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撬装技术在油罐烃蒸汽回收工艺中的应用

作时间:2019-07-10  来源:北京石油化工工程有限企业西安分企业 中国石油长庆油田分企业质量管理与节能处  编辑:姜丽娜 姜志刚
   
摘要原油集输流程采用开式流程,储油罐顶部呼吸阀会呼出大量烃蒸汽,可采用油罐烃蒸汽回收技术回收部分烃蒸汽。通过新建大罐气管线,利用抽气压缩机将油罐烃蒸汽回收并输送至下游伴生气回收系统,可基本实现油罐气的零排放。合理设置油罐烃蒸汽回收装置的操作参数,可防止储油罐抽瘪和过量空气吸入等事故的发生。
0引言
多数油田采用的密闭集输工艺可减少原油开采、集输过程中的油气损耗。但由于种种原因,还有一些油田仍采用开式流程及立式拱顶罐作为原油沉降脱水设备及原油储罐,储油罐顶部呼吸阀呼出的大量烃蒸汽直接排入大气,不但污染环境,而且造成资源浪费。油罐烃蒸汽中C3以上组分占70%以上,是重要的化工原料。中国石油长庆油田分企业(以下简称长庆油田)原油储罐量大,大多数联合站以区域脱水、开式流程建造,导致许多联合站未回收油罐气,烃蒸汽和稳定原油损耗巨大[1]。
储油罐在运行中存在自然通风损耗、大呼吸和小呼吸损耗。减少油品蒸发损耗的措施主要有:密闭集输、油罐密闭抽气、消除油罐的气体空间、提高油罐承压能力、降温与绝热[2]。由于已建开式流程联合站多采用拱顶罐,储罐改造的时间较长且成本较高,建议采用油罐密闭抽气工艺进行油罐烃蒸汽回收。油罐烃蒸汽回收技术采用撬装装置,施工周期短,可实现站内无动火作业,不影响联合站的正常运行。
1撬装工艺流程及参数设置
自储油罐呼吸阀前引出大罐气管线,所有储罐的大罐气管线汇总后,经大罐气总管输送至油罐烃蒸汽回收撬。
油罐烃蒸汽首先进入常压分液罐分液,分液后进入抽气压缩机增压,然后经空冷器冷却后输送至轻烃回收装置进行加工。凝液罐分出的液体由排污管线输送至污油罐。为了确保油罐的微正压,设有补气、压缩机变频和紧急停机等安全措施。工艺原则流程图如图1所示。
联合站储油罐多为拱顶罐,设计压力为±3kPa(表压,以下压力均为表压),呼吸阀的开启压力一般为+1765Pa和-295Pa。在油罐烃蒸汽回收撬运行时应确保储油罐压力在其设计压力范围内,以防止储罐变形,并尽量保证储油罐的压力在呼吸阀开启压力范围内,以防止吸入空气及呼出烃蒸汽。具体工艺参数控制如下。
1)大罐气支线上的差压变送器PT101、PT103中的任何一个压力值低于0.2kPa时,联锁打开撬内压力调节阀进行补气,防止储油罐压力降低至呼吸阀吸气压力;当PT101、PT103每一个压力值都升高至0.5kPa时补气结束,联锁关闭压力调节阀。本流程设置了电动压力调节阀和自力式压力调节阀并联运行,保证了电动阀发生故障或意外断电时补气过程仍可顺利进行。
2)PT101、PT103任何一个压力值低于-0.1kPa时,联锁抽气压缩机停机;如果压力继续下降,降低工艺原则流程图到-0.3kPa时,呼吸阀自动打开,吸入空气,以保护储油罐。
3)抽气压缩机设有变频器,根据常压分液罐差压变送器PT102压力值进行变频,当PT102压力值为0.2kPa及1.0kPa时,对应变频器的非常小值及非常大值。
4)当储油罐压力大于呼吸阀开启压力(+1765Pa)时,呼吸阀打开,向外呼气;当压力继续升高时,液压安全阀打开,以保护储油罐。
本流程将轻烃回收装置处理后的干气输送至原油稳定塔进行汽提,即可提高原油稳定的深度,降低原油储存及输送过程中的损耗,还可以提高油罐烃蒸汽回收撬的产量。轻烃回收装置的干气经流量计计量后输送至原油稳定塔底部,经止回阀球阀后与稳定塔底部接口相连。原油稳定塔塔顶气沿大罐气总管输送到油罐烃蒸汽回收撬,塔顶气出口管线上设置电动压力调节阀PV104,使阀后压力稳定在微正压,以保护储油罐。轻烃回收装置入口湿气及处理后的干气可作为补气气源。
以上设定值可根据现场实际运行情况适当调整,但要保证储油罐操作压力不低于0.15kPa。
2主要工艺设备
油罐烃蒸汽回收撬内部主要设备包括一台常压缓冲罐、一台凝液罐、两台抽气压缩机(一用一备)、一台空冷器及相应的仪表阀门管路等。抽气压缩机可选用螺杆式压缩机或往复式压缩机,压缩机的设计排量是可取回收气量的1.5~2.0倍,并设置变频器。由于凝液罐中可能含有水分,为防止冬季凝液罐结冰,可利用压缩机出口的高温气体给凝液罐加热,高温气体通过凝液罐后再进入空冷器冷却。
3回收气量的确定
回收气量主要由油罐的烃蒸发气量和原油稳定塔顶气量组成,对于已投产联合站,油罐的烃蒸发气量和原油稳定塔顶气量应根据实测确定。对于新建站场,可根据设计手册计算出大小呼吸损耗量,将其作为油罐的烃蒸发量,并根据原油组分数据利用模拟App计算出原油稳定塔塔顶气量,两者之和即为回收气量。
4应用实例
早在20世纪70年代,油罐烃蒸汽回收装置就在大庆油田有所应用[3]。在长庆油田、新疆油田、塔河油田等都有应用[4-6]。目前,笔者已完成长庆油田庆二转、庆一联、华二联及青海油田花土沟联合站油罐烃蒸汽回收撬的设计工作,设计规模分别为标准条件下2000m3/d、5000m3/d、2000m3/d、12000m3/d,已投产3座,现场运行良好。
花土沟联合站位于青海省柴达木盆地西部青海石油管理局花土沟基地北侧,站内已建3座5000m3和4座1000m3储罐,分别为自然沉降罐、净化油罐。经过现场实测,确定该站油罐烃蒸汽回收撬规模为12000m3/d(包括罐顶气和原油稳定塔塔顶气)。利用HYSYSApp模拟计算,回收气经过轻烃回收装置后每天可回收混烃20t,天然气2300m3。将花土沟联合站的集输流程由开式流程转变成闭式流程,经济效益显著,并且基本实现零排放,有利于保护环境。
5结论
1)已建开式流程的联合站多为拱顶罐,回收罐顶气时采用撬装工艺回收技术更为合适。安装时站内无动火作业,不影响联合站的运行,油罐气的回收率高,可基本实现零排放。
2)油罐烃蒸汽回收撬的工艺参数设置非常重要。精准的参数设置有利于尽可能多的回收油罐烃蒸汽,并能保证储油罐在安全的操作压力下运行,防止抽瘪或过量吸入空气事故的发生。在运行时应保证储油罐的操作压力不低于0.15kPa,且不高于呼吸阀的呼气压力。
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