撬裝技術在油罐烴蒸汽回收工藝中的應用

姜麗娜，姜志剛

1.北京石油化工工程有限公司西安分公司 （陜西 西安 710000）

2.中國石油長慶油田分公司質量管理與節能處 （陜西 西安 710000）

0 引言

多數油田采用的密閉集輸工藝可減少原油開采、集輸過程中的油氣損耗。但由于種種原因，還有一些油田仍采用開式流程及立式拱頂罐作為原油沉降脫水設備及原油儲罐，儲油罐頂部呼吸閥呼出的大量烴蒸汽直接排入大氣，不但污染環境，而且造成資源浪費。油罐烴蒸汽中C3以上組分占70%以上，是重要的化工原料。中國石油長慶油田分公司（以下簡稱長慶油田）原油儲罐量大，大多數聯合站以區域脫水、開式流程建造，導致許多聯合站未回收油罐氣，烴蒸汽和穩定原油損耗巨大［1］。

儲油罐在運行中存在自然通風損耗、大呼吸和小呼吸損耗。減少油品蒸發損耗的措施主要有：密閉集輸、油罐密閉抽氣、消除油罐的氣體空間、提高油罐承壓能力、降溫與絕熱［2］。由于已建開式流程聯合站多采用拱頂罐，儲罐改造的時間較長且成本較高，建議采用油罐密閉抽氣工藝進行油罐烴蒸汽回收。油罐烴蒸汽回收技術采用撬裝裝置，施工周期短，可實現站內無動火作業，不影響聯合站的正常運行。

1 撬裝工藝流程及參數設置

自儲油罐呼吸閥前引出大罐氣管線，所有儲罐的大罐氣管線匯總后，經大罐氣總管輸送至油罐烴蒸汽回收撬。

油罐烴蒸汽首先進入常壓分液罐分液，分液后進入抽氣壓縮機增壓，然后經空冷器冷卻后輸送至輕烴回收裝置進行加工。凝液罐分出的液體由排污管線輸送至污油罐。為了確保油罐的微正壓，設有補氣、壓縮機變頻和緊急停機等安全措施。工藝原則流程圖如圖1所示。

聯合站儲油罐多為拱頂罐，設計壓力為±3 kPa（表壓，以下壓力均為表壓），呼吸閥的開啟壓力一般為+1 765 Pa和-295 Pa。在油罐烴蒸汽回收撬運行時應確保儲油罐壓力在其設計壓力范圍內，以防止儲罐變形，并盡量保證儲油罐的壓力在呼吸閥開啟壓力范圍內，以防止吸入空氣及呼出烴蒸汽。具體工藝參數控制如下。

1）大罐氣支線上的壓力變送器PT101、PT103中的任何一個壓力值低于0.2 kPa時，聯鎖打開撬內壓力調節閥進行補氣，防止儲油罐壓力降低至呼吸閥吸氣壓力；當PT101、PT103每一個壓力值都升高至0.5 kPa時補氣結束，聯鎖關閉壓力調節閥。本流程設置了電動壓力調節閥和自力式壓力調節閥并聯運行，保證了電動閥發生故障或意外斷電時補氣過程仍可順利進行。

2）PT101、PT103任何一個壓力值低于-0.1 kPa時，聯鎖抽氣壓縮機停機；如果壓力繼續下降，降低到-0.3 kPa時，呼吸閥自動打開，吸入空氣，以保護儲油罐。

圖1 工藝原則流程圖

3）抽氣壓縮機設有變頻器，根據常壓分液罐壓力變送器PT102壓力值進行變頻，當PT102壓力值為0.2 kPa及1.0 kPa時，對應變頻器的最小值及最大值。

4）當儲油罐壓力大于呼吸閥開啟壓力（+1 765 Pa）時，呼吸閥打開，向外呼氣；當壓力繼續升高時，液壓安全閥打開，以保護儲油罐。

本流程將輕烴回收裝置處理后的干氣輸送至原油穩定塔進行汽提，即可提高原油穩定的深度，降低原油儲存及輸送過程中的損耗，還可以提高油罐烴蒸汽回收撬的產量。輕烴回收裝置的干氣經流量計計量后輸送至原油穩定塔底部，經止回閥球閥后與穩定塔底部接口相連。原油穩定塔塔頂氣沿大罐氣總管輸送到油罐烴蒸汽回收撬，塔頂氣出口管線上設置電動壓力調節閥PV104，使閥后壓力穩定在微正壓，以保護儲油罐。輕烴回收裝置入口濕氣及處理后的干氣可作為補氣氣源。

以上設定值可根據現場實際運行情況適當調整，但要保證儲油罐操作壓力不低于0.15 kPa。

2 主要工藝設備

油罐烴蒸汽回收撬內部主要設備包括一臺常壓緩沖罐、一臺凝液罐、兩臺抽氣壓縮機（一用一備）、一臺空冷器及相應的儀表閥門管路等。抽氣壓縮機可選用螺桿式壓縮機或往復式壓縮機，壓縮機的設計排量是可取回收氣量的1.5～2.0倍，并設置變頻器。由于凝液罐中可能含有水分，為防止冬季凝液罐結冰，可利用壓縮機出口的高溫氣體給凝液罐加熱，高溫氣體通過凝液罐后再進入空冷器冷卻。

3 回收氣量的確定

回收氣量主要由油罐的烴蒸發氣量和原油穩定塔頂氣量組成，對于已投產聯合站，油罐的烴蒸發氣量和原油穩定塔頂氣量應根據實測確定。對于新建站場，可根據設計手冊計算出大小呼吸損耗量，將其作為油罐的烴蒸發量，并根據原油組分數據利用模擬軟件計算出原油穩定塔塔頂氣量，兩者之和即為回收氣量。

4 應用實例

早在20世紀70年代，油罐烴蒸汽回收裝置就在大慶油田有所應用［3］。在長慶油田、新疆油田、塔河油田等都有應用［4-6］。目前，筆者已完成長慶油田慶二轉、慶一聯、華二聯及青海油田花土溝聯合站油罐烴蒸汽回收撬的設計工作，設計規模分別為標準條件下 2 000 m3/d、5 000 m3/d、2 000 m3/d、12 000 m3/d，已投產3座，現場運行良好。

花土溝聯合站位于青海省柴達木盆地西部青海石油管理局花土溝基地北側，站內已建3座5 000 m3和4座1 000 m3儲罐，分別為自然沉降罐、凈化油罐。經過現場實測，確定該站油罐烴蒸汽回收撬規模為12 000 m3/d（包括罐頂氣和原油穩定塔塔頂氣）。利用HYSYS軟件模擬計算，回收氣經過輕烴回收裝置后每天可回收混烴20 t，天然氣2 300 m3。將花土溝聯合站的集輸流程由開式流程轉變成閉式流程，經濟效益顯著，并且基本實現零排放，有利于保護環境。

5 結論

1）已建開式流程的聯合站多為拱頂罐，回收罐頂氣時采用撬裝工藝回收技術更為合適。安裝時站內無動火作業，不影響聯合站的運行，油罐氣的回收率高，可基本實現零排放。

2）油罐烴蒸汽回收撬的工藝參數設置非常重要。精準的參數設置有利于盡可能多的回收油罐烴蒸汽，并能保證儲油罐在安全的操作壓力下運行，防止抽癟或過量吸入空氣事故的發生。在運行時應保證儲油罐的操作壓力不低于0.15 kPa，且不高于呼吸閥的呼氣壓力。