碼頭油氣回收工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

碼頭油氣回收工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)王媞;孫紅彥【摘要】在易揮發(fā)的油品及石油產(chǎn)品裝船過程中會從油艙內(nèi)排出油氣,工程項(xiàng)目的環(huán)境影響報(bào)告書已經(jīng)越來越明確要求要有相應(yīng)的措施回收這些排出的油氣,減少對大氣環(huán)境的污染，但這些油氣回收技術(shù)目前并不十分完備.本文以中委合資廣東石化2000萬t/a重油加工工程產(chǎn)品碼頭工程為例，對碼頭油氣回收工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析.【期刊名稱】《水運(yùn)工程》【年(勤期】2014(000)002【總頁數(shù)】4頁(P104-107)【關(guān)鍵詞】碼頭;吸收+膜分離;油氣回收【作者】王媞孫紅彥【作者單位】中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司廣東廣州510230;中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州510230【正文語種】中文【中圖分類】U656.1+32目前環(huán)保要求越來越高，要求介質(zhì)密閉裝船，杜絕無組織廢氣排放，將無組織廢氣改為有組織廢氣［1］。因此國內(nèi)很多石油化工碼頭準(zhǔn)備改造加裝油氣回收裝置［2］，對裝船過程排出的油蒸汽進(jìn)行回收處理，以達(dá)到國家環(huán)保部門要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。本文以中委合資廣東石化2000萬t/a重油加工工程產(chǎn)品碼頭工程為例，對該碼頭油氣回收工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。1碼頭油氣回收1.1項(xiàng)目概況本工程共建設(shè)8個液體泊位（1#~8#）和2個固體泊位（9#~10#），液體泊位包括5萬噸級（結(jié)構(gòu)為10萬噸級）1個、3萬噸級2個、1萬噸級2個、5000噸級3個，固體泊位包括2萬噸級1個、5000噸級1個，用于煉廠產(chǎn)品裝船或原料卸船。1#~8#液體泊位布置見圖1,各液體泊位裝卸的品種見表1。表1各液體泊位裝卸品種情況泊位號裝卸貨種泊位噸級/DWT最大裝船量/（「h-1）1#汽油、柴油、航煤5萬5萬20002#汽油、柴油3萬3萬14003#汽油、柴油3萬3萬14004#汽油、柴油、航煤1萬1萬10005#汽油、柴油、瀝青、正丁醇、混合二甲苯1萬1萬10006#汽油、柴油、瀝青500050008007#汽油、柴油、甲醇、辛醇500050008008#LPG、汽油、柴油50005000800裝船最大船型/DWT圖11#~8#液體泊位平面布置1.2設(shè)計(jì)參數(shù)1.2.1回收貨種根據(jù)本工程環(huán)境影響報(bào)告書的相關(guān)要求，本工程油氣回收貨種為：汽油和混合二甲苯。1.2.2油氣回收裝置處理量根據(jù)各泊位貨種安排和運(yùn)量，綜合考慮各泊位最大靠泊船型、各泊位同時靠船的可能性以及庫區(qū)裝船泵配置情況，以及本工程環(huán)境影響報(bào)告書的相關(guān)要求，確定汽油裝船過程中的油氣處理規(guī)模為4600N-m3/h，混合二甲苯裝船過程的油氣處理規(guī)模為700N?m3/h。1.2.3油氣排放指標(biāo)根據(jù)本工程環(huán)境影響報(bào)告書中對油氣回收裝置的廢氣排放的標(biāo)準(zhǔn)要求按照GB20950—2007《儲油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和DB44/27—2001《廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物排放限值》（與GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求相同）。碼頭設(shè)計(jì)油氣回收系統(tǒng)后，預(yù)期達(dá)到以后排放指示：1）汽油油氣排放指標(biāo)：尾氣排放濃度＜25g/m3;油氣處理效率295%。2）混合二甲苯排放指標(biāo)：混合二甲苯＜70mg/m3。1.3油氣回收工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.3.1油氣回收系統(tǒng)碼頭油氣回收系統(tǒng)主要由4個單元組成，分別是油氣回收氣相臂、船岸對接安全模塊（DSS）、集氣管道和油氣回收裝置（VRU）。當(dāng)船靠岸后，將油輪上油氣回收的對外接口與碼頭氣相回收臂相連，經(jīng)船岸對接安全模塊（DSS）后進(jìn)入碼頭集氣總管，最終將油氣輸送至油氣回收裝置（VRU）進(jìn)行回收。1.3.2碼頭氣相回收臂汽油及混合二甲苯裝船產(chǎn)生的油氣需經(jīng)船上的氣相接口與碼頭輸氣臂相連接后，輸送至油氣回收裝置處理。因此，每個接卸點(diǎn)均需配置1臺氣相臂。1#~5#泊位各配置1臺12”電液動裝卸臂，6#~8#各配置1臺8”電液動裝卸臂，裝卸臂由制造廠裝配絕緣法蘭，配帶聲光報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)船舶即將漂移超過允許范圍，聲光報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警，提醒操作工人采取相應(yīng)措施，避免事故發(fā)生。1.3.3船岸對接安全模塊1）船岸對接安全模塊配置的目的。不同于液相管道，氣相管道中是油品和蒸氣且混有其它氣體（甚至氧氣），油氣的濃度有可能在爆炸極限范圍內(nèi)，因此氣相管道的安全要求應(yīng)高于液相管道。油氣是一種高危物質(zhì)，油氣的燃燒或爆炸蔓延是極其迅速的。船岸對接安全模塊能夠?qū)赡芎鸵呀?jīng)發(fā)生的爆炸和燃燒做出第一時間的阻斷，防止船側(cè)或岸側(cè)的事故蔓延至另一端。因此碼頭油氣回收裝置前需設(shè)置船岸對接安全模塊，其目的是監(jiān)測裝船過程中油氣的壓力、溫度等值，并對超出值做出反應(yīng)，包括直接切斷油氣輸送和調(diào)整油氣輸送，防止安全事故的發(fā)生。2）船岸對接安全模塊的配置及要求。船岸對接安全模塊根據(jù)裝卸點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行布置，即每一個裝卸點(diǎn)都需要單獨(dú)配置一套船岸對接安全模塊，位于氣相臂后側(cè)。本工程共需配置8套船岸對接安全模塊。每套模塊主要包括真空壓力安全閥、止回閥、籃式過濾器、阻爆器、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，另夕卜還配有壓力傳感器、壓差傳感器、溫度檢測等儀表，在安全方面需達(dá)到IMOMSC/Circ.677、IMOMSC/Circ.1009及USCG33CFR154SubpartE的要求。3）船岸對接安全模塊各組成設(shè)備的作用。船岸對接安全模塊在入口配有真空壓力安全閥，可以保護(hù)船艙壓力在安全范圍之內(nèi)。船岸對接安全模塊內(nèi)配有過濾器，可以避免油氣中的雜質(zhì)對阻爆器的不良影響，然后油氣會在經(jīng)過阻爆器后進(jìn)入下一個裝置。船岸對接安全模塊出口配有阻爆器，可以避免意外危險(xiǎn)擴(kuò)散。在船岸對接安全模塊中，阻爆器主要起阻隔火焰的作用，一旦船岸對接模塊或者后續(xù)的油氣處理系統(tǒng)發(fā)生火險(xiǎn)，該阻爆器可以起到保障后續(xù)油氣處理系統(tǒng)或者前置船岸對接模塊的安全，阻止風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步擴(kuò)散。船岸對接安全模塊內(nèi)部設(shè)置了具有故障自動關(guān)閉功能的調(diào)節(jié)閥門，在異常工況下能及時切斷集氣管路，正常工況時能配合自控系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥門開度，實(shí)現(xiàn)對船艙壓力控制。船岸對接安全模塊采用全自動控制系統(tǒng)，每個控制環(huán)節(jié)都有數(shù)據(jù)采集，采集到的這些數(shù)據(jù)都可以反饋到整個碼頭油氣回收系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)中去，再由自動控制系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，判斷系統(tǒng)的運(yùn)行情況。由于船岸對接安全模塊距船艙距離較近，壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠直接反應(yīng)油艙壓力。壓力監(jiān)測信號送至PLC控制柜，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整壓縮機(jī)。壓力應(yīng)在一定的適合范圍內(nèi)，壓力過高可能引起船艙呼吸閥或者船岸對接安全模塊的真空壓力安全閥開啟排放油蒸氣。壓力過低則不能順利地將油氣送至油氣回收裝置。所有監(jiān)測儀表及設(shè)備均采用雙配置，保證監(jiān)測值的準(zhǔn)確性。船岸對接安全模塊和油氣輸送系統(tǒng)均設(shè)置緊急切斷閥。同時在船岸對接安全模塊系統(tǒng)中配備有真空壓力安全閥，可以保證在電氣故障情況下，利用機(jī)械原理保證船艙壓力不超過允許值（圖2）。圖2碼頭船岸對接安全模塊1.阻爆器；2.過濾器；3.壓力真空閥；4.調(diào)節(jié)閥1.3.4油氣集氣總管本工程由于油氣回收裝置設(shè)置在陸域，距離碼頭裝卸點(diǎn)較遠(yuǎn)，集氣管較長，所以在進(jìn)入下一個模塊前，需設(shè)置過濾器、阻爆器、切斷閥，以保障油氣處理模塊中設(shè)備的安全。1.3.5油氣回收裝置本工程將油氣回收裝置布置在碼頭引橋和陸域連接處?；厥盏慕橘|(zhì)為汽油、混合二甲苯，擬設(shè)置兩套油氣回收裝置對以上2種介質(zhì)分別進(jìn)行回收，回收后的介質(zhì)經(jīng)各自的回液管道送回后方庫區(qū)儲油罐，由于回收的量相對于汽油量極小，對汽油的品質(zhì)不產(chǎn)生影響。本工程油氣回收方案為膜法油氣回收［3］，主要是貧油吸收+膜分離。需采用2套膜法油氣回收單元裝置，對汽油、混合二甲苯裝船過程排放的油氣分別處理，處理后達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。1）汽油油氣回收裝置。油氣進(jìn)入回收裝置首先經(jīng)過液環(huán)壓縮機(jī)，該模塊還設(shè)置壓力監(jiān)測、溫度監(jiān)測等儀表。該模塊主要作用是將收集到的油氣輸送至油氣回收裝置進(jìn)行處理。壓縮機(jī)采用變頻控制方式，可以根據(jù)實(shí)際工況信號來控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)油氣流量，再配合船岸對接模塊對船艙壓力準(zhǔn)確控制，實(shí)現(xiàn)了油氣的安全輸送。在裝船過程中，進(jìn)入膜法油氣回收系統(tǒng)中的汽油蒸汽/空氣的混合物，經(jīng)液環(huán)壓縮機(jī)加壓至操作壓力（通常為2~2.3barg）。壓縮后的氣體與環(huán)液一同進(jìn)入噴淋塔中部。在塔內(nèi)可將環(huán)液與壓縮氣體分離。氣態(tài)的油氣在塔內(nèi)由下向上流經(jīng)填料層與自上而下噴淋的液態(tài)汽油對流接觸，液體汽油會將大部分油氣吸收，形成地富集的油品。富集的油品包括噴淋液體汽油和回收的油氣，在壓力的作用下返回汽油貯罐。剩下的油氣/空氣混合物以較低的濃度經(jīng)塔頂流出后進(jìn)入膜分離器。膜分離器由一系列并聯(lián)的安裝于管路上的膜組件構(gòu)成（數(shù)量取決于裝置的設(shè)計(jì)產(chǎn)量）。真空泵在膜的滲透側(cè)產(chǎn)生真空，以提高膜分離的效率。膜分離器將混合氣分體成兩股含有少量烴類的截留物流和富集烴類的滲透流。凈化的截留物流濃度低于排放標(biāo)準(zhǔn)可以直接排入大氣。滲透流循環(huán)至膜法油氣回收系統(tǒng)（VRU）的壓縮機(jī)入口，與收集的排放油氣相混合，進(jìn)行上述循環(huán)。如上所述，汽油的回收是在噴淋塔中完成的。一是因?yàn)檎羝麕?，二是因?yàn)闈B透物流再循環(huán)造成的物流富集。這就導(dǎo)致進(jìn)入噴淋塔的物流為兩相流：烴蒸汽和液態(tài)烴。系統(tǒng)利用罐區(qū)內(nèi)的液體汽油作為壓縮機(jī)的密封液和吸收塔的吸收劑，不會造成二次污染。由罐區(qū)進(jìn)入油氣回收系統(tǒng)的一定質(zhì)量的液體汽油，經(jīng)過噴淋吸收后，以較多的質(zhì)量流量流出油氣回收系統(tǒng)。這樣，實(shí)現(xiàn)了油氣的回收，而且對油品的品質(zhì)沒有影響。經(jīng)過上述油氣回收裝置處理后排放的油氣濃度＜25g/m3。2）混合二甲苯油氣回收裝置。混合二甲苯油氣回收處理的工藝流程與汽油回收工藝流程不同處在于，在后端需增加凈化處理系統(tǒng)，采用變壓吸附單元（PSA），主要是為了達(dá)到GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后排放的混合二甲苯油氣濃度<70mg/m3。1.3.6油氣回收裝置外工藝由于本油氣回收裝置需要采用貧油對油氣回收裝置的吸收塔從頂進(jìn)行噴淋吸收回收的油氣分子，需要給油氣回收裝置提供低標(biāo)號的汽油作為貧油。貧油供應(yīng)需由后方庫區(qū)考慮，其用量為240m3/h，入口壓力約0.3barg，溫度為30°C。從油氣回收裝置析出富油通過富油泵送回后方庫區(qū)。2結(jié)語1）碼頭油氣回收系統(tǒng)主要由4個單元組成，分別是油氣回收氣相臂、船岸對接安全模塊（DSS）、集氣管道和油氣回收裝置（VRU）;2）碼頭上需設(shè)置船岸對接安全模塊；3）當(dāng)油氣回收裝置距離碼頭裝卸點(diǎn)較遠(yuǎn)時，在油氣回收裝置