小型常壓儲罐及裝車系統隱患治理改造方案

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 常壓罐區及裝車區簡介

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

2 常壓罐區及裝車區存在的問題

2.1 常壓裝車區存在的環保問題

目前常壓裝車系統存在環保問題，具體體現在：天然苯、穩定輕烴、橡膠工業用溶劑油、植物油抽提溶劑等產品裝車時，產生氣相由罐車頂部人孔直接排出，存在產生爆炸性混合氣體的可能性。而根據規范《油品裝載系統油氣回收設施設計規范》（GB 50759-2012）中“3.0.2芳烴裝載系統未采取其他油氣處理措施時，應設置油氣回收設施”。

2.2 常壓儲罐區存在的安全隱患問題

常壓儲罐區存在安全隱患問題，具體體現在：儲罐連鎖控制設備不完善；儲罐未按要求設置氮封。

3 常壓儲罐區及裝車區改造方案

根據上述安全隱患問題及環保問題，改造需要完成兩項任務：一常壓裝車區增設油氣回收裝置，二罐區增加氮封。根據實際應用情況，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揮發物，吸附工藝回收殘余有機揮發物達標后排放。

3.1 冷凝法工藝簡介及原理

冷凝法根據制冷機理的不同通常分為機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。初冷器為氣氣或氣液換熱器，冷卻溫度高于水氣的凝結溫度，使進入回收裝置的成品油氣溫度從環境溫度降至4℃左右，揮發的成品油油氣中的大部分水氣凝結為水而除去，降低回收裝置的運行能耗。油氣離開初冷器后進入后續深冷系統，制冷系統可使大部分成品油氣冷凝為液態回收。機械制冷能夠將油氣冷卻至-50℃至-70℃，冷卻至-90℃則困難重重，對比機械制冷，液氮制冷效果明顯，可以將成品油揮發氣冷卻至-100℃，極限制冷目前已知可達到-140℃左右，其冷卻溫度低的優勢，可以將大量的揮發性油氣冷凝回收回來，出口排放標準可以降至更低，但無法達到120mg/Nm3的排放標準，需要再冷凝工藝后配備其它工藝方能達標排放。

相比于傳統機械制冷啟動慢、維護成本高、回收率低、設備需要防爆等特點，液氮制冷具備能夠快速啟動、深冷溫度低、回收率高、設備維護成本低等特點，符合目前各個企業裝卸車時間不固定，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，供其他裝置使用。

液氮冷凝相對于傳統的機械冷凝，能耗能夠降低20%，與吸附、吸收技術相比較，能耗也降低20%～40%。其優勢在于冷凝溫度低，可以作為預處理工藝，將大多數的油氣冷凝回收，后續配套熱力燃燒、催化燃燒或吸附工藝，從而達到更低的排放標準。在目前我國大力加強大氣污染治理的環境下，液氮冷凝在石化行業一定會有較多的應用。

待整改常壓罐區儲罐容積均在40m3左右，常壓罐區總容積約為500m3左右。裝車量與儲存量均不大，分別設計機械冷凝發與液氮冷凝法改造方案進行對比。

3.2 改造方案

3.2.1 方案一機械冷凝法

機械冷凝法擬采用乙二醇作為裝車揮發油氣的冷卻介質，采用初冷、深冷兩段冷凝方式將揮發油氣進行冷凝回收。未冷凝的揮發油氣通過活性炭吸附罐進行吸收揮發油氣，最后達標排放。

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油氣進行初步換熱回收部分油氣，深冷器中揮發油氣與液氮進行換熱回收大部分油氣，未冷凝的揮發油氣進入活性炭吸附罐進一步吸附后達標排放。而氣化后的氮氣輸入常壓罐區氮封系統管網，無需配置空氮機組。

方案一中工藝流程復雜；運轉設備及工藝設備多，檢維修維護費用高；安全風險大；投資也較大。方案二最大優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，無需配置空氮機組，節省了投資也減少了運行維護費用。

4 結語

對于小型常壓儲罐，由于裝車量小，儲罐氮封系統氮氣需要量小，相比機械冷凝法液氮冷凝法更有優勢。但是對于中型或較大型常壓儲罐，由于揮發性有機物量大，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將是極大的浪費，此時要采用液氮冷凝法，經濟性未必合理。