火炬回收裝置專業(yè)技術(shù)研究

喻勁松

摘 要：本文介紹煉油二部六工區(qū)火炬回收裝置近三年運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)情況，分析裝置運(yùn)行過(guò)程中的優(yōu)化改造，總結(jié)技術(shù)管理中的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：火炬回收裝置;技經(jīng)指標(biāo);優(yōu)化改造;問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.12.087

1 火炬回收裝置概況

1.1 裝置簡(jiǎn)介

火炬回收裝置是分公司儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它既是保證裝置生產(chǎn)的安全設(shè)施，也是回收分公司裝置放空氣作燃料的節(jié)能環(huán)節(jié)，同時(shí)也承擔(dān)減少大氣污染，改善周圍環(huán)境的任務(wù)。

火炬回收裝置主要由分公司系統(tǒng)管網(wǎng)、氣液分離罐、集液罐、氣柜系統(tǒng)、壓縮機(jī)系統(tǒng)、水封罐、電點(diǎn)火系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)、蒸汽消煙設(shè)施及凝縮油系統(tǒng)等部分組成。

火炬回收裝置的主要設(shè)備包括4套火炬，分別是煉油2號(hào)火炬、化工1號(hào)火炬、異丁烷火炬及Ⅲ重整火炬?；鹁鏆夥忠汗藓退夤?8臺(tái)。此外還有干式氣柜2臺(tái)，高壓螺桿壓縮機(jī)5臺(tái)。

1.2 流程說(shuō)明

各裝置正常排放火炬氣先進(jìn)入火炬分液罐分液，之后進(jìn)入氣柜暫時(shí)儲(chǔ)存，當(dāng)裝置出現(xiàn)異常排放，大量火炬氣進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力超出水封高度，則火炬氣沖破水封罐水封，排入火炬頭燃燒。

火炬有四套分別是煉油2號(hào)火炬、化工1號(hào)火炬、異丁烷火炬及Ⅲ重整火炬，正常情況下，煉油2號(hào)火炬承負(fù)Ⅱ加氫裂化、輕烴回收、IV柴油加氫、Ⅰ催化、Ⅱ常減壓、溶劑油裝置、Ⅰ氣分、MTBE、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ硫磺、ⅠS-zorb、ⅡS-zorb、正丁烷、Ⅰ焦化、Ⅱ焦化、戊烷等裝置排放火炬氣，化工1號(hào)火炬承負(fù)Ⅱ連續(xù)重整、PX、Ⅳ常減壓、Ⅳ硫磺、Ⅲ氣分、球罐、260萬(wàn)蠟油加氫、渣油加氫、Ⅲ催化等裝置排放火炬氣，異丁烷火炬目前承負(fù)異丁烷、Ⅲ焦化、白油、Ⅱ柴加、Ⅲ柴加、Ⅲ常減壓、Ⅱ催化、Ⅰ連續(xù)重整等裝置，并留有甩頭備接Ⅰ催化火炬線所連各套裝置，Ⅲ重整火炬目前承負(fù)Ⅲ重整、加氫精制、制氫、Ⅰ加氫裂化、OTA等裝置，并留有甩頭備接C5/C6異構(gòu)化裝置及Ⅰ催化火炬線。各火炬可串用。

氣柜儲(chǔ)存的氣體由氣柜出口管線流入壓縮機(jī)（5、6、7、8、9#機(jī)）入口，經(jīng)螺桿壓縮機(jī)壓縮，9#機(jī)出口瓦斯輸送至260蠟油加氫裝置脫硫塔，5、6、7、8#機(jī)出口輸送至二部氣分裝置脫硫塔處理。

2 運(yùn)行情況

2.1 回收情況

由表1可知，2017年裝置全年運(yùn)行365天，共回收火炬氣101225t;2018年裝置全年運(yùn)行365天，共回收火炬氣97995t;2019年裝置全年運(yùn)行365天，共回收火炬氣91405t。

2.2 火炬氣組成

由表2可知，從各裝置回收來(lái)的火炬氣主要成分為氫氣及氮?dú)?，含碳組分中含量最高的是甲烷，此外火炬氣中硫化氫含量均在2%（V/V）左右，含硫較高。

2.3 能耗情況

由3表可知，火炬回收裝置能耗主要為蒸汽和電消耗，其中，蒸汽消耗主要由火炬頭消煙蒸汽使用產(chǎn)生，即上游裝置大量排放火炬氣無(wú)法及時(shí)回收，火炬氣直接至火炬頭燃燒，為防止環(huán)境污染使用的蒸汽。電耗主要由螺桿壓縮機(jī)使用產(chǎn)生。此外新鮮水消耗是在回用水出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)替代回用水為水封罐補(bǔ)水時(shí)使用產(chǎn)生，循環(huán)水消耗則是由螺桿壓縮機(jī)及循環(huán)柴油各冷卻器使用產(chǎn)生。

3 優(yōu)化改造

3.1 增設(shè)Ⅳ常至螺桿機(jī)柴油流程

火炬回收裝置螺桿壓縮機(jī)出口有補(bǔ)柴油線，主要作用為吸收火炬氣中的烴類及冷卻火炬氣保護(hù)設(shè)備。之前柴油來(lái)自Ⅱ常減壓裝置，壓力較低，溫度較高且來(lái)量不足，無(wú)法有效滿足螺桿機(jī)運(yùn)行需求。2016年10月，經(jīng)與相關(guān)處室及煉油四部協(xié)調(diào)后，由煉油四部Ⅳ常減壓裝置增設(shè)柴油線至火炬回收裝置螺桿壓縮機(jī)出口供螺桿機(jī)使用。Ⅳ常減壓裝置供應(yīng)的柴油溫度更低，壓力更高，且來(lái)量也更大，能夠很好地滿足螺桿機(jī)使用需求，保證螺桿機(jī)長(zhǎng)穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行。

3.2 聯(lián)合火炬項(xiàng)目

2017年，為配合新建Ⅲ重整及異丁烷裝置開(kāi)工運(yùn)行，火炬回收裝置新建一套火炬排放系統(tǒng)，包括一組聯(lián)合捆綁火炬（含Ⅲ重整火炬、異丁烷火炬、酸性氣火炬及一處預(yù)留位置），六臺(tái)分液罐水封罐及兩臺(tái)凝縮油泵。

新聯(lián)合火炬的火炬頭結(jié)構(gòu)與原有火炬有較大區(qū)別，具體見(jiàn)表5。

新火炬頭與原有火炬頭相比，密封氮?dú)庥昧繙p少約50Nm3/h，在保證長(zhǎng)明燈正常燃燒的前提下，火頭更小，長(zhǎng)明燈瓦斯耗量減少約0.3t/h。

除火炬頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化外，新聯(lián)合火炬的筒體結(jié)構(gòu)為自卸式捆綁火炬，大幅降低檢修難度及檢修時(shí)間，2019年底的聯(lián)合火炬檢修過(guò)程，比常規(guī)火炬筒檢修節(jié)約10天左右。

3.3 火炬回收系統(tǒng)改造項(xiàng)目

2020年8月11日，火炬回收系統(tǒng)改造項(xiàng)目完成投用，該項(xiàng)目具體內(nèi)容為拆除原有濕式氣柜，原址新建一臺(tái)20000m3干式氣柜。拆除原有2臺(tái)低壓螺桿機(jī)，原址新建一臺(tái)高壓螺桿機(jī)，此外還建有配套柴油罐及地下罐。

新螺桿機(jī)投用后，在減少裝置螺桿機(jī)數(shù)量之外，大幅提高了裝置火炬氣回收量，見(jiàn)表6。

由上表可知，裝置螺桿機(jī)數(shù)量由6臺(tái)減少至5臺(tái)，減少了16.67%，火炬氣回收能力由15600Nm3/h提高至19200Nm3/h，提高了23.08%。

新氣柜投用后，在保持總回收量不變的前提下，大幅減少了新鮮水用量（濕式氣柜水封水約9000m3，正常置換約10m3/h），不但降低了能耗，同時(shí)減少含硫污水排放，產(chǎn)生環(huán)保效益。

3.4 螺桿機(jī)開(kāi)停操作優(yōu)化調(diào)整

在保證火炬氣應(yīng)收盡收的前提下，優(yōu)化調(diào)整螺桿機(jī)啟運(yùn)數(shù)量，保證機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行，降低螺桿機(jī)電耗。對(duì)此工區(qū)特制定以下生產(chǎn)指導(dǎo)意見(jiàn)。

（1）停開(kāi)機(jī)原則。

①正常情況下，優(yōu)先保證機(jī)9正常運(yùn)行;②為保證3#氣柜平穩(wěn)運(yùn)行，增開(kāi)螺桿機(jī)原則為先開(kāi)機(jī)7/8，后開(kāi)機(jī)5/6;減開(kāi)螺桿機(jī)原則為先停機(jī)5/6，后停機(jī)7/8。

（2）增開(kāi)螺桿機(jī)條件。①若上游裝置來(lái)量大，調(diào)整氣柜入口后，當(dāng)排放火炬系統(tǒng)壓力大于9kPa，氣柜高度大于11m且持續(xù)上升，確認(rèn)機(jī)組出口返回線全關(guān)，按程序增開(kāi)一臺(tái)備機(jī);②備機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)后，若氣柜高度依然持續(xù)上升，按程序再增開(kāi)一臺(tái)備機(jī);③上游裝置來(lái)量恢復(fù)正常，根據(jù)工區(qū)要求逐步停備機(jī)。

（3）減開(kāi)螺桿機(jī)條件。①若上游裝置來(lái)量小，調(diào)整氣柜入口后，當(dāng)排放火炬系統(tǒng)壓力低于7kPa，高度低于6m且持續(xù)下降，班組優(yōu)先通過(guò)機(jī)7/8出口返回線控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié);②若a.控制閥閥位已開(kāi)至80%，氣柜高度依然持續(xù)下降;b.控制閥閥位開(kāi)至80%持續(xù)3h，按程序停一臺(tái)在運(yùn)機(jī)組;③若氣柜高度依然持續(xù)下降，按程序再停一臺(tái)在運(yùn)機(jī)組。保持機(jī)9單機(jī)運(yùn)行;④若機(jī)9單機(jī)運(yùn)行時(shí)氣柜高度依然持續(xù)下降，班組需打開(kāi)R301頂安全閥副線，將機(jī)9出口量分流至氣柜入口，保持氣柜高度。

方案執(zhí)行以來(lái)，裝置電耗得到顯著減少，對(duì)比同期每月約節(jié)電30萬(wàn)kWh。

4 存在問(wèn)題

4.1 火炬氣成分變化大

由于火炬氣來(lái)源于各個(gè)不同裝置，氣體主要含有H2、C1～C3烴類等可燃?xì)怏w及其他一些惰性氣體。不同裝置排放的火炬氣組分差別大，甚至同一裝置在不同時(shí)間排放的火炬氣組分也有很大差別，這些不斷變化著的氣體匯集在氣柜中，當(dāng)氣體太輕或太重都會(huì)給火炬回收的關(guān)鍵設(shè)備螺桿機(jī)操作帶來(lái)難度，甚至損壞螺桿機(jī)。具體表現(xiàn)在當(dāng)含氫較多時(shí)，螺桿機(jī)就會(huì)抽空，出現(xiàn)溫度升高，連鎖停機(jī)。當(dāng)組分較重時(shí)，壓縮過(guò)程產(chǎn)生液態(tài)烴，容易造成螺桿機(jī)密封損壞。此外，焦化裝置的焦粉，PSA裝置的吸附劑等夾帶在火炬氣中的固體雜質(zhì)對(duì)螺桿機(jī)也有很大的不利影響，如造成過(guò)濾器堵塞，甚至損壞機(jī)體。

4.2 瓦斯凝縮油去向不合理

瓦斯凝縮油是各裝置火炬氣回收過(guò)程中產(chǎn)生的，目前這些瓦斯凝縮油先集中收集在一臺(tái)低壓罐中，再輸送至催化裝置。由于上游裝置組分較雜，凝縮油組分不固定，易造成催化裝置產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

4.3 火炬氣帶液多

火炬氣帶液多主要發(fā)生在裝置開(kāi)停工期間，火炬線處理中蒸汽殘留遇冷凝集，裝置操作原因排氣溫度高氣夾帶液。這些無(wú)論是哪一種帶液，導(dǎo)致的結(jié)果都是火炬系統(tǒng)管線積液使管阻力增加，管線堵塞，阻止火炬氣進(jìn)入氣柜。

5 結(jié)論

（1）隨著火炬回收系統(tǒng)不斷優(yōu)化完善，火炬回收能力得到了提高，力爭(zhēng)滿足公司各裝置處理量逐年提升，新裝置不斷建成投產(chǎn)的現(xiàn)狀，努力回收全公司火炬氣量，即使上游裝置的開(kāi)停工異常排火炬的操作，也未對(duì)火炬回收裝置造成沖擊，相反，火炬氣基本能夠回收利用，從而降低了分公司加工損失，為公司創(chuàng)造了效益。

（2）雖然火炬回收能力得到提高，但是通過(guò)以往對(duì)火炬氣組分分析結(jié)果顯示，各裝置排出的尾氣帶液及較輕氣體無(wú)規(guī)可循，當(dāng)火炬氣、瓦斯組分及壓力波動(dòng)較大時(shí)，只能依據(jù)調(diào)度日?qǐng)?bào)上各裝置生產(chǎn)信息判斷，無(wú)法進(jìn)行超前調(diào)節(jié)，始終處于被動(dòng)狀態(tài)。因此建議各裝置放火炬界區(qū)閥處安裝流量計(jì)，便于監(jiān)控。

（3）平時(shí)要關(guān)注分公司上游裝置生產(chǎn)情況，積極與生產(chǎn)調(diào)度聯(lián)系，掌握最新生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，使本工區(qū)根據(jù)實(shí)際情況提前調(diào)節(jié)，努力回收火炬氣，降低加工損失。

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