油品储罐区油气回收技术的创新及工业化应用

林庆园 (伊犁新天煤化工有限公司，新疆 伊宁 835000)

0 引言

《石化行业挥发性有机物综合整治方案》(环发〔2014〕 177号)、GB 37822—2019 《挥发性有机物无组织排放控制标准》相关行业标准规范了关于恶臭及有机气体的排放标准。煤化工行业存在排放成分复杂、规模处理量大等特点，特别煤化工中间副产油品罐区储罐呼吸气、装卸废气进行回收利用存在较大的处理困难。 实际生产运行中发现单一的回收方法对除臭、排放达标等效果并不理想，一般采用吸附法、冷凝法、吸收法、膜法等组合工艺进行达标处置，但仍存在系统运行能耗高、投资大、系统运行不稳定、系统复杂的问题[1]。

1 综合罐区油气回收及蓄热式热氧化装置

1.1 综合罐区装置基本工艺

伊犁新天煤化工有限公司(以下称新天煤化)综合罐区及装车栈台位于厂区东南侧，装置内布置了装卸车、成品储罐、装车泵房等相关配套设施。其中成品油储罐包括：2 台5 000 m3重芳烃储罐、2 台5 000 m3多元烃储罐、2 台1 000 m3混合酚储罐、2 台2 500 m3轻烃储罐，重芳烃、多元烃、混合酚均采用立式拱顶罐，轻烃采用内浮顶罐。为了减少挥发，在重芳烃、多元烃、混合酚、轻烃储罐上设置了氮封。重芳烃储罐、轻烃储罐、混合酚储罐、多元烃储罐均设有呼吸阀。在正常生产运行过程中，因收料及气温影响，如轻烃等轻组分储罐，不可避免会出现压力升高，通过呼吸阀来调节罐体内的压力，各成品油储罐外呼油气主要技术参数如表1和表2所示[2]。

表1 综合罐区装置油品储罐外呼油气成分分析表

表2 综合罐区装置油品储罐外呼油气最大流量统计表

综合罐区装车栈台内部布置了4个油品栈台和16台油品装车鹤管，由南向北分别是：轻烃装车栈台、重芳烃装车栈台、多元烃装车栈台、混合酚装车栈台。轻烃装车栈台设置有4台轻烃装车鹤管，重芳烃装车栈台设置有4台重芳烃装车鹤管，多元烃装车栈台设置有4台多元烃装车鹤管，混合酚装车栈台设置有4台混合酚装车鹤管。各成品装车油气主要技术参数如表3所示[3]。

表3 综合罐区装置油品装车外呼油气流量统计表

综合罐区装置内各油品储罐运行期间的外呼油气、装车期间的油气送至现有油气回收装置进行处理。油气回收装置通过先冷凝后吸附的工艺，可以将挥发的高浓度油气，通过冷凝法冷凝成液态油，未处理的油气通过吸附法吸收并通过管道再次冷凝。

1.2 蓄热式热氧化装置基本工艺

新天煤化蓄热式热氧化装置是将低温甲醇洗尾气、CO2产品气以及生化池废气送入RTO炉内进行处理，通过炉内的高温蓄热体将热量传递给废气，被加热的废气进入顶部燃烧室，在燃烧室废气中的烃类、CH3OH、HCN、H2S、H2、CO氧化燃烧为H2O及CO2。

废气在蓄热室氧化炉内蓄热氧化反应原理如下[4]：

2 改造技术路线及设计思路

原有油气回收系统采用惠利特冷凝+吸附技术，现阶段运行期间系统稳定性差，多次出现制冷机组故障、冷箱堵塞、吸附器堵塞等问题，目前仅将综合罐区轻烃装车排放油气、油品储罐运行期间的外呼油气送至油气回收装置处理，处理后的排放尾气严重超标，油气回收装置远未达到预期的设计性能，综合罐区装置油气排放存在环保不达标情况。

蓄热式热氧化装置采用RTO炉焚烧净化有机废气，在850 ℃高温下常见有机物均能得到有效净化处理，净化处理效率及热回收效率均较高，同时目前根据实际运行情况蓄热式热氧化装置各RTO炉仍具有较好的操作弹性，具备处理现有综合罐区装置各油品储罐外呼油气的能力[5]。

3 改造原则

新天煤化油气回收装置改造方案主要针对综合罐区重芳烃储罐、轻烃储罐、混合酚储罐、多元烃储罐运行期间外呼油气(挥发性有机物)进行回收处理，以达到环保排放的要求。为节约成本，方案改造所需的设备、设施材料充分利用现有厂区资源，各储罐外呼油气就近回收至蓄热式热氧化装置进行高温处理。

预期改造后装置总混合尾气排放满足GB 31571—2015《 石油化学工业污染物排放标准》[6]：非甲烷总烃≤120 mg/Nm3；CH3OH≤50 mg/Nm3；HCN≤1.9 mg/Nm3；H2S≤5 mg/Nm3。

4 工艺改造及应用

4.1 储罐油气

综合罐区重芳烃储罐、轻烃储罐、混合酚储罐、多元烃储罐运行期间外呼油气与含酚油气混合后送至立式分液罐(容积为4 m3左右)进行气液分离，分液罐内气相入口设置折流板，油气经气液分离后气相从分离罐顶部引出进入油气风机增压(增压至30 kPa左右)后送入水封罐，水封罐内液位通过新鲜水补充、维持，保证入口油气管线没入水位以下。水分罐出口油气经积液包、阻火器后送至蓄热式热氧化装置CO2产品气总管，与尾气、稀释风混合后最终进入RTO炉焚烧处理。分液罐、水封罐内污水通过污水泵提压(约提至0.4 MPa左右)后送至综合罐区装置1#地下槽。具体回收改造流程简图如图1所示。

图1 综合罐区装置装车、储罐呼吸油气回收改造简图

4.2 装车油气

综合罐区装置轻烃装车期间产生的油气送至油气喷射器(450J2001A/B)，油气经喷射器抽走，送至水封罐(450V2002)入口油气管线，与储罐呼出油气混合进入水封罐(450V2002)。综合罐区装置重芳烃、多元烃、混合酚装车期间产生的油气混合后送至油气喷射器(450J2002A/B)，油气经喷射器抽走，送至水封罐(450V2004)内，水封罐(450V2004)入口油气管线需没入水位以下，水封罐内水位通过补充新鲜水维持。

水封罐I(450V2002)和水封罐II(450V2004)出口油气汇合经管道积液包、阻火器后送至蓄热式热氧化装置混合气总管，与尾气、稀释风混合后最终进入RTO炉焚烧处理。

该项目虽然是多个储罐尾气联通，但是每个储罐通过设置阻火式单呼阀防止不同成分气体相互反串，保证了多个储罐尾气联通系统的安全，确保了集中处理系统的本质安全。对于整个系统，采用氮气射气抽气并定期进行氧含量分析、同时采用水封罐等设计，防止混合油气出现氧含量超标、及蓄热式热氧化装置空气反串，从而保证了管网系统中输送的油气介质本质上是安全的[7]。

5 综合罐区装置呼吸油气潜在的问题及实际情况

5.1 存在将油污带入到RTO炉蓄热室内的风险

油气的污油存在带入蓄热式热化装置RTO炉的风险，污油会导致RTO蓄热室内蓄热体污染、堵塞，导致RTO炉蓄热室、燃烧室温度异常。从每年检修情况来看1#RTO炉蓄热室入口处存在一定的油污，但是总体RTO炉内蓄热体支撑、马鞍环及陶瓷蓄热体表面清洁度完好未附着油污，呼吸气出分液罐、水封罐可在一定程度上实现油气的分离及洗涤，在一个运行周期上未对RTO炉蓄热室、燃烧室温度造成异常。

5.2 油气中含酚对系统造成的影响

含酚油气在低温情况容易结晶析出，尤其是RTO炉蓄热室最底层蓄热体温度较低，结晶容易在此处出现，导致蓄热体堵塞，废气在蓄热室内偏流，导致蓄热室、燃烧室温度异常。从运行情况来看出水浴罐、分液罐、水封罐洗涤良好，在实际改造中增加了管道伴热，保持了油气管道温度，实际运行过程中始终未出现因酚结晶造成蓄热体及燃烧室异常[8]。

5.3 油气浓度过大导致蓄热式热氧化装置环保指标超标

新天煤化蓄热式热氧化装置设计处理低温甲醇洗装置废气36万Nm3/h左右，实际运行中回收油气的量远小于热式热氧化装置设计处理量，运行中入口混合气的爆炸下限、环保排放指标未受到任何干扰。

6 结语

新天煤化油气回收设施技术改造项目自投用以来，运行安全平稳。特别是在倒罐、装车、收油等日常操作过程当中未出现储罐超压或通过罐顶呼吸阀和紧急泄压人孔排出大量油气等现象。不仅解决了油气收集压力控制和安全控制的难题，改善了综合罐区装置的异味控制，防止油气低洼处积聚的安全风险，实现国内首次将罐区有机废气入RTO炉净化处理的工业化应用，并节约油气回收设施的直接投资500万元。