氮制冷效果明顯，可以將成品油揮發(fā)氣冷卻至-100℃，極限制冷目前已知可達(dá)到-140℃左右，其冷卻溫度低的優(yōu)勢，可以將大量的揮發(fā)性油氣冷凝回收回來，出口排放標(biāo)準(zhǔn)可以降至更低，但無法達(dá)到120mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)，需要再冷凝工藝后配備其它工藝方能達(dá)標(biāo)排放。

相比于傳統(tǒng)機(jī)械制冷啟動慢、維護(hù)成本高、回收率低、設(shè)備需要防爆等特點，液氮制冷具備能夠快速啟動、深冷溫度低、回收率高、設(shè)備維護(hù)成本低等特點，符合目前各個企業(yè)裝卸車時間不固定，需要油氣回收裝置具備即開即停功能，氣化后的氮氣可以輸入管網(wǎng)，供其他裝置使用。

液氮冷凝相對于傳統(tǒng)的機(jī)械冷凝，能耗能夠降低20%，與吸附、吸收技術(shù)相比較，能耗也降低20%～40%。其優(yōu)勢在于冷凝溫度低，可以作為預(yù)處理工藝，將大多數(shù)的油氣冷凝回收，后續(xù)配套熱力燃燒、催化燃燒或吸附工藝，從而達(dá)到更低的排放標(biāo)準(zhǔn)。在目前我國大力加強(qiáng)大氣污染治理的環(huán)境下，液氮冷凝在石化行業(yè)一定會有較多的應(yīng)用。

待整改常壓罐區(qū)儲罐容積均在40m3左右，常壓罐區(qū)總?cè)莘e約為500m3左右。裝車量與儲存量均不大，分別設(shè)計機(jī)械冷凝發(fā)與液氮冷凝法改造方案進(jìn)行對比。

3.2 改造方案

3.2.1 方案一機(jī)械冷凝法

機(jī)械冷凝法擬采用乙二醇作為裝車揮發(fā)油氣的冷卻介質(zhì)，采用初冷、深冷兩段冷凝方式將揮發(fā)油氣進(jìn)行冷凝回收。未冷凝的揮發(fā)油氣通過活性炭吸附罐進(jìn)行吸收揮發(fā)油氣，最后達(dá)標(biāo)排放。

3.2.2 方案二液氮冷凝法

采用液氮作為載冷劑，通過初冷、深冷兩段冷凝。初冷器中氣化的低溫氮氣與揮發(fā)油氣進(jìn)行初步換熱回收部分油氣，深冷器中揮發(fā)油氣與液氮進(jìn)行換熱回收大部分油氣，未冷凝的揮發(fā)油氣進(jìn)入活性炭吸附罐進(jìn)一步吸附后達(dá)標(biāo)排放。而氣化后的氮氣輸入常壓罐區(qū)氮封系統(tǒng)管網(wǎng)，無需配置空氮機(jī)組。

方案一中工藝流程復(fù)雜；運轉(zhuǎn)設(shè)備及工藝設(shè)備多，檢維修維護(hù)費用高；安全風(fēng)險大；投資也較大。方案二最大優(yōu)勢在于采用液氮冷凝后，氣化氮氣直接用于常壓儲罐氮封系統(tǒng)，無需配置空氮機(jī)組，節(jié)省了投資也減少了運行維護(hù)費用。

4 結(jié)語

對于小型常壓儲罐，由于裝車量小，儲罐氮封系統(tǒng)氮氣需要量小，相比機(jī)械冷凝法液氮冷凝法更有優(yōu)勢。但是對于中型或較大型常壓儲罐，由于揮發(fā)性有機(jī)物量大，裝車頻繁，油氣回收所需液氮量大，氣化后的大量氮氣若不能全部用于常壓儲罐氮封系統(tǒng)將是極大的浪費，此時要采用液氮冷凝法，經(jīng)濟(jì)性未必合理。