油罐挥发气回收工艺技术探讨

（中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第二采油厂， 河北 霸州 065700）

原油在集输、储存和运输过程中会将溶解在其中的溶解气挥发出来，这部分挥发气主要成分是甲烷和乙烷，另外还有少量的丁烷、戊烷等长链烷烃组分，其中以储油罐的挥发气量最大。储油罐挥发气按照原理可分为大呼吸损耗和小呼吸损耗，其中小呼吸损耗主要是指昼夜温差、储罐内外壁温差造成的，这部分呼吸损耗与地理环境和储罐设计有关，通常不好控制，同时气量也较小；大呼吸损耗是指储罐在收发油、装卸油过程中因罐内液位上升或下降造成的呼吸损耗，这部分呼吸损耗占总体损耗的95%，因此是重点关注的对象。同时，如果储罐位于地势低洼地带，会造成挥发气聚集，形成爆炸条件，危及油气站场的安全。因此，对储油罐挥发气进行有效回收利用可确保站场安全，提升经济效益，减少环境污染。

1 抽气技术工艺及原理

目前，储罐顶部均配备了呼吸阀和阻火阀，可自行调节呼吸阀的真空度和压力值，当储罐进油时，随着罐内液位的不断上升，储罐上

方的油气空间不断减小，挥发气被压缩，当储罐挥发气正压力高于呼吸阀启动压力，则挥发气从呼吸阀溢出；同理，当储罐卸油时，随着罐内液位的不断下降，油气空间不断增大，压力降低，当压力达到呼吸阀的真空度时，呼吸阀打开，吸入新鲜空气与罐内气体混合形成新的平衡状态。呼吸阀在一定程度上保证了原油储罐的运行安全，但大量的油品蒸汽散发在大气中，形成严重的污染环境，并构成潜在的火灾危险，威胁岗位人员安全。

抽气技术主要是将原油储罐中挥发出的轻烃成分进行收集、压缩，再送到天然气站处理或燃气加热炉，以达到节约能源，防止空气污染，实现原油密闭集输的目的。

图1 压缩分离抽气工艺流程

如图1所示，储罐挥发气达到进气压力0.001-0.003MPa时经来气管线输送到压缩机房现场，经过气液分离将储罐挥发气中的液体（主要成分是轻质油和冷凝水）分离出来，气体进入压缩机，液体积累到一定液位高度后发出报警信号，提示操作者排液，当液位达到限制高度时，报警停机，防止液体进入压缩机。气体进入压缩机后，被压缩的气体中会产生一些液体，因此在压缩机的出口设置一套小型分离器，经过分离，气体进入站内的天然气系统；液体经过管道排放至液体收集罐。由于储罐装卸油量和时间不固定，导致气量不稳定，压缩机频发启停，同时储罐对该装置最佳状态应处于微正压，但卸油过程中储罐易造成负压，这两种情况容易造成压缩机损坏，因此从出口分离器的出口端（保证干气不含水）引一条补气管线在压缩机入口处，当储罐系统压力达到补气压力时，电磁阀动作，补气调节单元开通向油罐内补气，恢复储罐压力。

2 设计参数及主要技术指标

装置的设计参数及主要技术指标见表1。

表1 设计参数及主要技术指标

3 自动控制系统

该装置的自动化控制主要由一二次仪表、压力变送器、温度变送器、液位控制器、压力开关、电磁阀、调压阀、变频器、PLC（西门子或三菱）、控制柜等组成。

一次仪表有压力和温度仪表，在压缩机房内现场直读压缩机进出口温度、分离器出口压力和温度值。压力变送器包括总入口压力变送器、分离器出口压力变送器。

压缩机入口压力变送器安装在压缩机总入口处，将储罐来气压力信号转换成4-20ma电流信号远传至控制柜，在控制柜内PLC对来气信号进行比较运算后，输出控制信号给变频器，使压缩机运转，压缩机运转的快慢取决于来气压力的大小，控制柜数字仪表连续显示来气压力数值。

分离器出口压力变送器用于整个装置出口压力的监视。

温度变送器分别安装在两台压缩机的出口位置，用来将压缩机的出口温度转换成4-20ma电流信号远传至控制柜，通过PLC连续监控压缩机出口温度，同时数字仪表连续显示出口温度数值。

液位控制器控制压缩机入口及出口分离器的液位，当分离器中的液位达到排液高度时，发出控制信号，开启联动保护。

压力和温度开关分别安装在两台压缩机及其润滑油泵的出口位置，开关信号远传至电控柜，用于压缩机出口超压、超温和润滑油欠压的停机报警及联动控制。

变频器安装在控制柜内，在PLC的控制下，输出三相变频动力电驱动压缩机电动机，使压缩机的排气量与油罐的挥发气量相适应，保证系统可靠稳定工作。

PLC安装在控制柜中，整个抽气装置由PLC自动监视控制。它接受来自压缩机房的压力、温度及开关量信息，经过专门的计算和逻辑判断实时输出模拟型号和开关量控制信号，控制变频器继电器等控制设备，使整个储罐抽气装置运行自动化。

控制柜集中了PLC、变频器、继电器、接触器、隔离器件以及压缩机压力、温度、运行状态显示仪表等各种电器控制设备，是大罐抽气装置的控制中心，与大罐抽气装置压缩机房通过控制和动力电缆连接。

4 效益分析

通过本次改造，将四个站共15具储油罐的烃蒸气全部回收，各站总回收气量可达4600m3/d左右，年创经济效益达300多万元。同时该项目的实施还使部分联合站的天然气处理装置原料气中增加了10%左右的罐烃蒸汽，因其含C3以上组分较多，故使轻烃收率也有所提高，日增产混合轻烃1.5吨左右，年创效益219万元，取得了显著的经济效益。同时还消除了安全隐患，减少环境污染，节约了能源。

5 结论

（1）该抽气装置使用简单，维护方便，使用寿命长，又彻底杜绝了发生爆炸的危险，降低了环境污染，保证了生产安全。

（2）该装置应用了先进的设备及仪表自控系统，不仅保证了装置的安全生产和平稳运行，还减轻了员工的劳动强度。