aspenfare-ne在火炬管网设计中的应用

aspenfare-ne在火炬管网设计中的应用

1火炬管网的压降在大型腐败厂中，为了及时处理每个装置正常排放的有害气体，如燃料、爆炸等，可以处理打开停车和事故时释放的大量气体，确保设备安全正常运行。一般来说，火炬驱放系统通常由乡镇开始。火炬系统是石油化工装置安全生产的必要措施火炬系统的设计计算是石油化工工艺设计的重要内容,主要包括确定各种工况下的排放负荷和计算排放管网压降。排放管网的压力降计算,是火炬管网管道直径选择和泄放装置选型的基础,是火炬系统设计成败的关键。由于火炬排放介质(工艺气体)的可压缩性,介质压力在管道中是随着流经管道长度的变化而不断变化的,其密度也随之变化,所以介质压降和流速之间的关系不能用简单流体阻力函数关系式表达。通常对单根火炬管道可采用常规的可压缩流体管道压降计算方法,以管道入口处为计算压降的起点,通过多次反复迭代试算可以计算出终点压力和管道压降;然而真实的火炬管网系统,往往会有多个装置同时泄放,这样由于互相间的影响(各股物流交汇处的压力必须相等),若仍以常规压降计算方法沿流体流动方向进行计算,会使本来就很繁琐的试差计算变得更加困难,甚至无法进行计算。这也一直是火炬排放管网设计的难点,国内常采用半经验半理论的方法进行设计,与实际情况相比较易出现较大偏差,给装置的运行带来诸多隐患。近年来国外学者2计算网络事务的原则2.1火炬管网放空数值测算根据等温流动方程,对于可压缩流体,有如下关系式:整理得:根据气体马赫数M的定义可知:摩擦系数f可由下式确定(需要迭代计算):计算出f后,结合式(3)(4)在给定泄放介质参数和泄放管道直径D、长度L的情况下,可求得在火炬管网中由于末端压力往往是一恒定值(即出口压力P当多股物流泄放时,混合后相关物性参数可由下式确定:M—气体马赫数;ρ—泄放介质密度,kg/m下标1、2表示泄放气体管道的特性参数;下标i表示第i股泄放气体的特性参数。2.2放空装置的设计结果火炬排放管网压降计算的步骤如下:(1)根据火炬排放管网连接情况,绘制管网简图,合理分段标注每个节点代号,以利于逐段分析计算;(2)确定各段火炬排放管流量W、泄放温度T、分子量Mg及绝热指数K;(3)根据常规方法估算各段管径(4)从火炬管网出口处或压力恒定处开始,根据公式(4)计算出口流体马赫数M(5)根据公式(5)(6)计算fL/D值,然后由公式(3)求得P(6)将下游管道的入口压力作为上游管道的出口压力,重复步骤(3)~(5),逐段计算至所有泄放装置,求取管网各部分的压力降;(7)根据计算得到的各泄放装置的出口压力和泄放装置的最大允许背压MABP(max.allowedbackpressure)来校核所有泄放装置(通常为安全阀)的设计选型。如果安全阀最大允许背压MABP小于出口处的压力,则应放大该泄放装置下游管道尺寸以减小背压;或改变安全阀型式使背压满足安全阀最大允许背压的要求;如果安全阀最大允许背压远大于出口处的压力,则可适当缩小该泄放装置下游管道尺寸以节省投资;如果安全阀最大允许背压接近且大于出口处的压力,则表明该管道尺寸合适,满足要求。3在火炬传感器设计中应用沥青路将应用3.1fli-工业模式的实现AspenFlare-net模拟软件可以帮助工程师完成单一或多重火炬系统的稳态设计、核算以及消除瓶颈分析,可以计算新火炬系统的最小管径或消除已有泄压网络的瓶颈。在控制压力和噪音时也可以用Flare-net对整个火炬系统进行调整。Flare-net具备了直观的工艺流程简图的操作环境,可以清晰、精确地呈现整个火炬网络。一个典型的火炬系统一般由若干相互连接的部分组成,其中包括:泄压阀、控制阀、管道、连接器(包括扩径、缩径、三通等)分离罐和火炬头等3.1.1流程图的输入(a)使用了图形用户界面;(c)物流数据可由ASPENPLUS、HYSYS等软件直接输入;(d)增强了工艺流程图的过程参数(如压力、温度、流量、马赫数、噪音等);(e)设计了出错报告,可以总结超出设计限制的情况。3.1.2该软件的主要功能(a)模拟火炬或放空系统;(e)多种工况管理,在单一的管网中允许多泄放源的管理。3.1.3管线的热传递(a)设计的约束条件包括允许的背压、马赫数、噪音等;(b)依照APIRP521在计算中可以选择排气尾管的额定流量和压降;(c)管线的热传递计算:在不绝热的情况下计算管线表面与环境的热传递;(d)用泄压阀和控制阀定义泄放源,可以选择设计参数,如允许的背压、泄压额定流量等;(g)火炬头的定义压降曲线。3.2低压火炬气排放源和排放背压火炬管网计算,实际上指的就是火炬管网的水力学计算。对于新建工厂,就是要确定管网中泄放设备出口管线、火炬支管和火炬总管的尺寸,使得管网中各处的压力与流速能够满足相关规范和项目规定。对于改建或扩建项目,则是根据现有管网,计算管网中压力和流速,从而评估原有火炬管网中的管线是否够用。如果存在问题,而修改已有管线比较困难时,就要考虑如何通过设计减小泄放量,尽可能利用原有管线的能力。下面介绍一个在改扩建项目中,利用Flare-net评估原有火炬管网系统是否够用的实例。某石油炼化一体化公司的一个原低压火炬系统的设计工况见表1。此低压火炬系统用Flare-net模拟的简图及结果见图1。从表1和图1的核算结果可知:设计工况下,聚乙烯装置(PE)的界区出口压力为1.1658bar,界区处排放背压为1.15368bar,聚丙烯装置(PP)的界区出口压力为1.1658bar,界区处排放背压为1.1427bar,该火炬系统的两套排放源的排放出口压力均大于各自的排放背压,即说明事故工况下该火炬系统的两套排放源装置均可安全泄压,该火炬系统的设计是合理的。同时,该火炬系统的两套排放源同时排放时的排放量为10721+2172=12893kg/h,LP-C火炬系统的设计能力即处理能力为14000kg/h,LP-C火炬系统的设计能力有余量1107kg/h(14000-12893kg/h)。现该公司的另一装置(乙烯装置)由于改扩建的原因,有一低压火炬气需要排放,其条件见表2所示。根据新增低压火炬气的装置界区出口压力,利用图1所示的原聚烯烃低压火炬系统的Flare-net(Version2006.5)计算模型,根据配管专业推荐的接入位置,对火炬系统的压降和背压进行核算,核算结果见表3。此时低压火炬系统用Flare-net模拟的简图及结果见图2。从表3和图2的核算结果可知,乙烯装置安全泄放的低压火炬气排放至低压火炬系统后,聚乙烯装置(PE)的排放背压从原来的1.15368bar上升到1.15566bar,聚丙烯装置(PP)的排放背压从原来的1.14270bar上升到1.14471bar,两套装置的排放背压均略有上升,但此两套装置的排放背压(聚乙烯装置的排放背压1.15566bar,聚丙烯装置的排放背压1.14471bar)均小于各自对应的装置界区出口压力(聚乙烯装置的界区出口压力1.1658bar,聚丙烯装置的界区出口压力为1.1658bar,乙烯装置安全泄放的低压火炬气界区出口压力1.1958bar也大于其排放背压1.07865bar)。同时,该火炬系统的原两套排放源和新加排放源同时排放时的排放量为10721+2172+500=13393kg/h,而LP-C火炬系统的设计能力即处理能力为14000kg/h,LP-C火炬系统的设计能力仍有余量607kg/h(14000-13393kg/h)。上述计算结果表明,该低压火炬系统即使在三套装置同时发生事故泄放工况时,也能完全满足安全泄压要求。所以在不改变原有火炬系统管网管线的基础上,根据配管专业推荐的接入位置,该股新增低压火炬气接入原低压火炬系统是可行的。4火炬系统管网的核算本文介绍了AspenFlare-net软件在火炬管网设计分析中的计算原理和计算步骤,并简要介绍了软件的主要特性、主要功能和软件的计算选项等。通过对一改扩建项目中新增的低压火炬排放气排放至原低压火炬系统进行火炬管网压力降核算分析,核算结果表明原火炬系统管网无需任何改造,即可满足改扩建后新增加的低压火炬气的安全排放要求。式中各符号含义如下:A—管道截面积,mf—摩擦系数;D—管道直径,m;u—气体流速,m/s;L—管道当量长度,m;uε—管道粗糙度,m;Mg—气体分子量;µ—泄放介质黏度,cP;P—气体压力,kPa;R—通用