摘要原油集輸流程采用開式流程,儲油罐頂部呼吸閥會呼出大量烴蒸汽,可采用油罐烴蒸汽回收技術(shù)回收部分烴蒸汽。通過新建大罐氣管線,利用抽氣壓縮機(jī)將油罐烴蒸汽回收并輸送至下游伴生氣回收系統(tǒng),可基本實現(xiàn)油罐氣的零排放。合理設(shè)置油罐烴蒸汽回收裝置的操作參數(shù),可防止儲油罐抽癟和過量空氣吸入等事故的發(fā)生。
0引言
多數(shù)油田采用的密閉集輸工藝可減少原油開采、集輸過程中的油氣損耗。但由于種種原因,還有一些油田仍采用開式流程及立式拱頂罐作為原油沉降脫水設(shè)備及原油儲罐,儲油罐頂部呼吸閥呼出的大量烴蒸汽直接排入大氣,不但污染環(huán)境,而且造成資源浪費。油罐烴蒸汽中C3以上組分占70%以上,是重要的化工原料。中國石油長慶油田分公司(以下簡稱長慶油田)原油儲罐量大,大多數(shù)聯(lián)合站以區(qū)域脫水、開式流程建造,導(dǎo)致許多聯(lián)合站未回收油罐氣,烴蒸汽和穩(wěn)定原油損耗巨大[1]。
儲油罐在運行中存在自然通風(fēng)損耗、大呼吸和小呼吸損耗。減少油品蒸發(fā)損耗的措施主要有:密閉集輸、油罐密閉抽氣、消除油罐的氣體空間、提高油罐承壓能力、降溫與絕熱[2]。由于已建開式流程聯(lián)合站多采用拱頂罐,儲罐改造的時間較長且成本較高,建議采用油罐密閉抽氣工藝進(jìn)行油罐烴蒸汽回收。油罐烴蒸汽回收技術(shù)采用撬裝裝置,施工周期短,可實現(xiàn)站內(nèi)無動火作業(yè),不影響聯(lián)合站的正常運行。
1撬裝工藝流程及參數(shù)設(shè)置
自儲油罐呼吸閥前引出大罐氣管線,所有儲罐的大罐氣管線匯總后,經(jīng)大罐氣總管輸送至油罐烴蒸汽回收撬。
油罐烴蒸汽shou先金入常壓分液罐分液,分液后進(jìn)入抽氣壓縮機(jī)增壓,然后經(jīng)空冷器冷卻后輸送至輕烴回收裝置進(jìn)行加工。凝液罐分出的液體由排污管線輸送至污油罐。為了確保油罐的微正壓,設(shè)有補(bǔ)氣、壓縮機(jī)變頻和緊急停機(jī)等安全措施。工藝原則流程圖如圖1所示。
聯(lián)合站儲油罐多為拱頂罐,設(shè)計壓力為±3kPa(表壓,以下壓力均為表壓),呼吸閥的開啟壓力一般為+1765Pa和-295Pa。在油罐烴蒸汽回收撬運行時應(yīng)確保儲油罐壓力在其設(shè)計壓力范圍內(nèi),以防止儲罐變形,并盡量保證儲油罐的壓力在呼吸閥開啟壓力范圍內(nèi),以防止吸入空氣及呼出烴蒸汽。具體工藝參數(shù)控制如下。
1)大罐氣支線上的
差壓變送器PT101、PT103中的任何一個壓力值低于0.2kPa時,聯(lián)鎖打開撬內(nèi)壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行補(bǔ)氣,防止儲油罐壓力降低至呼吸閥吸氣壓力;當(dāng)PT101、PT103每一個壓力值都升高至0.5kPa時補(bǔ)氣結(jié)束,聯(lián)鎖關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)閥。本流程設(shè)置了電動壓力調(diào)節(jié)閥和自力式壓力調(diào)節(jié)閥并聯(lián)運行,保證了電動閥發(fā)生故障或意外斷電時補(bǔ)氣過程仍可順利進(jìn)行。
2)PT101、PT103任何一個壓力值低于-0.1kPa時,聯(lián)鎖抽氣壓縮機(jī)停機(jī);如果壓力繼續(xù)下降,降低
到-0.3kPa時,呼吸閥自動打開,吸入空氣,以保護(hù)儲油罐。
3)抽氣壓縮機(jī)設(shè)有變頻器,根據(jù)常壓分液罐差壓變送器PT102壓力值進(jìn)行變頻,當(dāng)PT102壓力值為0.2kPa及1.0kPa時,對應(yīng)變頻器的#小值及#大值。
4)當(dāng)儲油罐壓力大于呼吸閥開啟壓力(+1765Pa)時,呼吸閥打開,向外呼氣;當(dāng)壓力繼續(xù)升高時,液壓安全閥打開,以保護(hù)儲油罐。
本流程將輕烴回收裝置處理后的干氣輸送至原油穩(wěn)定塔進(jìn)行汽提,即可提高原油穩(wěn)定的深度,降低原油儲存及輸送過程中的損耗,還可以提高油罐烴蒸汽回收撬的產(chǎn)量。輕烴回收裝置的干氣經(jīng)流量計計量后輸送至原油穩(wěn)定塔底部,經(jīng)止回閥球閥后與穩(wěn)定塔底部接口相連。原油穩(wěn)定塔塔頂氣沿大罐氣總管輸送到油罐烴蒸汽回收撬,塔頂氣出口管線上設(shè)置電動壓力調(diào)節(jié)閥PV104,使閥后壓力穩(wěn)定在微正壓,以保護(hù)儲油罐。輕烴回收裝置入口濕氣及處理后的干氣可作為補(bǔ)氣氣源。
以上設(shè)定值可根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況適當(dāng)調(diào)整,但要保證儲油罐操作壓力不低于0.15kPa。
2主要工藝設(shè)備
油罐烴蒸汽回收撬內(nèi)部主要設(shè)備包括一臺常壓緩沖罐、一臺凝液罐、兩臺抽氣壓縮機(jī)(一用一備)、一臺空冷器及相應(yīng)的儀表閥門管路等。抽氣壓縮機(jī)可選用螺桿式壓縮機(jī)或往復(fù)式壓縮機(jī),壓縮機(jī)的設(shè)計排量是可取回收氣量的1.5~2.0倍,并設(shè)置變頻器。由于凝液罐中可能含有水分,為防止冬季凝液罐結(jié)冰,可利用壓縮機(jī)出口的高溫氣體給凝液罐加熱,高溫氣體通過凝液罐后再進(jìn)入空冷器冷卻。
3回收氣量的確定
回收氣量主要由油罐的烴蒸發(fā)氣量和原油穩(wěn)定塔頂氣量組成,對于已投產(chǎn)聯(lián)合站,油罐的烴蒸發(fā)氣量和原油穩(wěn)定塔頂氣量應(yīng)根據(jù)實測確定。對于新建站場,可根據(jù)設(shè)計手冊計算出大小呼吸損耗量,將其作為油罐的烴蒸發(fā)量,并根據(jù)原油組分?jǐn)?shù)據(jù)利用模擬軟件計算出原油穩(wěn)定塔塔頂氣量,兩者之和即為回收氣量。
4應(yīng)用實例
早在20世紀(jì)70年代,油罐烴蒸汽回收裝置就在大慶油田有所應(yīng)用[3]。在長慶油田、新疆油田、塔河油田等都有應(yīng)用[4-6]。目前,筆者已完成長慶油田慶二轉(zhuǎn)、慶一聯(lián)、華二聯(lián)及青海油田花土溝聯(lián)合站油罐烴蒸汽回收撬的設(shè)計工作,設(shè)計規(guī)模分別為標(biāo)準(zhǔn)條件下2000m3/d、5000m3/d、2000m3/d、12000m3/d,已投產(chǎn)3座,現(xiàn)場運行良好。
花土溝聯(lián)合站位于青海省柴達(dá)木盆地西部青海石油管理局花土溝基地北側(cè),站內(nèi)已建3座5000m3和4座1000m3儲罐,分別為自然沉降罐、凈化油罐。經(jīng)過現(xiàn)場實測,確定該站油罐烴蒸汽回收撬規(guī)模為12000m3/d(包括罐頂氣和原油穩(wěn)定塔塔頂氣)。利用HYSYS軟件模擬計算,回收氣經(jīng)過輕烴回收裝置后每天可回收混烴20t,天然氣2300m3。將花土溝聯(lián)合站的集輸流程由開式流程轉(zhuǎn)變成閉式流程,經(jīng)濟(jì)效益顯著,并且基本實現(xiàn)零排放,有利于保護(hù)環(huán)境。
5結(jié)論
1)已建開式流程的聯(lián)合站多為拱頂罐,回收罐頂氣時采用撬裝工藝回收技術(shù)更為合適。安裝時站內(nèi)無動火作業(yè),不影響聯(lián)合站的運行,油罐氣的回收率高,可基本實現(xiàn)零排放。
2)油罐烴蒸汽回收撬的工藝參數(shù)設(shè)置非常重要。精準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)置有利于盡可能多的回收油罐烴蒸汽,并能保證儲油罐在安全的操作壓力下運行,防止抽癟或過量吸入空氣事故的發(fā)生。在運行時應(yīng)保證儲油罐的操作壓力不低于0.15kPa,且不高于呼吸閥的呼氣壓力。
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