浅析氮气在油品储运中的应用

浅析氮气在油品储运中的应用

王亚利,雷兆奇

中国汽车工业工程有限公司

摘要：氮气作为成本较低的惰性气体，在各个行业中都要一定的应用，特别是在工业制造中发挥着积极的作用。氮气作为无色无味的气体，氮气相比空气的密度更小，氮气在大气中占78%以上，是空气中组成的重要成本。氧气的化学性质较为懒惰，常温下很难与其他物质发生反应，因此具有保护气体的作用。

关键词：氮气；油品储运；应用效果

在油品储运的过程中，主要刺痒储油罐来储存各种石油产品。初灌直接与大气接触，储存介质中包括较轻组分，不可避免的会与大气中氧气接触，不仅会影响油品质量，还会对环境造成损坏，因此要提高油品储运质量，常用氮气密封技术来避免石油与空气的接触。

一、氮气在VOCs治理中的应用

（一）氮封系统的应用效果

油品储存VOCs的排放缺乏有效的管理，因此给生态环境和大气环境造成严重的影响。VOCs是形成颗粒物、臭氧的前体物，对气候会产生极大的威胁。根据研究可知，有机物是颗粒物的重要组成，占比在20%～40%左右，二次有机物在有机物中的占比大概为30%～50%左右，因此加强VOCs的治理有重要意义。油气从罐顶呼吸阀中排出不仅会造成资源浪费，也会对大气环境造成污染，因此进行回收治理需要尽快的做好规划管理。工业企业对常压储罐VOCs气体的治理，最关键的就是氮封系统。氮气作为惰性气体，氮封系统则是通过氮气的惰性特点来维持罐内压力的平衡，氮气的密度相比VOCs气体更轻，将管内的VOCs气体密封在氮气中，能够有效减少VOCs的排出量，达到保护环境的效果[1]。长期补充氮气能够使储油罐处于惰性状态，最关键的是能够保证储油罐的氧气含量不会超标，有效抑制硫化亚铁氧化的速度，以免氧化放热造成局部温度升高而发生自燃，不仅能够保护大气环境，还能提高油罐储存的安全性。氮气管网压力在0.4～0.5MPa之间，储油罐管顶采用气动切断阀来控制氮气，可以使储罐压力维持在0.2～0.4kPa之间，向储油罐内补充氮气在压力达到0.4kPa的时候停止注入，能够维持储油罐内外压力。

（二）氮气在油气回收系统热氮脱附中应用

VOCs气体的回收价值较高，部分企业会采用油气回收设施处理该气体。其中吸附罐通过储存活性炭来达到吸附、脱附的效果，部分VOCs的小分子会吸附在活性炭内壁或表面，活性炭吸附效果明显降低。活性炭储罐有两个，针对管进出口管线取样分析，当活性炭对非甲烷总烃的吸附力低于80%的时候，就要进行活性炭的热氮脱附再生。第一，热氮脱附前的操作流程。热氮脱附前要针对两个活性炭罐进行真空脱附处理，使用真空泵依次针对吸附罐进行抽真空处理，采用压力变送器来检测真空状态，维持真空状态后打开平衡阀到常压，然后关闭真空泵。机组停止后，关闭手动闸阀，避免油气持续进入到碳床中。确定冷凝机组阀门状态，通过手动排净储油罐中的冷凝液，关闭冷凝机的进出口阀门、冷凝旁的阀门等[2]。第二，吸附罐A热氮脱附操作流程。首先关闭吸附罐B氮气进入阀门、油气进口阀门、媳妇出口阀门等。打开吸附旁通阀门、吸附管油气进口蝶阀等。采用氮气加热器来加热碳床，观察吸附罐各层的温度，整体温度不可超过115℃。等待吸附罐碳床的温度达到80℃以上，保持热氮气吹扫1小时以上。然后使用氮气冷吹扫到碳床温度恢复到常温，热氮脱附完成后，将各阀门状态恢复到热氮脱附操作前。

（三）氮气在尾气燃烧中的应用

储油罐顶油气采用冷凝+吸附的回收处理技术，但该技术发展不够成熟，尾气排放不达标，通过研究发现尾气可以通过罗茨风机增压，然后作为原料输送到锅炉炉膛中进行焚烧。为了保证安全则实施HAZOP分析，以此控制氧含量。油气的氧含量是指氧气在VOCs中的占比，也是评估VOCs是否达到爆炸状态的重要指标。VOCs爆炸的三要素为可燃物、助燃物和火源，氧气就是主要的助燃物，若是氧气含量到了VOCs的12%～14%，则会造成爆炸和燃烧，因此要将氧含量控制在VOCs爆炸下限值的50%以下，才能避免发生燃烧或爆炸。

要在焚烧炉中输送油气，输送管中的氧气很容易超过要求，因此可以在送风机中输入氮气来降低氧含量。在输送油气的时候采用氧含量检测仪，一旦氧含量超出标准，输送油气出口设置紧急切断阀会自行关闭，排烟囱紧急切断阀就会打开，通过烟囱进入到大气中并且氮气切断阀会打开，氮气可以稀释VOCs[3]。氧含量在VOCs占比低于5%的时候，就要复位紧急切断阀，并且打开油气控制阀，在氮气的推动下降油气输送到焚烧炉中。

二、氮气在油品采集中的应用

油品采集是油品储运中的关键环节，保证采集的质量能够保证输送原料指标符合要求，还能保证产品的质量，针对储油罐进行氮封处理，因此罐顶很难进行采样。第一，用于化验的试样，要保证采集油品样本就有代表性。第二，储罐中的样品在静止状态下才可以进行采样。第三，采集上中下部位的样品，进行混合检验[4]。

油品具有蒸发性、腐蚀性的特点，根据企业油品储运的实际情况，采用氮气不容易与物质发生反应的特点进行在罐底安装采样器。借助清罐的机会进行罐壁改造，并且进行罐壁的开孔，分别在罐底不同部位焊接DN15短接带法兰。采样的时候要先采集上部样品，打开氮气控制阀8号，打开取样阀1号，用氮气将油品吹入到油罐中，吹扫30s后关闭氮气控制阀8号，打开采样前后阀门，将需要置换的油品进入罐内，采用进行CIA杨操作。氮气在油品置换中的应用，由于氮气不会与油品产生反应，因此可以达到完美的置换，保证油品的纯洁度和样品的代表性。

三、氮气在苯装车吹扫中的应用

苯是石油化工的基础原料，具有可燃性、挥发性、剧毒的特点，密度为0.88g/ml，无法溶于水且溶于有机溶剂，常温下为无色透明液体。苯具有低温不流动的特点，在极度寒冷的天气下会拥堵在管道中，因此要针对苯流动管道进行保温处理。苯的温度需要控制在7～40℃之间。氮气为惰性气体，根据氮气懒惰的特点以及长期工作经验，在鹤管前的管道中增加氮气吹扫工艺，苯操车安装完成后，打开氮气的第一道手阀并且打开放空阀，释放管道中的水分与杂质，保证苯的纯净度。然后打开第二道手阀释放管道内的压力，将暴露的充装管道与鹤管中的苯介质吹入到槽车中，避免对下次充装苯造成影响[5]。充装完成后，电液阀可以自动关闭，依次关闭电液阀前方的闸阀，氮气则可以单向吹扫槽车罐。相反方向由密封良好的阀门来阻隔，解决了氮气吹扫倒回储油罐的可能性，保证了苯可以正常的装车。

四、小结

    氮气为性质懒惰的惰性气体，在石油行业发展中发挥着积极的作用，氮气成本低且有一定的压力，对改善石油工业各企业的开放性生产造成的环境污染有积极的作用，不仅推动企业的生产效率和质量，还具有保护环境、加强排放管理的效果，保证企业的生产符合国家环保的要求，对促进我国经济的可持续发展有重要意义。由此可知，氮气在工业中应用价值较高，需要我们对其进行不断的研究，保证氮气在油品储运中发挥更多、更好的效果。

参考文献：

[1]李永武,安金楠,张志勇,吕新波,许培俊,张长杨.氮气在油品储运中的运用[J].山东化工,2022,51(16):167-169.

[2]钱长俊.试析油品储运蒸发损耗的归因及解决对策[J].石化技术,2018,25(01):221.

[3]杨敏.试析油品储运蒸发损耗的归因及解决对策[J].化工管理,2017(24):69.

[4]赵伟,杨培强.油品储运系统氮气密封技术[J].化工管理,2015(11):187.

[5]李少雄. 500万吨/年炼油厂油品储运损失分析及改进措施[D].华东理工大学,2014.