撬裝技術(shù)在油罐烴蒸汽回收工藝中的應(yīng)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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司質(zhì)量管理與節(jié)能處 （陜西 西安 710000）

0 引言

多數(shù)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(shè)備及原油儲(chǔ)罐，儲(chǔ)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(huán)境，而且造成資源浪費(fèi)。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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)慶油田）原油儲(chǔ)罐量大，大多數(shù)聯(lián)合站以區(qū)域脫水、開式流程建造，導(dǎo)致許多聯(lián)合站未回收油罐氣，烴蒸汽和穩(wěn)定原油損耗巨大［1］。

儲(chǔ)油罐在運(yùn)行中存在自然通風(fēng)損耗、大呼吸和小呼吸損耗。減少油品蒸發(fā)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(lián)合站多采用拱頂罐，儲(chǔ)罐改造的時(shí)間較長(zhǎng)且成本較高，建議采用油罐密閉抽氣工藝進(jìn)行油罐烴蒸汽回收。油罐烴蒸汽回收技術(shù)采用撬裝裝置，施工周期短，可實(shí)現(xiàn)站內(nèi)無(wú)動(dòng)火作業(yè)，不影響聯(lián)合站的正常運(yùn)行。

1 撬裝工藝流程及參數(shù)設(shè)置

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

油罐烴蒸汽首先進(jìn)入常壓分液罐分液，分液后進(jìn)入抽氣壓縮機(jī)增壓，然后經(jīng)空冷器冷卻后輸送至輕烴回收裝置進(jìn)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(shè)有補(bǔ)氣、壓縮機(jī)變頻和緊急停機(jī)等安全措施。工藝原則流程圖如圖1所示。

聯(lián)合站儲(chǔ)油罐多為拱頂罐，設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)應(yīng)確保儲(chǔ)油罐壓力在其設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，以防止儲(chǔ)罐變形，并盡量保證儲(chǔ)油罐的壓力在呼吸閥開啟壓力范圍內(nèi)，以防止吸入空氣及呼出烴蒸汽。具體工藝參數(shù)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(gè)壓力值低于0.2 kPa時(shí)，聯(lián)鎖打開撬內(nèi)壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行補(bǔ)氣，防止儲(chǔ)油罐壓力降低至呼吸閥吸氣壓力；當(dāng)PT101、PT103每一個(gè)壓力值都升高至0.5 kPa時(shí)補(bǔ)氣結(jié)束，聯(lián)鎖關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)閥。本流程設(shè)置了電動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥和自力式壓力調(diào)節(jié)閥并聯(lián)運(yùn)行，保證了電動(dòng)閥發(fā)生故障或意外斷電時(shí)補(bǔ)氣過程仍可順利進(jìn)行。

2）PT101、PT103任何一個(gè)壓力值低于-0.1 kPa時(shí)，聯(lián)鎖抽氣壓縮機(jī)停機(jī)；如果壓力繼續(xù)下降，降低到-0.3 kPa時(shí)，呼吸閥自動(dòng)打開，吸入空氣，以保護(hù)儲(chǔ)油罐。

圖1 工藝原則流程圖

3）抽氣壓縮機(jī)設(shè)有變頻器，根據(jù)常壓分液罐壓力變送器PT102壓力值進(jìn)行變頻，當(dāng)PT102壓力值為0.2 kPa及1.0 kPa時(shí)，對(duì)應(yīng)變頻器的最小值及最大值。

4）當(dāng)儲(chǔ)油罐壓力大于呼吸閥開啟壓力（+1 765 Pa）時(shí)，呼吸閥打開，向外呼氣；當(dāng)壓力繼續(xù)升高時(shí)，液壓安全閥打開，以保護(hù)儲(chǔ)油罐。

本流程將輕烴回收裝置處理后的干氣輸送至原油穩(wěn)定塔進(jìn)行汽提，即可提高原油穩(wěn)定的深度，降低原油儲(chǔ)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(chǎn)量。輕烴回收裝置的干氣經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后輸送至原油穩(wěn)定塔底部，經(jīng)止回閥球閥后與穩(wěn)定塔底部接口相連。原油穩(wěn)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(shè)置電動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥PV104，使閥后壓力穩(wěn)定在微正壓，以保護(hù)儲(chǔ)油罐。輕烴回收裝置入口濕氣及處理后的干氣可作為補(bǔ)氣氣源。

以上設(shè)定值可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況適當(dāng)調(diào)整，但要保證儲(chǔ)油罐操作壓力不低于0.15 kPa。

2 主要工藝設(shè)備

油罐烴蒸汽回收撬內(nèi)部主要設(shè)備包括一臺(tái)常壓緩沖罐、一臺(tái)凝液罐、兩臺(tái)抽氣壓縮機(jī)（一用一備）、一臺(tái)空冷器及相應(yīng)的儀表閥門管路等。抽氣壓縮機(jī)可選用螺桿式壓縮機(jī)或往復(fù)式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)排量是可取回收氣量的1.5～2.0倍，并設(shè)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(jié)冰，可利用壓縮機(jī)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(jìn)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(fā)氣量和原油穩(wěn)定塔頂氣量組成，對(duì)于已投產(chǎn)聯(lián)合站，油罐的烴蒸發(fā)氣量和原油穩(wěn)定塔頂氣量應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)確定。對(duì)于新建站場(chǎng)，可根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算出大小呼吸損耗量，將其作為油罐的烴蒸發(fā)量，并根據(jù)原油組分?jǐn)?shù)據(jù)利用模擬軟件計(jì)算出原油穩(wěn)定塔塔頂氣量，兩者之和即為回收氣量。

4 應(yīng)用實(shí)例

早在20世紀(jì)70年代，油罐烴蒸汽回收裝置就在大慶油田有所應(yīng)用［3］。在長(zhǎng)慶油田、新疆油田、塔河油田等都有應(yīng)用［4-6］。目前，筆者已完成長(zhǎng)慶油田慶二轉(zhuǎn)、慶一聯(lián)、華二聯(lián)及青海油田花土溝聯(lián)合站油罐烴蒸汽回收撬的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)規(guī)模分別為標(biāo)準(zhǔn)條件下 2 000 m3/d、5 000 m3/d、2 000 m3/d、12 000 m3/d，已投產(chǎn)3座，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好。

花土溝聯(lián)合站位于青海省柴達(dá)木盆地西部青海石油管理局花土溝基地北側(cè)，站內(nèi)已建3座5 000 m3和4座1 000 m3儲(chǔ)罐，分別為自然沉降罐、凈化油罐。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，確定該站油罐烴蒸汽回收撬規(guī)模為12 000 m3/d（包括罐頂氣和原油穩(wěn)定塔塔頂氣）。利用HYSYS軟件模擬計(jì)算，回收氣經(jīng)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(lián)合站的集輸流程由開式流程轉(zhuǎn)變成閉式流程，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并且基本實(shí)現(xiàn)零排放，有利于保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié)論

1）已建開式流程的聯(lián)合站多為拱頂罐，回收罐頂氣時(shí)采用撬裝工藝回收技術(shù)更為合適。安裝時(shí)站內(nèi)無(wú)動(dòng)火作業(yè)，不影響聯(lián)合站的運(yùn)行，油罐氣的回收率高，可基本實(shí)現(xiàn)零排放。

2）油罐烴蒸汽回收撬的工藝參數(shù)設(shè)置非常重要。精準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)置有利于盡可能多的回收油罐烴蒸汽，并能保證儲(chǔ)油罐在安全的操作壓力下運(yùn)行，防止抽癟或過量吸入空氣事故的發(fā)生。在運(yùn)行時(shí)應(yīng)保證儲(chǔ)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。