小型常压储罐及装车系统隐患治理改造方案

1 常压罐区及装车区简介

某轻烃深装置, 主要生产戊烷发泡剂、植物油抽提溶剂、天然苯、橡胶工业用溶剂油、稳定轻烃五种轻烃产品。其中植物油抽提溶剂、天然苯、橡胶工业用溶剂油、稳定轻烃五种轻烃产品均为常压储存、充装。这些产品均属于易燃易爆物质, 沸点低, 闪点低, 产品易挥发。其蒸气属于目前重点整治的挥发性有机物范围。而其常压装车区采用顶部装车方式。

2 常压罐区及装车区存在的问题

2.1 常压装车区存在的环保问题

目前常压装车系统存在环保问题, 具体体现在:天然苯、稳定轻烃、橡胶工业用溶剂油、植物油抽提溶剂等产品装车时, 产生气相由罐车顶部人孔直接排出, 存在产生爆炸性混合气体的可能性。而根据规范《油品装载系统油气回收设施设计规范》 (GB 50759-2012) 中“3.0.2芳烃装载系统未采取其他油气处理措施时, 应设置油气回收设施”。

2.2 常压储罐区存在的安全隐患问题

常压储罐区存在安全隐患问题, 具体体现在:储罐连锁控制设备不完善;储罐未按要求设置氮封。

3 常压储罐区及装车区改造方案

根据上述安全隐患问题及环保问题, 改造需要完成两项任务:一常压装车区增设油气回收装置, 二罐区增加氮封。根据实际应用情况, 拟采用冷凝法和吸附法两种工艺方法回收油气, 通过冷凝工艺回收大部分有机挥发物, 吸附工艺回收残余有机挥发物达标后排放。

3.1 冷凝法工艺简介及原理

冷凝法根据制冷机理的不同通常分为机械制冷和液氮冷凝工艺, 两种工艺均采用分级冷却, 即初冷、深冷等几步来实现。初冷器为气气或气液换热器, 冷却温度高于水气的凝结温度, 使进入回收装置的成品油气温度从环境温度降至4℃左右, 挥发的成品油油气中的大部分水气凝结为水而除去, 降低回收装置的运行能耗。油气离开初冷器后进入后续深冷系统, 制冷系统可使大部分成品油气冷凝为液态回收。机械制冷能够将油气冷却至-50℃至-70℃, 冷却至-90℃则困难重重, 对比机械制冷, 液氮制冷效果明显, 可以将成品油挥发气冷却至-100℃, 极限制冷目前已知可达到-140℃左右, 其冷却温度低的优势, 可以将大量的挥发性油气冷凝回收回来, 出口排放标准可以降至更低, 但无法达到120mg/Nm3的排放标准, 需要再冷凝工艺后配备其它工艺方能达标排放。

相比于传统机械制冷启动慢、维护成本高、回收率低、设备需要防爆等特点, 液氮制冷具备能够快速启动、深冷温度低、回收率高、设备维护成本低等特点, 符合目前各个企业装卸车时间不固定, 需要油气回收装置具备即开即停功能, 气化后的氮气可以输入管网, 供其他装置使用。

液氮冷凝相对于传统的机械冷凝, 能耗能够降低20%, 与吸附、吸收技术相比较, 能耗也降低20%~40%。其优势在于冷凝温度低, 可以作为预处理工艺, 将大多数的油气冷凝回收, 后续配套热力燃烧、催化燃烧或吸附工艺, 从而达到更低的排放标准。在目前我国大力加强大气污染治理的环境下, 液氮冷凝在石化行业一定会有较多的应用。

待整改常压罐区储罐容积均在40m3左右, 常压罐区总容积约为500m3左右。装车量与储存量均不大, 分别设计机械冷凝发与液氮冷凝法改造方案进行对比。

3.2 改造方案

3.2.1 方案一机械冷凝法

机械冷凝法拟采用乙二醇作为装车挥发油气的冷却介质, 采用初冷、深冷两段冷凝方式将挥发油气进行冷凝回收。未冷凝的挥发油气通过活性炭吸附罐进行吸收挥发油气, 最后达标排放。

3.2.2 方案二液氮冷凝法

采用液氮作为载冷剂, 通过初冷、深冷两段冷凝。初冷器中气化的低温氮气与挥发油气进行初步换热回收部分油气, 深冷器中挥发油气与液氮进行换热回收大部分油气, 未冷凝的挥发油气进入活性炭吸附罐进一步吸附后达标排放。而气化后的氮气输入常压罐区氮封系统管网, 无需配置空氮机组。

方案一中工艺流程复杂;运转设备及工艺设备多, 检维修维护费用高;安全风险大;投资也较大。方案二最大优势在于采用液氮冷凝后, 气化氮气直接用于常压储罐氮封系统, 无需配置空氮机组, 节省了投资也减少了运行维护费用。

4 结语

对于小型常压储罐, 由于装车量小, 储罐氮封系统氮气需要量小, 相比机械冷凝法液氮冷凝法更有优势。但是对于中型或较大型常压储罐, 由于挥发性有机物量大, 装车频繁, 油气回收所需液氮量大, 气化后的大量氮气若不能全部用于常压储罐氮封系统将是极大的浪费, 此时要采用液氮冷凝法, 经济性未必合理。