關(guān)于油品裝車油氣回收運(yùn)行安全性的研究

＊趙鋒 張芯 郭洪濤 黃聰

（中國(guó)石油廣西石化公司儲(chǔ)運(yùn)一部 廣西 535000）

1.油品裝車油氣回收現(xiàn)狀

裝車油氣回收普遍采用“冷凝+吸附”或“冷凝+吸附+CO”方式進(jìn)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(shè)施分兩批實(shí)施：

（1）2020年已投用，芳烴/航煤裝車油氣回收無氧含量檢測(cè)儀，設(shè)施運(yùn)行總?cè)肟谘鹾繜o監(jiān)控、無控制。

（2）汽油裝車油氣回收總?cè)肟谠O(shè)計(jì)有氧含量檢測(cè)儀，無氧含量控制措施，異常情況僅能通過設(shè)置連鎖報(bào)警、停機(jī)等措施，保護(hù)裝置安全運(yùn)行。

2.存在風(fēng)險(xiǎn)

油品裝車油氣回收裝置運(yùn)行過程中，由于裝油罐車內(nèi)部存在空氣、罐車密封性差等因素，導(dǎo)致空氣混入揮發(fā)油氣，實(shí)際采樣現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)氧含量維持14%-18%之間（氧含量檢測(cè)儀投用后數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確）[1]。

因此，運(yùn)行過程中存在氧含量超標(biāo)、汽油混合氣體達(dá)到汽油爆炸極限1.1%-5.9%范圍的可能；系統(tǒng)總?cè)肟诰丛O(shè)置控制油氣爆炸極限的措施，未發(fā)生閃爆，是未遇到著火爆炸三要素的“火源”。一旦產(chǎn)生高溫、火源，系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)極大。

3.解決措施

(1)當(dāng)前短期運(yùn)行可采取的措施

油氣回收入口總管，臨時(shí)接氮?dú)馀浔?，人工調(diào)整氮?dú)饬?，控制總?cè)肟谄突旌蠚怏w氧含量不超8%，裝置總?cè)肟谘鹾窟B鎖正常投用，確保裝置安全運(yùn)行[2]。

(2)根本措施

按照《碼頭油氣回收船岸安全裝置》規(guī)范，在油氣回收入口增加“裝車油氣入口安全裝置”，實(shí)現(xiàn)來料氧含量高報(bào)警、注氮惰化、連鎖、放空和超壓卸載等安全報(bào)警和保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)裝置本質(zhì)安全運(yùn)行。

4.短期運(yùn)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(shí)現(xiàn)全部油氣回收處理。

按照標(biāo)準(zhǔn)油氣總?cè)肟谠O(shè)定氧含量8%，裝車汽油總?cè)肟谟蜌庋鹾堪?4%計(jì)算，依據(jù)裝置1000Nm3/h設(shè)計(jì)負(fù)荷，該裝置安全運(yùn)行最大能實(shí)現(xiàn)：571Nm3/h油氣+429Nm3/h氮?dú)獾倪\(yùn)行工況[3]。

（1）實(shí)際運(yùn)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(tái)鶴位）最大量340Nm3/h，火車汽油油氣回收（4臺(tái)大鶴管）單鶴位150Nm3/h，最大量600Nm3/h。為滿足裝置安全運(yùn)行，需要將全部油氣進(jìn)行優(yōu)化：火車一臺(tái)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(jìn)行回收。

（2）新充氮保護(hù)設(shè)施的增加，全廠氮?dú)庀脑龃笞畲蠹s429Nm3/h。

5.汽油油氣回收氧含量數(shù)值核算

為提高裝車油氣回收安全運(yùn)行，建議相關(guān)部門，研究交通部《碼頭油氣回收船岸安全裝置》規(guī)范（JTT 1333-2020），盡快完善油品裝卸系統(tǒng)油氣回收入口安全保護(hù)裝置的規(guī)范研究與實(shí)施，并參考《交通部碼頭油氣回收船岸安全裝置規(guī)范》，總?cè)肟谠O(shè)置氧含量限制8%報(bào)警，6%聯(lián)鎖卸載，確保設(shè)施運(yùn)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(guī)范參與編制人了解到，該規(guī)范氧含量限制依據(jù)來源于以下規(guī)范：

①33cfr154《美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)油氣控制安全規(guī)范》（Coast Guard Vapor Control Safety Regulations）

33cfr154規(guī)范要求：第七章 液貨船特種裝備及系統(tǒng)介紹——第五節(jié) 油氣回收系統(tǒng)，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(duì)氧含量限制的相關(guān)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(zhì)石油化工品的揮發(fā)氣體，以及這些揮發(fā)氣體與空氣和惰性氣體的混合物。

圖1 船岸安全裝置構(gòu)成示意

B.氧含量超標(biāo)控制

氧含量超標(biāo)控制系統(tǒng)應(yīng)依靠裝置進(jìn)氣端的氧含量傳感器提供的油氣氧含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，油氣氧含量達(dá)到體積分?jǐn)?shù)8%時(shí)，應(yīng)自動(dòng)實(shí)施氧含量超限控制，自動(dòng)報(bào)警并關(guān)閉電動(dòng)切斷閥，同時(shí)開啟電動(dòng)卸載閥實(shí)施緊急排放。

C.惰化控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到船岸安全裝置油氣氧含量達(dá)到體積分?jǐn)?shù)6%時(shí)應(yīng)報(bào)警，并啟動(dòng)惰化程序。

(2)驗(yàn)證交通部JTT 1333-2020氧含量計(jì)算來源

①依據(jù)《SH3063-1999 石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì)規(guī)范》附表A可燃?xì)怏w、蒸汽特性，104汽油爆炸極限為1.1%-5.9%。

②依據(jù)《安全科學(xué)技術(shù)百科全書》，（六）防火防爆，爆炸極限計(jì)算：

依據(jù)化學(xué)計(jì)量濃度近似計(jì)算爆炸下限計(jì)算公式：

式中，C0為爆炸性氣體完全燃燒時(shí)的化學(xué)計(jì)量濃度；0.55為常數(shù)；N0為1分子可燃?xì)怏w完全燃燒時(shí)所需的氧分子數(shù)。

③氧含量計(jì)算

A.計(jì)算汽油可燃?xì)怏w燃燒時(shí)所需氧分子數(shù)

按照《SH3063-1999 石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì)》規(guī)范：

汽油爆炸極限范圍L下=1.1%、L上=4.9%

依據(jù)上述化學(xué)計(jì)量濃度爆炸下限計(jì)算公式：

得出N0=10.45（1個(gè)分子汽油可燃?xì)怏w燃燒時(shí)所需10.45氧分子數(shù)）。

即得出充分燃燒化學(xué)式：

1汽油油氣+10.45O2=n1CO2+n2H2O

B.爆炸下限對(duì)應(yīng)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(duì)比汽油氮?dú)舛杌瘶?biāo)準(zhǔn)

GB/T 37241-2018惰化防爆指南_315：氮?dú)狻諝?0%與11.5%相近。

表1

⑤而參照GB/T 37241-2018惰化防爆指南_315中報(bào)警和連鎖設(shè)置的要求

圖2

6.結(jié)論

通過上述規(guī)范查詢、極限氧濃度測(cè)算，不斷驗(yàn)證了《交通部JTT 1333-2020》規(guī)范的數(shù)據(jù)來源，而極限氧含量設(shè)置8%，6%開始充氮惰化是基于安全余量考慮。