乙苯罐区油气回收系统运行问题分析及整改措施

刘 杰

乙苯罐区油气回收系统运行问题分析及整改措施

刘 杰

（中国石油大庆炼化分公司， 黑龙江 大庆 163000）

为适应《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570—2015）等一系列政策法规的环保要求，大庆炼化公司乙苯罐区油气回收设施于2021年进行了提效改造[1]。结合乙苯罐区改造实际条件、项目经费、改造后的操作难易性、运行成本等因素综合考虑，改造采用了“风机输送至公司低瓦管网”的技术方案[2]，由中国石油集团东北炼化工程有限公司设计。2021年底项目投用后，出现了油气回收风机频繁启停、风机出口单向阀不严、入口风机入口在线氧分析仪气相返回线位置设置不合理、油气回收风机轴封氮气连续供气影响系统压力等问题，影响油气回收系统的正常运行。介绍了项目投用初期出现的一系列问题，以及对问题进行的逐个分析、分别采取的解决方案，最终保证了乙苯罐区油气回收系统的安全平稳运行，对相关的环保治理改造方案具有一定的借鉴意义[3]。

罐区VOCs治理；苯罐区油气回收；油气回收至低瓦；油气回收问题整改

干气制乙苯装置储运罐区为大庆炼化公司 10×104t/a 干气制乙苯装置的配套部分，包括罐区、储运泵房和装卸车栈台三部分，主要负责装置原料苯及乙苯产品的装卸、储存和运输[4]。罐区内设有内浮顶储罐10座（其中1 000 m3储罐8座、200 m3储罐2座），储运泵房内设有9台机泵，装卸车栈台设有3个原料苯卸车鹤位、1个乙苯装车鹤位。罐区储罐明细表如表1[5]。

表1 罐区储罐明细表

1 改造内容

1）从乙苯罐区东、西两侧气相线（DN250）各引一条DN150气相收集支管，汇总后（DN150）与乙苯密闭装车油气收集支管（DN80）一起进入新增的罗茨风机F-1001A/B（变频）入口（DN150），经加压后送入装置低瓦系统。罐区原水封罐和活性炭吸附罐停运。

2）储罐气相收集总管设有切断阀XV1001，装车气相支管设有切断阀XV1002。

3）风机F-1001A/B安装在罐区泵房，每台风机入口设有阻火器，风机出口总线设有流量计FT1001和切断阀XV1003，接至罐区原有低瓦线（DN100），并入装置低瓦总线。

4）风机F-1001A/B入口总管装有1台压力变送PT1001和2台顺磁氧分析仪AE1001、AE1002。

5）罐区氮封改为单罐单控，每座储罐增加1个氮封控制阀组（共10台氮封控制阀PV2401～PV2410，副线为限流孔板RO801～RO810），见图1。

图1 储罐氮封改造图

6）罐区每座储罐的气相线增加1台自动开关阀（XV2401～XV2410，共10台）和气相采样阀，见图2。

图2 罐区油气回收改造图

7）储罐原来的20台呼吸阀拆除，封堵掉10个，再换上新的呼吸阀10台（每座储罐1台，HXF801～HXF810），呼出压力由1.6 kPa降至0.96 kPa，吸入压力由-490 Pa提至-295 Pa。

8）每座储罐增加1台外贴式超声波液位计（共10台仪表液位计LT2121～LT2130），取消原检尺口。

9）氮封控制阀PV2401～PV2410能够实现DCS手、自动切换调节。

10）气相线上开关阀XV2401～XV2410、紧急切断阀XV1001、XV1002、XV1003可以切除联锁和DCS手动开关；也可以现场手自动切换和手动开关阀门，且能够回讯至DCS。

2 控制方案

1）储罐氮封压力PT2401～PT2410设定值为200 Pa，当储罐压力PT2401～PT2410低于200 Pa时，氮封控制阀PV2401～PV2410打开；当储罐压力PT2401～PT2410高于200 Pa时，氮封控制阀PV2401～PV2410关闭。

2）当储罐压力PT2401～PT2410升至800 Pa时，气相线上开关阀XV2401～XV2410自动打开；当储罐压力PT2401～PT2410降至500 Pa时，开关阀XV2401～XV2410自动关闭。

3）当风机入口总管压力PT1001达到300 Pa时，风机F-1001A/B自动启运；当风机入口总管压力PT1001降至50 Pa时，风机F-1001A/B自动停运。

4）风机入口总管上氧含量AE1001、AE1002采用2取2联锁，当氧含量＞2%时，风机F-1001A/B自动停止，切断阀XV1001、XV1002、XV1003自动关闭（当氧含量AE1001或AE1002≤2%时，XV1001、XV1002、XV1003常开）。补充：符合《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》（SH 3009—2013）中“5.3.1 c）氧气含量大于2%（体积分数）的可燃性气体，不应排入全厂可燃性气体排放系统，应排入专用的排放系统或另行处理”之要求[6]。

3 投用后问题及原因分析

3.1 风机入口管线窜入氮气及低瓦，达到风机启机压力，风机无法正常启停

现象：当各储罐气相线开关阀均关闭且无装车时，风机入口压力PT1001迅速升高至300 Pa，风机F-1001A/B联锁启动，随后PT1001立即降至0，风机联锁停机；如此反复，风机不正常启停。

问题原因：（1）经咨询厂家，2台顺磁氧分析仪消耗0.4 MPa氮气100 L/min、样气1.5 L/min（连续），并通过样品返回线回到风机入口线（返回压力也接近0.4 MPa），导致风机入口窜入高压的氮气，影响风机正常的启停逻辑。（2）罗茨风机F-1001A/B用70 kPa的轴封吹扫氮气，并最终进入风机入口管线，导致风机入口压力高，影响风机正常的启停逻辑。（3）因罗茨风机F-1001A/B出口切断阀VX1003在没有触发氧含量高联锁动作时，保持常开状态，风机出口管线直接与低瓦管网连通，靠风机自带的出口单向阀与低瓦隔离，由于单向阀密封性的限制，低压瓦斯系统倒窜至风机入口，导致风机入口压力高，影响风机正常的启停逻辑；同时如果低压瓦斯气体通过风机倒窜至储罐气相空间，还会引发较严重的安全问题[7]。

3.2 风机入口压力波动较快，导致风机启停较频繁

现象：当储罐气相线开关阀XV2401～XV2410刚打开或装车刚开始时，风机入口压力PT1001迅速升高至300 Pa，风机F-1001A/B联锁启动；在风机变频PIC1001A/B已经降至最低15%的情况下，风机入口压力PT1001降低速度很快（约1 min），此时风机联锁停机。但由于储罐气相线开关阀XV2401～XV2410仍为打开状态或仍在进行装车，风机入口压力PT1001又迅速升高至300 Pa启机压力（约1 min）。即风机每2～3 min启停1次，风机启停非常频繁。

问题原因：（1）风机入口管线管径为DN150，管径相对较小；储罐和装车气相支线回合后的总线长度较短（约5 m），导致风机入口缓冲能力不足，造成储罐和装车气相线压力还没有泄放完全时，风机入口压力已经降至停机压力联锁值。（2）风机入口压力PT1001取压点与风机距离较近（约3 m），压力PT1001受风机启停影响较大。

以上两方面导致风机入口压力PT1001波动大，风机启停频繁。

3.3 装车作业易导致风机入口氧含量高，触发风机停机联锁

现象：当罐区无乙苯装车作业时，由于储罐的氮封作用，风机入口氧含量始终能够保持在2%（体积分数）以下。当有乙苯装车作业时，随着罐车内部的气相空间被装车油品置换出来而进入油气回收风机F-1001A/B入口管线，风机入口总管上氧含量AE1001、AE1002逐渐升高，并经常达到2%（体积分数）的风机停机联锁值，导致风机F-1001A/B联锁停机，影响油气回收系统的正常运行或进入低瓦系统油气氧含量＞2%（体积分数）。

问题原因：装车的槽车在卸车过程中未采取氮气密闭的卸车方式，或空槽车密封不严、蒸罐等原因，导致窜入空气；最终在装车时，空槽车内部高氧含量的气相进入油气回收系统，导致氧含量超标。

4 整改措施

4.1 “风机入口管线窜入氮气及低瓦，影响风机正常启停”解决方案

1）针对2台顺磁氧分析仪的氮气和气相样品返回到风机入口后，导致风机入口总线压力PT1001快速升高触发风机启动问题，将两台顺磁氧分析仪的气相返回线改至风机出口切断阀XV1003之后（凝液返回线平时为关闭，不用移位），进而防止了氧分析仪排出的气相介质对风机入口压力造成影响。

2）针对罗茨风机F-1001A/B轴封系统无法单独停用，持续向系统充氮气，导致风机频繁联锁启停问题，在轴封吹扫氮气线上增设单独的电磁切断阀XV1004，同时修改风机启停逻辑，将切断阀XV1004开关设定为与风机启停联动，避免发生轴封污染损伤；同时在风机停运后，则立即停止向轴封供气，避免发生轴封氮气持续对系统充压，造成风机频繁联锁启停。

3）针对罗茨风机F-1001A/B仅靠机组自带的出口单向阀与低瓦隔离，导致低压瓦斯系统倒窜至风机入口，导致风机入口总线压力PT1001高，触发风机启动问题。更换联锁逻辑：罗茨风机F-1001A/B出口切断阀XV1003在风机停机状态下，保持关闭状态，避免低压瓦斯系统倒窜。同时，为保证风机出口不憋压，触发风机启机联锁时，前应先打开XV1003，XV1003打开信号反馈5 s后，再启动风机F-1001A/B；触发风机停机联锁时，应先停风机F-1001A/B，停机信号反馈5 s后，关闭出口切断阀XV1003，防止低瓦倒窜。

4.2 “风机入口压力波动较快，导致风机启停较频繁”解决方案

1）针对风机入口缓冲能量不足，导致风机入口压力波动，风机频繁启停问题，可以利用闲置储罐G810（空罐），作为风机入口缓冲罐。同时修改G810控制方案：将气相阀XV2410改手动控制、常开，（氮封阀设定值10～20 Pa），始终与风机入口线保持连通状态，作为风机入口的压力缓冲罐，防止风机入口管线压力波动频繁。

2）针对风机入口压力PT1001取压点与风机距离较近（约3 s），压力PT1001受风机启停影响较大问题，将风机F-1001A/B启停的联锁压力由风机入口压力PT1001改为G810压力PT2410。

4.3 “装车作业易导致风机入口氧含量高，触发风机停机联锁”解决方案

针对装车的空槽车中氧含量＞2%（体积分数），影响油气回收系统的正常运行或进入低瓦系统油气氧含量高问题，可以要求装车方在卸车时采用密闭卸车的方式，行驶途中保持良好的罐体密封性。在装车前，属地方监测空槽车内部氧含量，当其超标时不予装车或氮气置换合格后再进行装车。

5 结语

通过变更顺磁氧分析仪气相返回线的位置，增加风机轴封氮气电磁切断阀XV1004，变更风机出口切断阀XV1003开关逻辑，利用闲置空罐G810作为风机入口缓冲罐，风机启停的联锁压力由风机入口压力PT1001改为G810压力PT2410等措施，解决了乙苯罐区油气回收系统投用初期遇到的各种问题，取得良好的效果，目前项目运行平稳，可以对相关的罐区油气回收改造方案提供一定的借鉴。

[1] 孟令猛．大庆炼化公司干气制乙苯装置VOCs治理项目探讨[J]. 化工管理，2019（3）：102-103.

[2] 孟令猛．干气制乙苯装置罐区油气回收设施改造方案对比分析[J].中国化工贸易，2021（19）：15-16.

[3] 吴振青．干气制乙苯装置危险性分析和安全设计[J]. 当代化工研究，2017（4）：105-106．

[4] 李岩冰．干气制乙苯装置的运转[J]. 炼油设计，1998，28（1）：12-15．

[5] 陈福存．催化干气制乙苯技术工艺进展[J]. 催化学报，2009，30（2）：817-824．

[6] 玉升．干气制乙苯装置危险因素分析[J]. 中国化工贸易，2013（3）：233-234.

[7] 吴振青．干气制乙苯装置危险性分析和安全设计[J]. 当代化工研究，2017（4）：105-106．

Analysis and Rectification Measures for Operation Problems of Oil and Gas Recovery System in Ethylbenzene Device Tank Area

（PetroChina Daqing Refining and Chemicals Company, Daqing Heilongjiang 163000, China）

In order to meet the environmental protection requirements of a series of policies and regulations, such as(GB31570—2015), the oil and gas recovery facilities in the ethylbenzene device tank area of Daqing Refining and Chemical Company were improved in 2021. Considering the actual reconstruction conditions of the ethylbenzene device tank area, project funds, operation difficulty after the reconstruction, operation cost and other factors, the technical scheme of "fan conveying to the company's low-watt pipe network" was adopted in the reconstruction, which was designed by Northeast Petroleum Refining and Chemical Engineering Co., Ltd. There were some problems, such as frequent start and stop of the oil and gas recovery fan, loose check valve at the fan outlet, unreasonable position setting of the gas phase return line of the online oxygen analyzer at the inlet of the fan, continuous nitrogen supply of the shaft seal of the oil and gas recovery fan when the project was put into operation at the end of 2021, which affected the normal operation of the oil and gas recovery system. Inthis paper, the problems in the initial operation stage of the project were introduced, the causes were analyzed and the solutions were respectively adopted, which ensured the safe and stable operation of the oil and gas recovery system in the ethylbenzene device tank area, it had certain reference significance for the relevant environmental governance and transformation scheme as well.

VOCs management in tank area; Oil and gas recovery for benzene tank area; Oil and gas recovery to the low-watt pipe network; Rectification of oil and gas recovery system

TE624

A

1004-0935（2023）09-1319-04

2022-04-30

刘杰（1975-），男，工程师，黑龙江省大庆市人，2010年毕业于东北石油大学化学工程专业，研究方向：石油机械。