原油储罐VOCs治理技术的研究与应用

原油储罐VOCs治理技术的研究与应用

邵聪颖 王圣凯

第三采油厂

摘要：油田联合站一段/二段脱水系统主要采用沉降罐脱水的非密闭处理工艺，沉降罐中部分溶解气挥发升至罐的顶部，在温度变化及液位变化时，呼吸阀基本处于连续打开的状态，有一部分溶解气挥发至大气中，存在较大的油气挥发损耗和安全隐患。针对此项安全环保问题，通过连续式储罐挥发气增压回收技术实现任意排量下VOCs的有效治理，对于治理后的VOCs气体采取管道的形式与目前天然气管网连接，实现回收再利用。

关键词：原油储罐 VOCs 密闭集输 呼吸损耗

0引言

近年来，随着国家政策、法律、法规及相关规范的要求，油田加强了挥发性有机物污染治理工作的推进，对甲B、乙类储罐全部实现挥发性有机物有组织收集处理，大幅减少 VOCs 排放，以促进环境空气质量改善，为打赢蓝天保卫战做出贡献。但是，石化仓储企业存在甲 B、乙类介质种类多、占地范围广等问题，因此如何实现对这些储罐油气（VOCs）的安全、有效地收集显得至关重要。

1 储罐现状

第三采油厂共有联合站9座，原油储罐29具，除4具10000方浮顶罐外，其它25具均为拱顶罐，没有进行密闭处理，属于非密闭处理工艺，其主要功能为原油脱水沉降、低含水原油储存以及污水沉降，其中，原油沉降罐7具，采出水沉降罐8具，原油储罐10具。

2存在问题

2.1存在环保安全隐患

储罐内VOCs主要成分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环芳烃等，有些物质不仅会对人体造成直接损害，也会破坏大气生态环境，同时VOCs中含有的易燃易爆化合物，也给日常生产带来了安全隐患。2.2储罐呼吸损耗量大

生产过程中，VOCs 排放主要由“大呼吸”和“小呼吸”产生。其中，“大呼吸”主要由收发油产生，“小呼吸”主要是由于温度变化而产生的呼吸量，油气轻组分通过呼吸阀开关动作，维持罐内压力稳定，部分轻组分排入大气，储罐呼吸损耗量大，造成环境污染和能源浪费。

3治理技术

鉴于第三采油厂储罐非密闭需要治理的现状，选取连续式储罐挥发气增压回收技术在段一联合站1#储罐开展先导性试验。

该技术应用气相平衡原理，将储罐罐顶呼吸阀呼出的挥发气通过管道连接汇入油气挥发抑制回收系统。VOCs气量回收范围为0m³/d-1000m³/d。控制系统采用PLC和PID压力调节控制系统，操作系统可远程或者本地操作、运行稳定可靠。

3.1设备组成

系统包括罐顶压力检测部分和地面撬装设备部分。地面撬装设备由缓冲罐、压缩机、储气罐、氧气分析仪、电动调节阀、PLC控制系统等设备组成。

罐顶设备包括安装在呼吸阀与大罐之间，包括阻火器、压力变送器、罐顶连接三通、关断阀等设备，每个储罐罐顶压力变送器安装3个，采用3选2控制逻辑，以保证储罐安全。

地面撬装设备集成了入口缓冲罐、压缩机、出口分离器，调节阀、氧分析仪、控制系统等设备，地面所有设备采用安装在具备保温通风的站房上，以满足室外应用需求。

压缩机选用变频喷油螺杆压缩机，压缩机满足硫化氢的腐蚀。

氧分析采用磁氧分析仪原理，安装两个，采用2选2的控制逻辑，以保证上游和下游设备的安全。

控制系统需要采集压缩机的运行状态、各个原油储罐的压力、气相平衡管线各点的运行压力，氧气浓度、回收的气体量、补充气体量、气液两相分离器压力及液位、压缩机出口气平衡罐压力及液位等数据，并进行控制，同时上传画面至中控室，通过控制室进行远程的操作。

3.2技术原理

设备启动后，压缩机开始并持续工作，将负压罐中气体压缩至压力罐中，同时在压力罐与负压罐之间设置电动调节阀，通过PLC程序PID自动控制调节压力罐至负压罐的气体流量，以实现负压罐的压力调节。

通过检测大罐内部压力，当大罐压力高时，PID调节负压罐中的压力低于大罐，大罐中的挥发油气自然流入负压罐，负压罐中气体通过压缩及压缩至压力罐存储，当压力罐中的气体达到设定的管网压力后开启电磁阀将挥发挥发气体排放至天然气管网。

当检测到大罐内部压力低时，调节负压罐中的压力高于大罐，气体可通过负压罐返回至储罐。如果油气不够，可接通天然气进行补充。

通过以上两种动作状态始终维持储罐内部微正压环境和较高的油气浓度，以此到达油气地挥发抑制，储罐呼吸阀不动作，过量的油气均接入天然气管网，实现油气回收再利用，同时回收烃蒸汽中的冷凝液通过液体回收泵回收至污油池。

4现场应用

通过不断摸索与调整，储罐内部压力始终控制在25±10Pa，氧含量＜5%，2-9月份累计回收天然气3.07万方，实现了储罐VOCs的“零”排放。

5结论

（1）通过进口设置缓冲罐，采用的气相平衡原理具有一定的缓冲作用，减少了挥发油气的抽取，能够适用于挥发气量小、气量变化频繁工况。

（2）系统严格监控氧气浓度，当氧气超标时，系统自动切断，保护系统安全；同时设备本身采用防爆等安全性保障措施，上下游设备之间设置高压保护、低压保护、风险故障保护等安全保障措施，保证系统安全运行。

（3）能满足固定储罐VOCs治理的使用需求，实现了经济效益，还通过大罐内部压力、氧气含量的监控可实现大罐内部的安全监控，保证储罐安全。

参考文献：

1.潘彦杰.石化仓储企业常压储罐VOCs收集系统应用研究.生产质量.2022年第13期.48-50.

2. 巫红军.大补偿弹性机械密封在拱顶储罐VOCS治理中的应用.科学管理.2021年第7期.171-172，116.

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