火炬及火炬氣回收系統(tǒng)在柴油加氫裝置緊急泄壓試驗中的應用

火炬及火炬氣回收系統(tǒng)在柴油加氫裝置緊急泄壓試驗中的應用

大火擠出系統(tǒng)是俄羅斯能源公司的最后一個安全屏障，其安全穩(wěn)定運行對俄羅斯能源公司的安全生產(chǎn)至關重要。中國石化青島煉油化工有限責任公司(簡稱青島煉化)火炬及火炬氣回收系統(tǒng)是用于滿足該公司工藝裝置在正常生產(chǎn)時安全閥和泄壓閥小流量泄漏、計劃中小修火炬氣正常排放量的回收,同時滿足各裝置開停車、事故停電、停儀表風等非正常工況火炬氣燃燒排放要求的設施。2008年4月19日,在開工準備過程中,進行柴油加氫裝置緊急泄壓試驗時,火炬系統(tǒng)發(fā)生回火閃爆,造成水封罐安全附件損壞,對該公司的開工進程造成了一定程度的影響。1原設計1.1實施細則,固定水封和可集水封青島煉化設高壓、低壓及低低壓水封閥組設置高、低位水封,以滿足裝置的安全操作和火炬氣的安全回收。低位水封設置為200mm,滿足系統(tǒng)的防回火要求,低位水封為固定水封。高位水封主要增大水封高度,使水封罐前的可燃氣體不能沖破水封排向火炬,而順利進入氣柜,高位水封為可調(diào)水封,其高度可根據(jù)火炬氣回收的實際情況來調(diào)節(jié)。正常生產(chǎn)時,工藝裝置放空瓦斯氣經(jīng)過高壓、低壓、低低壓火炬排放管網(wǎng)進入2×10另外,單獨設DN700酸性氣火炬排放系統(tǒng),接受來自硫磺回收裝置緊急情況下的放空酸性氣,排放能力按50t/h設計。1.2水封罐及補水閥水封罐外形尺寸為Φ4000mm×7000mm。水封罐內(nèi)部采用水桶型結(jié)構(gòu),放空氣體由放空總管(DN1400)進入水封罐內(nèi)部之后擴徑為DN1600,進入水桶內(nèi)部,水桶尺寸為Φ3200mm×2800mm。水封罐補水閥為調(diào)節(jié)閥,規(guī)格為DN40;補水閥副線閥為手動閘閥,規(guī)格為DN80。2防火過程和原因分析2.1開采準備柴油加氫裝置進行緊急泄壓試驗(實際泄放速度5.5×102.2回火原因分析2.2.1水封高度偏低,水封高度高于立管底部邊緣在柴油加氫裝置緊急泄壓試驗時,2個火炬水封罐的固定水封均被完全帶空,最低時,水封高度低于立管底部邊緣250mm,這是造成火炬回火閃爆的直接原因。水封罐內(nèi)有效水封量應能滿足水封罐入口管線立管3m高的充液量,方能滿足火炬系統(tǒng)的防回火要求2.2.2個系統(tǒng)。在2個系統(tǒng)內(nèi),各青島煉化的烴類火炬排放系統(tǒng)盡管分為了3個系統(tǒng),但實際上在進入水封罐之前,又合并成了1個系統(tǒng),然后又分為2個系統(tǒng)。這樣,烴類火炬排放系統(tǒng)就成為互相影響、關聯(lián)性很強的1個系統(tǒng)。從柴油加氫裝置緊急泄壓試驗過程看,1個系統(tǒng)超壓將引起其他系統(tǒng)同時超壓,1個系統(tǒng)出現(xiàn)負壓將引起其他系統(tǒng)同時負壓。實踐證明,系統(tǒng)管線這種組合方式是不符合生產(chǎn)的安全需求的。2.2.3氣體正向流動放空系統(tǒng)負壓的原因是柴油加氫裝置緊急泄壓閥為兩位式閥門,閥門開關速度較快(開啟、關閉時間均為約30s),在其關閉時,由大量氣體正向流動突然停止而產(chǎn)生的“氣錘”現(xiàn)象引起負壓。此時,因為全廠其他生產(chǎn)裝置均沒有開工生產(chǎn),因此并不存在其他裝置向放空系統(tǒng)漏入氣體緩解系統(tǒng)負壓狀態(tài)的情況。2.2.4排水介質(zhì)的特性柴油加氫裝置緊急泄壓試驗時,其排放的氣體中H2.2.5流密度根據(jù)原設計,用于流體密封的N根據(jù)以上分析,火炬排放系統(tǒng)回火的原因是:柴油加氫裝置進行緊急泄壓試驗時,大量放空氣體(主要組分是H3改革措施3.1改變大密封罐的有效密封量水封罐結(jié)構(gòu)由水封桶型改為中間擋板型,同時將固定水封高度改為400mm。改造后,水封罐的有效水封量約為6.30m3.2改變火炬系統(tǒng)的管道組合方式改造后的工藝流程為:將高壓火炬系統(tǒng)單獨從系統(tǒng)分開,放空系統(tǒng)分為2個獨立的管網(wǎng),分別對應2個火炬頭。高壓放空管網(wǎng)進入13.3放空管網(wǎng)補壓線改造的方案為:從火炬氣壓縮機出口管線(DN200)引出放空管網(wǎng)補壓線(DN150),在放空管線進入火炬氣凝液罐之前進行補壓,保證放空系統(tǒng)管網(wǎng)壓力任何情況下均不低于2kPa。改造前后火炬系統(tǒng)的示意見圖1。3.4軸的壓力密封n將流體封N4改造后的運行和問題火炬系統(tǒng)按照以上方案改造后,裝置正常生產(chǎn)時運行基本穩(wěn)定。但是,也存在一些問題,需要在今后解決。4.1氣體排放量的“窩”氣體碳氧基火炬頭“半干”的問題1)火炬排放時的噪音過大,出現(xiàn)了不連續(xù)排放發(fā)出的“喘聲”,在排放氣體中H2)N3)火炬頭“燜燒”的問題。據(jù)檢測,在放空氣體流量較低(小于3×10以上問題將極大地影響火炬頭的使用壽命和青島煉化瓦斯放空安全。4.2在緊急壓力試驗中，加熱處理裝置中存在的問題4.2.1急泄壓試驗加氫處理裝置進行緊急泄壓試驗(實際泄放速度5.9×10緊急泄壓試驗開始前,1#火炬水封罐撤水封至固定水封,打開泄水閥、補水閥(DN40)和補水副線閥(DN80),同時打開新增補壓線向高壓排放系統(tǒng)補壓(補充量為1800Nm4.2.2加氫裝置發(fā)生極端工況時的安全問題從上述試驗過程可以看出,盡管火炬系統(tǒng)進行了一些改造,但是在出現(xiàn)類似于加氫處理裝置緊急泄壓等極端工況時,仍可能出現(xiàn)安全問題。1)在火炬系統(tǒng)大量放空情況下,水封罐中有效水封將完全被沖破,水封罐無法起到防止回火的作用;2)水封罐的補水量不足,而且無法實現(xiàn)遠程控制。5關于繼續(xù)改進的措施和建議5.1改水閥組的補水能力1)改大水封罐的體積,或者在現(xiàn)有基礎上每個水封罐并聯(lián)1個新的水封罐。降低固定水封高度至200～300mm,在保證足夠的有效水封量的同時,降低火炬排放時的噪音。2)改大水封罐補水閥組的補水能力。根據(jù)實踐情況,建議補水線改為補水閥DN100,補水副線閥DN40,2條管線均安裝控制閥,以實現(xiàn)遠程控制。3)提高水封罐沉降側(cè)排水閥組高度。5.2dn400dn503管線建議在高、低壓火炬水封罐和分液罐之間各自引出1條DN350～DN500管線,并入酸性氣火炬(DN700)水封罐之前。這樣,高、低壓火炬小流量放空(小于3×105.3離火炬筒體密封按照有關標準要求,吹掃氣體的流量應能保持離火炬筒體頂端7.6m處的氧含量在排放烷烴時不超過6%(體積分數(shù)),而排放H考慮海邊風大、放空氣體H建議關小流體密封N5.4加氫裝置緊急泄壓閥的關閉1)在水封罐進行徹底改造前,若加氫裝置出現(xiàn)緊急泄壓情況,應首先打開火炬系統(tǒng)補壓線進行補壓,另外在關閉緊急泄壓閥前,應先打開加氫裝置的排放控制閥進行補壓,以防火炬放空系統(tǒng)出現(xiàn)負壓,造成回