石油化工企业可燃性气体排放系统设计规范（正文）

中华人民共和国石油化工行业标准SH 3009-2010替代 SH 3009-2001石油化工企业可燃性气体排放系统设计规范Design specification for combustible gas discharge system in petrochemical engineering2010-xx-xx 发布 2010-xx-xx 实施中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布SH 3009-20102目 次1 范围 .42 规范性引用文件 .43 一般规定 .44 全厂可燃性气体排放系统的设置 .44.1 全厂可燃性气体排放系统的设置原则 .44.2 可排入全厂可燃性气体排放系统的气体 .54.3 不应排入全厂可燃性气体排放系统的气体 .54.4 全厂可燃性气体排放系统管网的设置要求 .54.5 火炬的设置要求 .65 设计排放条件的确定 .65.1 工艺装置的可燃性气体排放条件 .65.2 多套工艺装置可燃性气体排放量叠加原则 .66 全厂可燃性气体排放系统管网 .76.1全厂可燃性气体排放系统管网工艺设计 .76.2 管道布置要求 .87 分液及水封 .97.1 分液 .97.2 水封 .138 高架火炬 .168.1允许热辐射强度 .168.2 火炬头及火炬本体 .178.3 火炬高度的确定 .188.4 点火设施 .218.5 防止回火措施 .229 地面火炬 .229.1 地面火炬的设计原则 .229.2 封闭式地面火炬 .239.3 开放式地面火炬 .2410 火炬气回收 .24用 词 说 明 .26SH 3009-20103前 言本规范是根据国家发展和改革委员会办公厅“关于下达 xxxx年行业标准项目补充计划的通知”（发改办工业xxxxxxxx 号） ，由中国石化工程建设公司对原 SH 3009-2001石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范进行修订完成。本规范共分 10章，主要内容包括全厂可燃性气体排放系统的设置原则、可 燃 性 气 体 排 放量 的 叠 加 原 则 、 高 架 火 炬 及 地 面 火 炬 的 设 置 要 求 、 全厂可燃性气体排放系统管网及火炬设施的工艺设计、火炬气回收及其它等。本规范与 SH 3009-2001石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范相比，主要变化如下：删除了燃料气系统的有关内容，标准名称更改为石油化工企业可燃性气体排放系统设计规范 ；修改了全厂可燃性气体排放系统的设置原则、可燃性气体排放系统管网水力计算公式、分液罐和水封罐的计算方法、火燃长度计算公式及火炬高度的计算方法等；增加了火炬的设置要求、多 套 工 艺 装 置 可 燃 性 气 体 排 放 量 叠 加 原 则 、 地面火炬及火炬气回收等规定。本规范由中国石油化工集团公司储运设计技术中心站管理，由中国石化工程建设公司负责解释。本规范在实施过程中，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料提供给管理单位和主编单位，以便今后修订时参考。管理单位：中国石油化工集团公司储运设计技术中心站通讯地址：河南省洛阳市中州西路 27号邮政编码：471003电 话 真编单位：中国石化工程建设公司通讯地址：北京市朝阳区安慧北里安园 21号邮政编码：100101参编单位：中国石化集团洛阳工程公司中国石化集团上海工程公司中国石化集团宁波工程公司中国石化集团青岛安全工程研究院主要起草人：赵广明 李凤奇 韩 钧 孟庆海 钱徐根本规范 1989年发布，2001 年第一次修订，本次为第二次修订。SH 3009-20104石油化工企业可燃性气体排放系统设计规范1 范围本规范规定了石油化工厂、炼油厂可燃性气体排放系统的设计要求。本规范适用于石油化工厂、炼油厂可燃性气体排放系统新建工程的设计。扩建、改建的工程设计可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。GB/T 13021 制定地方大气污染物标准的技术方法GB 150 钢 制 压 力 容 器GB 50160 石 油 化 工 企 业 设 计 防 火 规 范3 一般规定3.1 不宜考虑不可抗拒因素引起事故对排放系统排放量的影响。3.2 当装置采用自动控制连锁减排系统时，应至少考虑一个最大排放量连锁失效对排放系统排放能力的影响。3.3 各类液体不得排入全厂可燃性气体排放系统。3.4 含有沥青、渣油、粉末或固体颗粒的可燃性气体排放前，应在装置内分离处理。3.5 高于常温并含有碳五以上烃类或水蒸汽的可燃性气体排出装置之前，应经分液罐分液，对于含有粉尘和固体颗粒物的排放气体应进行除尘处理。3.6 装置内应有自行吹扫可燃性气体和排放的措施。3.7 设计全厂可燃性气体排放系统时，装置内外宜统一进行水力计算及应力计算。3.8 全厂可燃性气体排放系统宜在下列各处设置取样点：a) 装 置 可 燃 性 排 放 气 体 进 入 排 放 总 管 前 ；b) 可 燃 性 排 放 气 体 进 入 火 炬 前 ；c) 可 燃 性 排 放 气 体 进 入 气 柜 前 。4 全厂可燃性气体排放系统的设置4.1 全厂可燃性气体排放系统的设置原则SH 3009-201054.1.1 保证工艺装置、压力储罐等设施发生各种事故时可燃性气体能顺利排放。4.1.2 保证可燃性气体排放系统本身能安全运行。4.1.3 回收利用在正常生产条件下排放的可燃性气体。4.2 可排入全厂可燃性气体排放系统的气体4.2.1 下列不同来源的气体可排入全厂可燃性气体排放系统：a) 装 置 无 法 利 用 而 必 须 排 出 的 可 燃 性 气 体 ；b) 事 故 泄 压 或 安 全 阀 排 出 的 可 燃 性 气 体 ；c) 开 停 工 及 检 修 时 排 出 的 可 燃 性 气 体 ；d) 液 化 石 油 气 泵 等 短 时 间 间 断 排 出 的 可 燃 性 气 体 ；e) 生 产 装 置 、 容 器 等 排 出 的 有 毒 有 害 气 体 。4.2.2 热值低于 7880 kJ/Nm3的气体，在排入全厂可燃性气体排放系统前，应进行热值调整。4.3 不应排入全厂可燃性气体排放系统的气体4.3.1 下列气体不应排入全厂可燃性气体排放系统，应排入专用的排放系统或另行处理：a) 能 与 可 燃 性 气 体 排 放 系 统 内 的 介 质 发 生 化 学 反 应 的 气 体 ；b) 易 聚 合 、 对 排 放 系 统 管 道 的 通 过 能 力 有 不 利 影 响 的 可 燃 性 气 体 ；c) 含 氧 量 大 于 2%（ v%） 的 可 燃 性 气 体 ；d) 剧毒介质或含有腐蚀性介质（如酸性气）的气体；e) 在 装 置 内 处 理 比 排入全厂可燃性气体排放系统更经济、更有利于安全的 可燃 性 气 体 ；f) 最 大 允 许 排 放 背 压 较 低 ， 排 入 全 厂 可 燃 性 气 体 排 放 系 统 存 在 安 全 隐 患的 气 体 。4.3.2 全厂只有个别装置排放少量剧毒介质或含有腐蚀性介质的气体时，宜在装置内设处理设施。4.4 全厂可燃性气体排放系统管网的设置要求4.4.1 由液相蒸发或安全阀排出的介质因减压而使温度低于 0 的可燃性气体，其排放管道在低温可燃性气体升温至 0 之前，不应接入含有水分的可燃性气体排放系统管网。4.4.2 可能产生化学反应的可燃性气体不能合用一个排放系统管网。4.4.3 硫化氢气体应自设一个排放系统管网。4.4.4 排放可燃性气体的装置多、排放量大、排放压力有较大差别时，应进行技术经济比较，在满足各种排放工况的条件下，可设置两个或多个不同压力的排放系统管网。SH 3009-201064.4.5各装置在紧急事故时排入可燃性气体排放系统管网的可燃性气体，在装置边界处的压力不宜低于 0.15 MPa。4.5 火炬的设置要求4.5.1 能同时检修的工艺装置，宜共用一个火炬。4.5.2大型炼油、化工一体化项目宜按炼油和化工区分别设置火炬，当火炬筒体采用可拆卸式设计方案时，炼油和化工火炬可共架安装。4.5.3 大型炼油和石油化工厂设置的火炬不宜少于 2个。当全 厂 可燃性气体排放系统中设置的油气回收设施不能完全回收装置正常生产所排放的可燃性气体时，且该排放系统所对应装置组的检修周期大于 2年的，可设置备用火炬或小型操作火炬。4.5.4 在满足可燃性气体安全排放的前提下，为方便火炬检修，几座火炬之间可进行切换操作；火炬之间的切换连通管道应设置在水封罐前，并应设置双切断阀及盲板。4.5.5 应根据安全分析和技术经济比较确定两座或多座火炬是否采用共架安装。5 设计排放条件的确定5.1 工艺装置的可燃性气体排放条件5.1.1 每个装置的排放条件应包括下列工况：a) 工 艺 装 置 开 工 、 停 工 ；b) 火 灾 事 故 ；c) 停 水 、 停 电 及 蒸 汽 、 仪 表 空 气 供 应 中 断 等 公 用 工 程 事 故 ；d) 其 它 事 故 。5.1.2 每种排放工况应提供下列数据：a) 气 体 组 成 ；b) 装 置 边 界 处 的 气 体 温 度 ；c) 装 置 边 界 处 的 最 大 允 许 背 压 ；d) 气 体 流 量 ；e) 流 量 -时 间 曲 线 。5.2 多套工艺装置可燃性气体排放量叠加原则5.2.1 同一事故引起全厂或几个装置排放时，应对各装置的排放“流 量 -时 间 曲 线 ”进行叠加，取最大值为该事故时的最大排放量。如无法取得排放流量-时间曲线，则按照如下叠加原则确定各排放系统和全厂最大排放量：a.全 厂 最 大 排 放 量 不 考 虑 所 有 装 置 均 同 时 最 大 量 排 放 ；b.每个排放系统在同一事故中的最大排放量，按排放量最大装置排放量的 100%与SH 3009-20107其余装置排放量的 30%计算（体积流量） ，但不应低于该系统中两个不同装置最大排放单点的总量；c.按上述原则对不同的事故排放量分别叠加后，应取其中总排放量（体积流量）的最大值为该排放系统的设计排放量；d. 排放量最大装置排放量的 100%与全厂其余装置排放量的 30%之和（质量流量）作为确定火炬高度及火炬安全区域的设计排放量；e. 按 上 述 叠 加 原 则 对 应 的 加 权 平 均 温 度 、 加 权 平 均 分 子 量 及 加 权 平 均 组 成作 为 火 炬 及 管 道 的 其 它 设 计 参 数 。5.2.2不考虑同时发生两种事故。6 全厂可燃性气体排放系统管网6.1全厂可燃性气体排放系统管网工艺设计6.1.1应从火炬头开始反算全厂可燃性气体排放系统管网各节点的排放背压，以校核各节点的背压是否低于允许背压；管道摩阻损失采用等温流动方程计算，见式（6-1） 。式中：水力摩擦系数；f管道当量长度，m；L管道内径，m；d管道出口马赫数；aM管道入口压力，kPaa；1p管道出口压力，kPaa。2水力摩擦系数按式（6-2）计算：式中：管道绝对粗糙度，m；e雷诺数。R管道出口马赫数按式（6-3）计算：式中：)16(ln12122 ppMdfLa )26(Re1020105.36df )36(1023. 5.025 MkZTdpqMmaSH 3009-20108气体质量流量， kg/h；mq气体压缩系数；Z排放气体的绝热指数；k绝对温度，K；T气体分子量。M6.1.2如果管网处于高压状态，局部管网的流速可能达到音速，应采用式（6-4）校核流动是否处于临界状态。判断： 亚音速流动状态；2pcrital音速流动状态，此时 = 。itl2pcrital式中：临界压力，kPaa。critalp6.1.3 可能出现凝结液的可燃性气体排放管道末端的马赫数不宜大于 0.5。6.1.4 气体压缩系数取相对分段计算的平均值。6.1.5 全厂可燃性气体排放系统管网应保持 11.47kPa 正压，为保持正压宜采取下列措施：a.管网干管的起始端、支线的装置边界切断阀后宜设 DN20燃料气补充管，装置检修期间手工开启；b.管网干管宜每 1000m设置一个自动补充燃料气设施，补充燃料气的管径宜大于等于 DN50。6.2 管道布置要求6.2.1 可燃性气体排放管道的敷设应符合下列要求：a.管道应架空敷设；b.管道应采用 型补偿器进行热补偿，且补偿器宜水平安装；c.管道坡度不应小于千分之二，管道应坡向分液罐、水封罐；管道沿线出现低点，应设置分液罐或集液罐；d.管道支管应由上方接入总管，支管与总管应成 45斜接；e.管道公称直径大于等于 DN600时，不论是否保温均应设管托或垫板；管道公称直径大于等于 DN800时，滑动管托或垫板应采用聚四氟乙烯摩擦副型；f.管道有震动、跳动可能时，应在适当位置采取径向限位措施。6.2.2 可燃性气体排放管道应设吹扫措施。吹扫介质应优先选用氮气，无氮气时也可)46(103. 5.025 MkZTdqmcritalSH 3009-20109选用蒸汽，使用蒸汽吹扫时应控制管道温度小于等于 120 。6.2.3 可燃性气体排放管道应进行应力计算，应力计算温度应符合下列规定：a.高温排放管道应取各项排放条件中的最高排放温度；b.常温排放管道采用蒸汽吹扫时取 120 。6.2.4 有凝结液的可燃性气体排放管道对固定管架的水平推力，不应小于表 6.1的数值。当固定管架上有几根有凝结液的可燃性气体排放管道时，水平推力的作用点应分别考虑，推力值不应叠加。表 6.1 固定管架水平推力管道公称直径，mm 固定管架的推力，t200 1.9250 2.3300 3.2400 5.7500 9.06001000 13.01000 15.06.2.5 排放管道中的可燃性气体温度低于-20 时，管子材质应选用耐低温材料。6.2.6 排放管道中凝结液的凝固点等于或高于该地区最冷月平均温度在 10 以内时，宜对管道进行保温；凝结液的凝固点高于该地区最冷月平均温度 10 以上时，管道应进行保温并设伴热措施。6.2.7 分期投产的可燃性气体排放管道在前期设计时，应预留后期管道的敷设位置及有关接口，接口嘴子应设阀门配法兰盖或法兰配法兰盖。6.2.8 当可燃性气体排放温度大于 60时，水封罐之前的可燃性气体排放管道应按GB150进行抗负压设计，最低负压应大于等于 30kPa。6.2.9 水封罐前的管道设计压力不得低于分液罐的设计压力,水封罐后的管道设计压力不得低于水封罐的设计压力。7 分液及水封7.1 分液 7.1.1排放总管进入火炬前应设置分液罐。7.1.2含凝结液的可燃性气体排放管道宜每 10001500m 进行一次分液处理。SH 3009-2010107.1.3凝结液应送入全厂轻污油罐或生产装置进行回收利用。7.1.4对于含有在环境温度下呈固态或不易流动液体组分的火炬排放气的分液罐应设置必要的蒸汽加热设施。7.1.5计算分液罐尺寸时，被分离液滴直径宜取 600m。7.1.6分