壓縮冷凝法火炬氣回收技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應用

壓縮冷凝法火炬氣回收技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應用

在正常的生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)裝置正常運行的不平衡，產(chǎn)生的氣體、安全脫硅氣體和其他原因?qū)е碌牟糠謿怏w必須排放到通風系統(tǒng)。目前此類放空可燃氣體一般排放到火炬進行燃燒,因此國內(nèi)各石化企業(yè)都設有多個高架火炬。隨著各企業(yè)生產(chǎn)裝置規(guī)模的增大以及生產(chǎn)裝置數(shù)量的增多,放出的可燃氣體也越來越多,直接排放到火炬燃燒,不僅浪費了資源,而且還嚴重污染大氣。進行放空可燃氣體的回收,已成為石油化工生產(chǎn)裝置節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié),并在實際生產(chǎn)中也逐步開始應用壓縮冷凝法油氣回收裝置應用最廣泛,技術(shù)最成熟,具有橇裝化程度高、操作彈性大、投資小和運行成本低等優(yōu)點,比較適合輕烴尾氣的回收。因此,某化工生產(chǎn)企業(yè)擬選取壓縮冷凝法尾氣回收技術(shù),對碳五裝置排火炬線的尾氣中的碳五組分進行回收。項目實施后可取得一定的經(jīng)濟效益和社會效益,并具有一定的推廣示范作用。1碳五裝置耗竭方案1.1火炬氣的產(chǎn)生該化工生產(chǎn)企業(yè)主要有2套碳五分離裝置、2套異戊烯裝置及公用工程車間(罐區(qū)、儲運區(qū))。4套生產(chǎn)裝置和公用工程車間在生產(chǎn)過程(包括系統(tǒng)壓力調(diào)整排放、物料不平衡排放、裝置系統(tǒng)泄漏、裝置開停車吹掃及儲罐區(qū)原料產(chǎn)品裝卸等過程)中會產(chǎn)生一定量的火炬氣。碳五分離裝置以乙烯裝置副產(chǎn)裂解碳五餾分為原料來進行各種碳五雙烯烴的分離和生產(chǎn),由于裂解碳五餾分組成比較復雜,因此火炬氣組分也較為復雜,其組成時刻都在發(fā)生變化,平均相對分子質(zhì)量、密度和熱值等物性也在一定范圍內(nèi)變動。因此取火炬氣典型組成如表1所示。1.2增設壓縮冷凝器法火炬氣回收裝置該化工生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有的火炬氣系統(tǒng)如圖1所示。火炬氣經(jīng)管線輸送至分液罐,經(jīng)氣液分離罐分離后,進入水封罐,再經(jīng)切斷閥,進入火炬系統(tǒng)。擬在進分液罐之前的火炬管線上增加一套壓縮冷凝法火炬氣回收裝置,具體流程如圖2所示。壓縮冷凝法火炬氣回收裝置的流程如圖3所示。原料氣經(jīng)過過濾分離掉其中夾帶的少量油、水(游離水)和鐵銹等雜質(zhì),再經(jīng)增壓后進入分子篩吸附脫水裝置,進入預冷器,預冷至5~10℃,然后進入制冷壓縮機系統(tǒng)使原料氣溫度進一步降低,冷卻后的尾氣進入分離罐進行氣液分離。罐頂經(jīng)分離后的干氣與原料氣換熱被升溫至20℃左右再輸出到火炬系統(tǒng)放空,液相則進行回收利用。1.3主要設備的清單尾氣回收系統(tǒng)主要設備見表2。2影響深遠回收率的因素分析2.1尾氣網(wǎng)絡安全優(yōu)化尾氣回收效果與壓力及冷凝溫度有關(guān)。壓力越大,氣體沸點越高,就越容易液化;溫度越低,氣體也越容易液化。冷凝溫度越低、壓力越大,回收率越高,但同時需要消耗的冷量、電量也越大,能源消耗越高,成本也越大。因此實際工況的設定需要合理選擇冷凝溫度和壓力,既能保證一定的回收率,又要盡可能地降低能源消耗,確保尾氣回收裝置的經(jīng)濟性。利用ASPENPLUS流程模擬軟件對尾氣壓縮冷凝過程進行建模,實現(xiàn)冷凝溫度對尾氣回收率的影響的定量分析。當壓力為1MPa時,在不同冷凝溫度下的尾氣回收率及需要冷量如表3所示。由表3可知:碳三及以上組分相對容易回收,而回收碳二和碳一則條件苛刻,因此在分析尾氣回收率時,只考慮碳三及以上烴類組分。從表3還可以看出:隨著冷凝溫度的降低,回收率是不斷增加的,但到了-15℃以下,再降低冷凝溫度,回收率的增加幅度逐步減小。同時考慮到實際生產(chǎn)過程中,回收的尾氣凝液作為返回碳五與其他物料混合,儲存溫度為常溫,儲存壓力為0.3MPa左右,該條件下碳三和碳四烴類也極容易氣化進入回收系統(tǒng),然后繼續(xù)循環(huán)回收,造成能耗的浪費,故初步建議冷凝溫度選擇-15℃即可。2.2回收壓力的測定當冷凝溫度為-15℃時,不同壓力下的尾氣回收率及需要的冷量如表4所示。從表4可以看出:隨著回收壓力的增加,回收率也不斷提高,但當回收壓力超過1.0MPa以后,再增大回收壓力,回收率的增加幅度逐步減小。純丙烷在30℃時的飽和蒸汽壓為1.07MPa,因此當回收壓力為1.0MPa時,純丙烷理論上在30℃以下時已基本液化。同時考慮到實際生產(chǎn)過程中,回收的尾氣凝液作為返回碳五與其他物料混合,儲存溫度為常溫,儲存壓力在0.3MPa左右,該條件下碳三、碳四烴類也極容易氣化進入回收系統(tǒng),然后繼續(xù)循環(huán)回收,造成能源的浪費,因此建議回收壓力選擇1.0MPa即可。3效率分析3.1回收利潤的計算2015年1—12月共排放火炬氣1.664×10以2015年碳五原料單價計,回收利潤=尾氣回收量×碳五單價=839.75×2800=235.13(萬元)3.2公共工程的消耗公用工程消耗見表5(以每年8760h計)。3.3尾氣回收系統(tǒng)運行成本通過回收尾氣不僅能取得一定的社會效益,減少資源的浪費、降低環(huán)境的污染,還能通過碳排放交易產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益。2015年擬上尾氣回收系統(tǒng)后約可減少CO尾氣回收系統(tǒng)項目總投資約300萬元(全部費用);以2015年尾氣回收數(shù)據(jù)為例,不計人工成本、折舊費等,年運行成本即為公用工程消耗,52.66萬元;約15個月即可回收投資,第2年扣除投資和運行成本后,約可獲得6