浅谈可燃性气体排放系统在石化企业中的应用

浅谈可燃性气体排放系统在石化企业中的应用

随着大型化工机械的开发，复杂的原油系数得到提高，相邻氢装置的能力得到提高，高硫原油在国外进行了大量加工。在紧急情况下，进入1000万吨或3000万吨火力单胞的项目的紧急排放量超过1000吨，这增加了火力单胞的运营压力。如广西石化火炬设计泄放量达到999.57t/h。如果企业进一步发展,势必进行新改扩建工作,装置泄放量的进一步增加严重影响火炬运行的安全性,因此对火炬系统进行合理配置非常重要。火炬系统设计方案按照石化行业标准SH3009的规定,生产装置无法利用而必须排出的、事故泄压或安全阀排出、开停工及检修时排出、液化石油气泵等短时间间断排出的可燃性气体,生产装置、容器等排出的有毒有害可燃性气体,可进入全厂可燃气排放系统。热值低于7880kJ/m其它气体应排入专用的排放系统或另行处理,如:能与可燃性气体排放系统内的介质发生化学反应的气体;易聚合、对排放系统管道通过能力有不利影响的、氧气含量大于2%(体积分数)的可燃性气体;剧毒介质(如氢氰酸)或腐蚀性介质(如酸性气)的气体;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;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。我国现行的火炬系统设计规范要求:建立共用高架火炬并与装置自行处理的不能排入火炬的气体专用排放系统相结合。这就出现了炼厂火炬如何配置的问题。火炬的安全距离国内火炬一般设有高、低压、酸性火炬。全厂各装置排放的炼厂气均由该系统最后处理。火炬与其它设施要求120m的安全距离;另外原规范还要求与石油化工厂内部生产装置的允许热辐射强度应小于等于3.40kW/m火炬类型对发生火灾或放电作为在炼油或石油化工装置中安全、有效地排放释放出的气体或液体的设施,火炬系统能否正常运转,对装置出现火灾或断电等紧急状况时,防止装置由于生产中断而造成灾难至关重要。火炬类型一般分为高架火炬、地面火炬和坑式火炬。高架火炬适用于排放量大的情况。地面火炬分为封闭式和敞开式两种。封闭式地面火炬筒体粗短、无烟、没有光污染且采取隔音围墙降噪无声燃烧,最大处理能力约为130t/h。坑式火炬在炼化企业不常用安全防护距离地面火炬1998年我国从国外引进第一套地面火炬,2001年自行设计安装了第一套地面火炬装置地面火炬技术特点是:)一般设有四级燃烧系统。排放管均设有氮气吹扫系统,保证排放管微正压,杜绝回火。)燃烧塔内设有多台(几十台)燃烧器,燃烧器采用小孔径、多孔径结构,分属四级燃烧系统并设火焰稳定器。燃烧器依据薄膜火焰原理采用翘板式结合射流式风栅结构)燃烧塔本体外壳由碳钢制成,内衬轻质耐火浇注料衬里,耐温)防风消音,墙内衬轻质陶瓷纤维吸引耐火材料,降噪音,防热辐射外漏。地面火炬优点是:)火炬向四周扩散的热辐射较小,外部看不见光,无光污染。封闭体外的热辐射值能低于)检修方便。除封闭体较高外,其余设施均在地面上。)最大限度地减少了对周围环境的空气污染、光污染和噪声污染及干扰,提高了火炬操作的安全性。)占地面积少。由于燃烧发生在地面,不会发生火雨,防火间距主要依据辐射热计算确定。)自然送风。排放系统分四级燃烧,第一级常开,第二级、第三极和第四级燃烧系统设置切断阀,分级燃烧,实现设计范围内的无烟燃烧。一般封闭式地面火炬安全防护距离为国内企业上海赛科石油化工有限责任公司地面封闭式火炬虽有上述优点,但它只是处理生产装置排放废气及紧急装置事故排放的一种有效手段,处理量有限,对于大量的排放气仍需排入全厂性高架火炬。而且国内规范规定:单套封闭式地面火炬的处理量不宜大于目前国内地面火炬适用处理较小的排放量(100t/h以内),处理的排放气为已知或可预知的气体,且由排放源头控制管理地面火炬,达到预知排放启用火炬的全方位、全过程管理。地面火炬适合单体装置使用,而不适合整体炼化装置共用同一地面火炬。如深圳华安液化石油气有限公司地面火炬用于处理8万t储存能力的低温液化气储罐排放气。对于大型炼化企业整个企业的突发情况,如停电(该状态下排放量最大)、停水、火灾、开停工时,多套装置同时排放,自动点火操作系统无法做到“灵、准、稳”点着排放气。一旦失误,点不着,将会有大量的可燃气体从地面火炬排出,在其上空形成爆炸蒸气云,其后果十分危险。同时可燃气体排放量最大,短时间内不可能实现100%燃烧,将会发生光化学烟雾现象,以地面火炬为中心,向四周扩散,危害周围环境。因此当遇到全企业性的突发情况,排放气的处理一定需要高架火炬完成。最主要的是,地面火炬不宜用于处理毒性为中度危害的有毒可燃性气体,不得用于处理毒性为极度或高度危害的有毒可燃性气体。酸性气火炬的处理高架火炬一直以来是国内炼化企业通用的处理炼厂排放气的手段。高架火炬的技术、使用、管理已达到极为精细的程度。如在《中国石油化工股份有限公司炼油火炬系统安全指导意见》等相关要求中,从技术、管理层面对其做出了详细的规定。高架火炬优势在于可处理大排量的炼厂排放气,处理量可达1000t/h以上。酸性气由酸性火炬独立处理,解决了环保问题,但也存在一些运行管理、操作问题。如中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司(广西石化)酸性气火炬等长明灯燃料气因无天然气采用含硫炼厂燃料气,造成硫氢化氨(密度1.17,熔点118℃)析出,堵塞管路,无法处理。向无烟火炬头喷入蒸汽会使辐射热强度大为减少,但操作人员往往只重视是否产生黑烟,黑烟排放是否满足环保要求(国家环保排放标准为林格曼烟气黑度小于1级),而没有对无烟火炬头适量喷入蒸汽以从操作层面降低辐射热强度。另外,在日常工作中装置排放气带液是不可避免的,因此要严格管理各装置的分液罐,及时脱液。还有各装置的无序排放,造成火炬的运行不正常。应与计算机技术结合,采用在装置排放口安装流量计的管控手段,实时监控,及时调整火炬操作,保证“安、稳、长”运行。火炬系统现状根据国家有关规范,高架火炬防火间距必须大于90m,安全距离120m。由于高架火炬建设需要较大的占地面积,加之,对高架火炬排放的要求日趋严格,有效降低高架火炬的排放燃烧量是发展的趋势,这就要求炼化企业严格管理排放气。解决办法可以考虑通过将可预知的装置排放气使用地面火炬的安全应用来解决。这样既避免了高空火炬的大处理量,又可以稳定地排放。如内蒙古神华集团聚乙烯、聚丙烯两套装置的低压排放气全部进入地面火炬中。包括聚乙烯装置原料乙烯精制床再生排放的气体和脱气仓排放的气体,聚丙烯装置丙烯精制床再生排放的气体和脱气仓排放的气体,装置排放气体的压力5～6KPa,地面火炬分液罐的压力2.4KPa。聚乙烯装置3个月再生一次,聚丙烯装置3个月再生一次,聚丙烯回收气压缩机跳车时排放的丙烯气也进入地面火炬中。国家相应规范中要求,热值低于7880kJ/m以广西石化为例,火炬为自卸捆绑式火炬,设有高压、低压、酸性三具火炬。全厂各装置排放的炼厂气均由该系统最后处理。火炬西侧已建100万t/a商业储备库,北侧为气柜设施,东侧为柴油罐区,南侧为汽车装车停车场。均距火炬120m,满足安全距离。相关火炬辐射热与水平距离实测见表2。按原规范满足辐射热强度要求。但近期随着含硫油配套系统的建设,新增几套炼油装置。需增加一具火炬,但火炬热辐射强度超出安全范围,因此,可采取在装置附近新建地面火炬,将聚丙烯装置排放气自行处理,保证新增火炬的辐射热强度要求,避免火炬的整体搬迁问题。建立地面火炬燃烧我国炼化企业排放气的处理将长期处于由高架火炬集中处理的状态。这就对改扩建炼化企业提出了要求,既要发展企业规模,又要保证新改扩建项目产生的排放气不会加大火炬的燃烧量,从而避免因此产生的火炬搬迁问题。地面火炬为解决这一问题提供了一条途径。对于装置可控的、排放量不大、达不到燃烧热值的突发排放的气体,应建立地面火炬燃烧,由联合装置管理(如上文所述的聚丙烯装置等排放气完全可由联合装置设地面火炬处理)。大量排放气、酸性气排入全厂性高架火炬。既从管理