關于油品裝車油氣回收運行安全性的研究

＊趙鋒 張芯 郭洪濤 黃聰

（中國石油廣西石化公司儲運一部 廣西 535000）

1.油品裝車油氣回收現狀

裝車油氣回收普遍采用“冷凝+吸附”或“冷凝+吸附+CO”方式進行油氣回收，該單位兩套裝車油氣回收采用“冷凝+吸附”方式，油氣回收設施分兩批實施：

（1）2020年已投用，芳烴/航煤裝車油氣回收無氧含量檢測儀，設施運行總入口氧含量無監控、無控制。

（2）汽油裝車油氣回收總入口設計有氧含量檢測儀，無氧含量控制措施，異常情況僅能通過設置連鎖報警、停機等措施，保護裝置安全運行。

2.存在風險

油品裝車油氣回收裝置運行過程中，由于裝油罐車內部存在空氣、罐車密封性差等因素，導致空氣混入揮發油氣，實際采樣現場檢測氧含量維持14%-18%之間（氧含量檢測儀投用后數據更準確）[1]。

因此，運行過程中存在氧含量超標、汽油混合氣體達到汽油爆炸極限1.1%-5.9%范圍的可能；系統總入口均未設置控制油氣爆炸極限的措施，未發生閃爆，是未遇到著火爆炸三要素的“火源”。一旦產生高溫、火源，系統運行風險極大。

3.解決措施

(1)當前短期運行可采取的措施

油氣回收入口總管，臨時接氮氣配比，人工調整氮氣量，控制總入口汽油混合氣體氧含量不超8%，裝置總入口氧含量連鎖正常投用，確保裝置安全運行[2]。

(2)根本措施

按照《碼頭油氣回收船岸安全裝置》規范，在油氣回收入口增加“裝車油氣入口安全裝置”，實現來料氧含量高報警、注氮惰化、連鎖、放空和超壓卸載等安全報警和保護措施，實現裝置本質安全運行。

4.短期運行措施面臨的新問題

注氮惰化后，裝車油氣回收處理量不足，無法實現全部油氣回收處理。

按照標準油氣總入口設定氧含量8%，裝車汽油總入口油氣氧含量按14%計算，依據裝置1000Nm3/h設計負荷，該裝置安全運行最大能實現：571Nm3/h油氣+429Nm3/h氮氣的運行工況[3]。

（1）實際運行方案。汽油裝車油氣回收包含：汽車、火車油氣回收油氣。汽車油氣回收（6臺鶴位）最大量340Nm3/h，火車汽油油氣回收（4臺大鶴管）單鶴位150Nm3/h，最大量600Nm3/h。為滿足裝置安全運行，需要將全部油氣進行優化：火車一臺鶴位油氣200Nm3/h和汽車340Nm3/h回收），汽車火車汽油回收總量540Nm3/h[4]。其余火車鶴位油氣回收改至另外一套油氣回收進行回收。

（2）新充氮保護設施的增加，全廠氮氣消耗增大最大約429Nm3/h。

5.汽油油氣回收氧含量數值核算

為提高裝車油氣回收安全運行，建議相關部門，研究交通部《碼頭油氣回收船岸安全裝置》規范（JTT 1333-2020），盡快完善油品裝卸系統油氣回收入口安全保護裝置的規范研究與實施，并參考《交通部碼頭油氣回收船岸安全裝置規范》，總入口設置氧含量限制8%報警，6%聯鎖卸載，確保設施運行安全。

(1)交通部JTT 1333-2020碼頭油氣回收船岸安全裝置

從該規范參與編制人了解到，該規范氧含量限制依據來源于以下規范：

①33cfr154《美國海岸警衛隊油氣控制安全規范》（Coast Guard Vapor Control Safety Regulations）

33cfr154規范要求：第七章 液貨船特種裝備及系統介紹——第五節 油氣回收系統，考慮了碼頭所有油氣的適用安全要求。

②《JTT 1333-2020碼頭油氣回收船岸安全裝置》對氧含量限制的相關描述

A.油氣

原油、汽油、石腦油、航空煤油、溶劑油、芳烴等或類似性質石油化工品的揮發氣體，以及這些揮發氣體與空氣和惰性氣體的混合物。

圖1 船岸安全裝置構成示意

B.氧含量超標控制

氧含量超標控制系統應依靠裝置進氣端的氧含量傳感器提供的油氣氧含量實時監測數據進行控制，油氣氧含量達到體積分數8%時，應自動實施氧含量超限控制，自動報警并關閉電動切斷閥，同時開啟電動卸載閥實施緊急排放。

C.惰化控制系統監測到船岸安全裝置油氣氧含量達到體積分數6%時應報警，并啟動惰化程序。

(2)驗證交通部JTT 1333-2020氧含量計算來源

①依據《SH3063-1999 石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警器設計規范》附表A可燃氣體、蒸汽特性，104汽油爆炸極限為1.1%-5.9%。

②依據《安全科學技術百科全書》，（六）防火防爆，爆炸極限計算：

依據化學計量濃度近似計算爆炸下限計算公式：

式中，C0為爆炸性氣體完全燃燒時的化學計量濃度；0.55為常數；N0為1分子可燃氣體完全燃燒時所需的氧分子數。

③氧含量計算

A.計算汽油可燃氣體燃燒時所需氧分子數

按照《SH3063-1999 石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警器設計》規范：

汽油爆炸極限范圍L下=1.1%、L上=4.9%

依據上述化學計量濃度爆炸下限計算公式：

得出N0=10.45（1個分子汽油可燃氣體燃燒時所需10.45氧分子數）。

即得出充分燃燒化學式：

1汽油油氣+10.45O2=n1CO2+n2H2O

B.爆炸下限對應極限氧濃度LOC

氧含量濃度=L下×10.45=1.1%×10.45=11.5%

④參考對比汽油氮氣惰化標準

GB/T 37241-2018惰化防爆指南_315：氮氣—空氣10%與11.5%相近。

表1

⑤而參照GB/T 37241-2018惰化防爆指南_315中報警和連鎖設置的要求

圖2

6.結論

通過上述規范查詢、極限氧濃度測算，不斷驗證了《交通部JTT 1333-2020》規范的數據來源，而極限氧含量設置8%，6%開始充氮惰化是基于安全余量考慮。