石油化工火炬系统工艺设计分析

石油化工火炬系统工艺设计分析

石油和天然气工业是一个重要的核心产业，石油和天然气工业也受到国家的高度重视和支持。炼油装置已经形成了规模化和集约化、联合化等特点，很多生产装置都会在开工、停车、设备故障、停水、停电、火灾等特殊情况下产生大量的可燃气体。这种可燃气体往往易燃易爆还有毒有害。火炬系统是炼油厂安全屏障上最重要的设施之一。在炼油厂的工艺装置运行或者停止时，一些无法利用的可燃气体能通过火炬系统及时有效地进行安全燃烧处理。还可以在炼油厂工艺装置发生不可控的故障时，尽快释放装置中的可燃气体，保证炼油厂始终处于安全环境中。炼油厂会通过火炬系统来燃烧这些可燃气体，俗称为火炬气。目前炼油厂主要采用的是高架火炬系统，从而让这些有害气体燃烧后对周围环境带来最小的影响。火炬系统一旦发生意外，就会直接危害炼油厂及其周边的环境安全。1高架火炬的安全性分析国外对火炬系统的研究开始于上世纪的70年代，主要是为解决化工装置排放可燃气体数量巨大的问题。火炬系统一般是分为封闭式系统、多级多燃烧器系统两种类型。其中美国公司采用的多级多燃烧火炬系统的公司比较多。德州炼油厂里建有的两套火炬系统已经安全正常使用了近40年。国内在石油化工行业里的火炬系统主要采用的是高架火炬设计。高架火炬的主要优点是能处理排量规模比较大的可燃气体。但是存在的缺点也很多，如可燃气体如果燃烧不完全会冒出黑烟，影响大气环境质量。如果可燃气体的输入量少的情况下，火炬系统无法进行完全燃烧。高架火炬长期在夜晚燃烧，让人们心理上有一定的恐惧感。火炬点火装置在几十米甚至上百米的高空，日常维护比较困难，加上高空风速等影响，火炬点火操作比较困难。国家规定，高架火炬必须具备90m以上的防火间距，这样火炬系统就会占用企业大量的土地。火炬的正常运行中需要配备鼓风机等设备保证火炬的完全燃烧，增加了额外的成本支出。近些年随着国家对“蓝天工程”的重视，安全环保标准的提高，地面火炬系统因其独特的优势也得到国家的重视。地面火炬系统因为火炬占地面积不大、安全稳定性好、不需要高空检修等优点，主要应用于小排量的小型生产装置上。多级式燃烧的地面火炬系统是目前工艺比较先进的系统。地面火炬系统的主要优点是可燃气体的燃烧不会发生回火，运行比较安全。不会出现火光污染，不会对周边带来热辐射、低噪音等环境污染。能对不同流量的可燃气体进行分级燃烧控制，而且设有安全防爆破的排放装置。整个燃烧过程都是无烟燃烧，不需要高空维护，日常检修便利、运行费用低。目前国内的炼油厂等石化企业，往往存在边检边产、逐渐扩大规模等建设特点。为了保证火炬系统处于安全运行状态，往往需要对不同生产运行条件下的可燃气体排量进行燃烧处理。所以目前国内的炼化企业，往往采用地面火炬和高架火炬共同设置建设的方案，以此来应对不同工况的需要。同时，也更能满足国家对安全环保、资源消耗上的规定。2设计火炬系统必须符合以下基本原则炼油厂火炬系统工艺的设计原理：一是安全环保原则。火炬系统的工艺设计中，流程的设计要做到统筹规划流程，使系统操作维修方便、建成后使用中性价比高，保证实现可燃排放气体，在突发条件下实现安全及时处理。火炬系统的地面和周边装置，要避免热辐射、低噪声等环境污染，对周边的人和建筑物、其他生产装置都不会带来安全环保上的隐患。二是经济效益原则。火炬系统的工程建设要满足职业卫生规定，在经济上、环境上都不会对社会带来影响，满足社会效益的需要。三是集中控制原则。火炬系统要在设计上尽量集中设置或共用，减少对土地的占用，并方便日常对火炬系统的维护和检修。四是规模合理原则。要根据炼油厂的产能和发展需要来设计火炬系统，在满足火炬气集中排放的条件下，控制火炬系统的规模，满足国家相关的规范要求。火炬系统设计中要尽量采用先进、成熟的技术工艺，设备和原材料使用要避免进口，尽量国产。炼油厂火炬系统工艺的设计流程：火炬系统主要由放空系统和回收系统组成。主要由放空系统的火炬头、点火装置、分液器、水封器和管网等，以及回收系统的压缩机、缓冲罐、分液罐、气柜等设备组成。火炬工艺流程的设计原则是遵循安全环保、经济可靠的需要；设计合理的工艺流程，防止火炬系统出现回火、火雨等现象；要注意工艺设计的合理和优化，便于日常的维护和检修；要合理设计阻火设施，预防发生爆炸事故；要满足火炬气完全燃烧的需要，保证火炬气都在火炬的顶部进行充分燃烧。3工程中大型机械制剂系统的主要设计指标3.1突发事故工况下的可燃气感悟该指标是根据对所有装置的预测进行计算得到。在计算中要注意工艺装置在突发事故情况下产生的可燃气体会远远超过日常运行中排放的可燃气体总量。如果发生突发事故时，把工艺装置上每个排放点的排量进行比较。此时最大的排放量就可以作为单个工艺装置可燃气体最大排放量的参考数值。3.2阻燃引领气体炼油厂规模比较大时，厂里的工艺装置比较多，往往采用集约化管理，在一个火炬系统里进行可燃气体的燃烧。在这种时候进行多个工艺装置可燃气体最大排放量的确定时，可以参考两种特殊情况，一种是在装置停水时出现的最大排放量，一种是装置停电时需要处理的最大排放量。对这两个特殊情况进行对比，排放量大的作为多个工艺装置可燃气体的最大排放量。3.3火炬高度的计算方法火炬的直径主要是依据可燃气体在火炬出口时的速度、最大排放量来决定。要对系统正常工作情况和突出实践情况下的速度都进行采集对比，以这两种情况下的可燃气体在火炬出口的速度区间，作为火炬直径计算的参考数值。火炬的高度是利用火炬气燃烧时的辐射热强度来进行计算。主要参考的条件是，正常运行时操作人员处于暴露状态下的辐射热强度，操作人员身穿防护衣时的辐射热强度，发生极端事故操作人员必须迅速撤离到的安全地点的辐射热强度。3.4排放点和管道起点和终点的压力管道的直径主要是依据燃气流量不变时的介质流量，以及管道的起点和终点的压力。在计算中要考虑不同排放点中这三个要素的变化情况。最后选取不同排放点的管道直径计算出的最大值，作为可燃气输送管道的直径参考值。4油挤出系统安全工程的安全建议4.1加强对氧漂的措施在火炬排量较大的情况下，要采用鼓风或者注汽的措施，让氧气能充分进入到火炬的火焰中心部位，从而让整个火焰燃烧充分。注汽和鼓风装置可以采用自动化设备，这样能有效避免误操作带来的安全隐患。4.2空气气的密封为避免高架火炬在直径越大的情况时，因为空气倒流到火炬内部，造成火炬气和空气混合形成爆炸性物体，就需要密封装置，在火炬气管道上和火炬筒体上利用水进行液封。4.3安装可靠的火力汽油装置可以通过在火炬头外侧设置长明灯，长明灯在火炬气通过时，会自动点燃可燃气体，保证火炬气长期正常的燃烧。4.4采用合理的度设计结合不同工况下的需求，确定火炬排放气的流速和排放总管的尺寸。在管道布置时，安全阀的进出口管道安装高度要高于火炬总管。管道坡度设计上要注意支管和主管出现低点或者袋形，设计坡向主管或者分液罐≥5