國(guó)外油氣處理終端火炬黑煙問(wèn)題分析及建議

高秀寶

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

國(guó)外某油氣處理終端主要接收從脫氣站輸送來(lái)的原油，現(xiàn)有設(shè)施主要包括原油脫鹽、原油脫水、原油儲(chǔ)存、計(jì)量和外輸設(shè)施，以及含有污水處理設(shè)施。火炬系統(tǒng)是作為原油處理終端常用的安全處理泄放氣的設(shè)施，該系統(tǒng)主要包括泄放管網(wǎng)、火炬氣分液罐、阻火設(shè)施、火炬筒體和火炬頭等。該油氣處理終端的火炬設(shè)施主要用來(lái)處理多個(gè)工藝裝置釋放的火炬氣以及儲(chǔ)罐的罐頂氣封氣。目前，該火炬設(shè)施由于火炬氣未充分燃燒而造成黑煙問(wèn)題。本文將對(duì)該油氣處理終端的火炬系統(tǒng)進(jìn)行分析，探討該火炬設(shè)施黑煙產(chǎn)生的具體原因并提出處理建議。

1 現(xiàn)有火炬設(shè)施工藝流程梳理

現(xiàn)有火炬設(shè)施主要接收新、老CPF(中心處理設(shè)施)，低壓壓縮機(jī)設(shè)施和天然氣處理設(shè)施等設(shè)施的泄放氣。老CPF的主要設(shè)施有段塞流捕集器、油氣分離器、汽提塔、天然氣洗滌器、以及天然分液罐等。新CPF的主要設(shè)施有段塞流捕集器、油氣分離器以及低壓壓縮機(jī)等。現(xiàn)場(chǎng)正常工況下，泄放進(jìn)火炬系統(tǒng)的連續(xù)氣量約為8 mmscf/d(9500 m3/h)，最大的連續(xù)泄放量約為16 mmscf/d(19000 m3/h)。工藝流程圖如圖1。

圖1 現(xiàn)有火炬管網(wǎng)系統(tǒng)

2 火炬氣組分分析

根據(jù)文獻(xiàn)[1]研究，火炬氣中C3+的含量大于5%的時(shí)候，火炬黑煙現(xiàn)象比較明顯；火炬泄放氣中C3+的含量小于4.5%的時(shí)候，火炬黑煙現(xiàn)象基本上沒(méi)有；火炬氣中烷烴充分燃燒時(shí)生成二氧化碳和水，不能充分燃燒時(shí)火炬氣中的重?zé)N則會(huì)發(fā)生因缺氧而析碳的熱裂解反應(yīng)，從而產(chǎn)生黑煙現(xiàn)象。該油氣處理終端各裝置泄放的火炬氣組分具體見(jiàn)表1。

表1 火炬氣組分

根據(jù)表1中現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，該油氣處理終端設(shè)施的火炬泄放氣中C3+的含量最大達(dá)到68%，泄放氣中最小的C3+的含量也達(dá)到了16%，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5%。因此，在處理該火炬氣時(shí)，火炬設(shè)施應(yīng)該有必要的消煙措施，保證火炬氣中的重?zé)N組分能夠充分燃燒。

3 火炬設(shè)施分析

現(xiàn)有的火炬設(shè)施泄放主管管徑為DN800，主管全長(zhǎng)約800 m，管網(wǎng)中間未設(shè)置火炬氣分液罐，在火炬裝置單元設(shè)置有一個(gè)2 m(ID)×8 m(L)的火炬氣分液罐以及2臺(tái)火炬凝液泵?；鹁嫘狗胖鞴芷孪蛟摲忠汗?。

現(xiàn)有的火炬設(shè)施的火炬頭內(nèi)徑為DN600，其設(shè)計(jì)最大處理能力為42.3 mmscf/d(50000 m3/h)。該火炬頭為蒸汽注入式無(wú)煙火炬頭，設(shè)計(jì)無(wú)煙處理能力為4.23 mmscf/d(5000 m3/h)。設(shè)計(jì)蒸汽消煙注入量為5 t/h。

根據(jù)API 521[2]，每0.45 kg(1 lb)火炬氣需要供給0.11～0.45 kg(0.25～1.0 lb)的水蒸汽以保證其無(wú)煙燃燒。對(duì)于本項(xiàng)目，根據(jù)火炬氣氣體組分，考慮每0.45 kg(1 lb)火炬氣需要供給0.27 kg(0.6 lb)的水蒸汽，對(duì)于正常狀況下的泄放氣，則需要8 t/h的水蒸汽。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

該油氣處理終端火炬設(shè)施黑煙問(wèn)題既有設(shè)計(jì)方面的原因，也有操作方面的原因。設(shè)計(jì)方面主要在設(shè)計(jì)初期未能充分考慮到C3+組分含量，消煙設(shè)施設(shè)計(jì)能力不足；操作方面主要在于正常工況下最大連續(xù)的泄放量超出了該火炬設(shè)施正常無(wú)煙排放的設(shè)計(jì)能力。

4.2 建議

(1)根據(jù)文獻(xiàn)[3]，對(duì)于火炬泄放氣中含有C5及以上烴類(lèi)時(shí)，應(yīng)在火炬氣排出裝置之前設(shè)置分液罐進(jìn)行分液，除去大于或等于600 μm的液滴。該措施主要是用來(lái)除去由火炬氣流攜帶出來(lái)的重組分。

(2)增大水蒸氣供應(yīng)量。

(3)管網(wǎng)設(shè)置火炬氣分液罐，用于收集管網(wǎng)中的重?zé)N組分在低溫時(shí)的凝液。根據(jù)文獻(xiàn)[4]，該部分管網(wǎng)中的凝液如果得不到及時(shí)處理，則會(huì)在白天氣溫高的時(shí)候蒸發(fā)，而夜晚氣溫低的時(shí)候冷凝沉積，這也是火炬白天黑煙要比晚上嚴(yán)重的一個(gè)原因。

(4)目前，該油氣處理終端沒(méi)有輕烴穩(wěn)定裝置。從低壓壓縮機(jī)、火炬分液罐、氣體捕集器等設(shè)施收集的輕烴又重新輸送回油氣處理裝置，該循環(huán)工藝中的重組分反而增加了火炬負(fù)荷。因此，建議增設(shè)一套輕烴穩(wěn)定裝置。