罐区油气回收系统的安全防护设施研究

王 娟

(中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101)

罐区油品在储运过程中产生的VOCs，直接排放到大气中能造成环境污染。目前，全国石化行业为贯彻落实《大气污染防治行动计划》，均在开展VOCs整治工作。处理VOCs的方法较多，其中焚烧法处理罐区VOCs相对于其他方法而言，投资较少，但是存在着多种油气同时处理的互串问题、氧含量超标的问题、烃含量超标的问题[1]。存在的风险因素在异常情况下，能够引发罐区发生火灾、爆炸事故。国家安监总局下发了《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》，要求“立即暂停使用多个化学品储罐尾气联通回收系统，经安全论证合格后方可投用”。因此，我们在对罐区增设的尾气回收系统时，要进一步加强其安全防护措施。

本文结合某石化企业罐区的油气回收设施，开展油气回收设施的安全防护设施研究。根据某企业油气回收工艺方案，对其风险因素进行分析，提出针对性强的防护措施。为同类型的油气回收设施的安全防护设施设计提供借鉴和参考。

1 风险分析

1.1 油气回收工艺

图1 油气回收工艺流程示意图

油气回收设施采用一种焚烧工艺，处理航煤罐区、MTBE罐区、芳烃罐区及中间原料罐区4个罐区的VOCs。工艺流程为罐区VOCs经储罐油气支管收集后进油气分液罐再经变频罗茨风机加压后进入油气管网总线，油气管网总线输送至装置鼓风机入口，由鼓风机输送至加热炉内焚烧处理[2]。

1.2 风险因素分析

1.2.1 油气互串

航煤罐区储存物料为甲苯、苯、不合格苯，MTBE罐区储存物料为MTBE，芳烃罐区储存物料为C6～C8、C6～C7、HC重馏石脑油、精制石脑油、直馏石脑油、乙苯，中间原料罐区储存物料为加氢重石脑油、化工轻油、C9重芳烃及混合二甲苯。

各储罐的罐顶呼吸气进入各油气回收支管，最终汇集到一根油气总管后送至装置鼓风机入口。涉及的油气种类较多，油气性质差别较大，一旦发生油气互串，不仅影响产品质量，而且可能引发火灾、爆炸等安全事故[3]。

1.2.2 氧烃含量超标

油气回收设施涉及的物料为易燃易爆的物质，其中石脑油、乙苯、混合二甲苯、MTBE、甲苯、苯属于危险化学品。装置设备设施设计为密闭系统，但储罐罐顶均安装呼吸阀。储罐均设置了氮气密封，氮气管线接至罐顶，采用自力式压控调节阀根据罐顶气的压力进行氮气补气。当储罐补氮控制回路故障或氮气系统故障时，储罐进行收、发油，储罐压力降低，呼吸阀吸气，引起氧气进入储罐；当夏季温度骤降时，空气可能通过呼吸阀进入储罐。各储罐VOCs经油气支管汇集后，可能引起分液罐内氧含量超标；各罐区VOCs汇集到油气回收总管，可能引起加热炉鼓风机入口氧含量超标。当油气与空气混合，混合气体氧含量达到8%时，进入爆炸范围；当氧含量达到8%～11%，遇明火立刻爆炸。可能因静电、雷电导致火灾爆炸，同时可能引燃油气管线相连的储罐。

总烃含量超标引起的风险。罐区涉及多种物料，当多种油品同时进料时，可能导致进入加热炉鼓风机入口总烃含量超标。储罐内浮盘浮于液面上，能减少油品蒸发，当内浮盘密封失效时，可能导致进入加热炉鼓风机入口总烃含量超标。当油品进罐温度高或油品带轻组分含量高时，也可能导致进入加热炉鼓风机入口总烃含量超标。总烃含量超标，可能导致鼓风机入口气体达到爆炸极限，引发危险。

1.2.3 装置加热炉鼓风机故障安全隐患

所有罐区油气汇集到油气管网总线后送至装置鼓风机入口，由鼓风机输送至加热炉内焚烧处理。一旦装置加热炉或鼓风机故障，鼓风机入口可燃气体聚集，可能达到爆炸极限，遇点火源发生火灾爆炸。

2 防护设计

2.1 油气互串防护设计

储存相同介质的储罐气相经油气回收支管收集后进入同一油气汇管，不同介质油气汇管汇集后计入油气分液罐。罐顶油气连通管道系统保证从储罐至相同储罐油气收集总管、再至罐区边界的压力逐步降低，防止不同介质之间VOCs互串造成物料污染。具体控制方案包括：

(1)罐区部分，储罐压力升高至0.9kPa时，打开储罐油气支管气动切断阀，储罐向油气汇管排气压力开始降低，当储罐压力降低至0.6kPa时关闭储罐油气支管气动切断阀，储罐进行稳压。

(2)罐区边界变频罗茨风机机组部分，入口分液缓冲罐上设有压力检测仪表，当压力高于0.4kPa时，打开风机出口控制阀，关闭循环管线阀门，提高风机频率向装置送气。压力低于0.1kPa时，打开循环管线阀门，关闭风机出口控制阀，降低风机频率。

表1 油气回收设施压降一览表

2.2 氧烃含量超标防护设计

(1)在分液缓冲罐和管网上设置氧含量分析仪用于监测缓冲罐和管网油气管线内氧含量。当分液缓冲罐氧含量分析仪检测氧含量超过2%时[4]，联锁关断罐区内各储罐油气管线气动切断阀，保证各储罐不能连通，并关闭风机及出口气动阀。当管网上氧含量分析仪检测氧含量超过2%时，联锁切断装置鼓风机入口油气管线气动阀，并打开氮气反吹置换阀组以及管网高空紧急放空阀组。

(2)在管网上设置总烃含量分析仪用于监测管网油气管线内总烃含量，其中总烃含量分析仪设置2套，1套用于联锁，1套用于报警。当管网上总烃含量分析检测油气总烃含量超过4.5%时，联锁切断装置鼓风机入口油气管线气动阀，并打开氮气反吹置换阀组以及管网高空紧急放空阀。

(3)罐区部分，每座储罐油气回收支管设置截断阀、阻爆轰型阻火器、气动切断阀，罐区油气汇管设置气动切断阀组。气动切断阀根据罐顶油气压力进行打开关闭，且具有紧急关断功能。装置鼓风机入口油气管线设置阻火器、气动切断阀组及氮气反吹置换阀组，气动阀具有紧急切断功能。

(4)设置一键紧急切断控制。罐区现场及控制室设有一键紧急关断按钮，在紧急情况下可以一键关断罐区储罐油气管线的气动切断阀，关闭风机机组。罐区控制室及装置控制室设有管网一键紧急关断按钮，在紧急情况下可以一键关断装置鼓风机入口油气管线气动阀，并打开氮气反吹置换阀组以及管网高空紧急放空阀组。

2.3 加热炉鼓风机故障防护设计

当装置加热炉或鼓风机故障时，联锁关闭装置鼓风机入口处控制阀，打开管网紧急放空线控制阀，并打开氮气反吹阀。

3 结论

(1)采用压力控制产生阶梯压降能够有效避免多种油气互串。(2)罐区设置联锁关断罐区内各储罐油气管线气动切断阀，并关闭罐区风机及出口气动阀的安全防护措施能够有效避免罐区氧含量超标。

(3)管网设置连锁切断，氮气反吹，紧急放空的安全防护措施能够有效解决管网氧烃含量超标及鼓风机故障。