原油集輸流程采用開(kāi)式流程，儲(chǔ)油罐頂部呼吸閥會(huì)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(guò)新建大罐氣管線(xiàn)，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(shí)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(chǔ)油罐抽癟和過(guò)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(kāi)采、集輸過(guò)程中的油氣損耗。但由于種種原因，還有一些油田仍采用開(kāi)式流程及立式拱頂罐作為原油沉降脫水設(shè)備及原油儲(chǔ)罐，儲(chǔ)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(fèi)。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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)慶油田）原油儲(chǔ)罐量大，大多數(shù)聯(lián)合站以區(qū)域脫水、開(kāi)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(chǔ)油罐在運(yùn)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(kāi)式流程聯(lián)合站多采用拱頂罐，儲(chǔ)罐改造的時(shí)間較長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)站內(nèi)無(wú)動(dòng)火作業(yè)，不影響聯(lián)合站的正常運(yùn)行。
1撬裝工藝流程及參數(shù)設(shè)置
自?xún)?chǔ)油罐呼吸閥前引出大罐氣管線(xiàn)，所有儲(chǔ)罐的大罐氣管線(xiàn)匯總后，經(jīng)大罐氣總管輸送至油罐烴蒸汽回收撬。
油罐烴蒸汽首*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(xiàn)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(chǔ)油罐多為拱頂罐，設(shè)計(jì)壓力為±3kPa（表壓，以下壓力均為表壓），呼吸閥的開(kāi)啟壓力一般為+1765Pa和-295Pa。在油罐烴蒸汽回收撬運(yùn)行時(shí)應(yīng)確保儲(chǔ)油罐壓力在其設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，以防止儲(chǔ)罐變形，并盡量保證儲(chǔ)油罐的壓力在呼吸閥開(kāi)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(xiàn)上的差壓變送器PT101、PT103中的任何一個(gè)壓力值低于0.2kPa時(shí)，聯(lián)鎖打開(kāi)撬內(nèi)壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行補(bǔ)氣，防止儲(chǔ)油罐壓力降低至呼吸閥吸氣壓力；當(dāng)PT101、PT103每一個(gè)壓力值都升高至0.5kPa時(shí)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(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥和自力式壓力調(diào)節(jié)閥并聯(lián)運(yùn)行，保證了電動(dòng)閥發(fā)生故障或意外斷電時(shí)補(bǔ)氣過(guò)程仍可順利進(jìn)行。
2）PT101、PT103任何一個(gè)壓力值低于-0.1kPa時(shí)，聯(lián)鎖抽氣壓縮機(jī)停機(jī)；如果壓力繼續(xù)下降，降低工藝原則流程圖到-0.3kPa時(shí)，呼吸閥自動(dòng)打開(kāi)，吸入空氣，以保護(hù)儲(chǔ)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(shí)，對(duì)應(yīng)變頻器的非常小值及非常大值。
4）當(dāng)儲(chǔ)油罐壓力大于呼吸閥開(kāi)啟壓力（+1765Pa）時(shí)，呼吸閥打開(kāi)，向外呼氣；當(dāng)壓力繼續(xù)升高時(shí)，液壓安全閥打開(kāi)，以保護(hù)儲(chǔ)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(chǔ)存及輸送過(guò)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(jì)計(jì)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(xiàn)上設(shè)置電動(dòng)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(chǔ)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(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況適當(dāng)調(diào)整，但要保證儲(chǔ)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(tái)常壓緩沖罐、一臺(tái)凝液罐、兩臺(tái)抽氣壓縮機(jī)（一用一備）、一臺(tái)空冷器及相應(yīng)的儀表閥門(mén)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(jì)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(guò)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(duì)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(shí)測(cè)確定。對(duì)于新建站場(chǎng)，可根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)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(jì)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(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)工作，設(shè)計(jì)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(chǎng)運(yùn)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(chǔ)罐，分別為自然沉降罐、凈化油罐。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，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(jì)算，回收氣經(jīng)過(guò)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(kāi)式流程轉(zhuǎn)變成閉式流程，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并且基本實(shí)現(xiàn)零排放，有利于保護(hù)環(huán)境。
5結(jié)論
1）已建開(kāi)式流程的聯(lián)合站多為拱頂罐，回收罐頂氣時(shí)采用撬裝工藝回收技術(shù)更為合適。安裝時(shí)站內(nèi)無(wú)動(dòng)火作業(yè)，不影響聯(lián)合站的運(yùn)行，油罐氣的回收率高，可基本實(shí)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。*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(chǔ)油罐在安全的操作壓力下運(yùn)行,防止抽癟或過(guò)量吸入空氣事故的發(fā)生。在運(yùn)行時(shí)應(yīng)保證儲(chǔ)油罐的操作壓力不低于0.15kPa，且不高于呼吸閥的呼氣壓力。
