火炬及火炬氣回收系統(tǒng)在柴油加氫裝置緊急泄壓試驗(yàn)中的應(yīng)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(yàn)中的應(yīng)用

大火擠出系統(tǒng)是俄羅斯能源公司的最后一個(gè)安全屏障，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)俄羅斯能源公司的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。中國石化青島煉油化工有限責(zé)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(shí)安全閥和泄壓閥小流量泄漏、計(jì)劃中小修火炬氣正常排放量的回收,同時(shí)滿足各裝置開停車、事故停電、停儀表風(fēng)等非正常工況火炬氣燃燒排放要求的設(shè)施。2008年4月19日,在開工準(zhǔn)備過程中,進(jìn)行柴油加氫裝置緊急泄壓試驗(yàn)時(shí),火炬系統(tǒng)發(fā)生回火閃爆,造成水封罐安全附件損壞,對(duì)該公司的開工進(jìn)程造成了一定程度的影響。1原設(shè)計(jì)1.1實(shí)施細(xì)則,固定水封和可集水封青島煉化設(shè)高壓、低壓及低低壓水封閥組設(shè)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(shè)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?xì)怏w不能沖破水封排向火炬,而順利進(jìn)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(shí)際情況來調(diào)節(jié)。正常生產(chǎn)時(shí),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(jìn)入2×10另外,單獨(dú)設(shè)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(shè)計(jì)。1.2水封罐及補(bǔ)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(jìn)入水封罐內(nèi)部之后擴(kuò)徑為DN1600,進(jìn)入水桶內(nèi)部,水桶尺寸為Φ3200mm×2800mm。水封罐補(bǔ)水閥為調(diào)節(jié)閥,規(guī)格為DN40;補(bǔ)水閥副線閥為手動(dòng)閘閥,規(guī)格為DN80。2防火過程和原因分析2.1開采準(zhǔn)備柴油加氫裝置進(jìn)行緊急泄壓試驗(yàn)(實(shí)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(yàn)時(shí),2個(gè)火炬水封罐的固定水封均被完全帶空,最低時(shí),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(yīng)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(gè)系統(tǒng)。在2個(gè)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(gè)系統(tǒng),但實(shí)際上在進(jìn)入水封罐之前,又合并成了1個(gè)系統(tǒng),然后又分為2個(gè)系統(tǒng)。這樣,烴類火炬排放系統(tǒng)就成為互相影響、關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)的1個(gè)系統(tǒng)。從柴油加氫裝置緊急泄壓試驗(yàn)過程看,1個(gè)系統(tǒng)超壓將引起其他系統(tǒng)同時(shí)超壓,1個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)壓將引起其他系統(tǒng)同時(shí)負(fù)壓。實(shí)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(dòng)放空系統(tǒng)負(fù)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(guān)速度較快(開啟、關(guān)閉時(shí)間均為約30s),在其關(guān)閉時(shí),由大量氣體正向流動(dòng)突然停止而產(chǎn)生的“氣錘”現(xiàn)象引起負(fù)壓。此時(shí),因?yàn)槿珡S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(fù)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(yàn)時(shí),其排放的氣體中H2.2.5流密度根據(jù)原設(shè)計(jì),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(jìn)行緊急泄壓試驗(yàn)時(shí),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(shí)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(dú)從系統(tǒng)分開,放空系統(tǒng)分為2個(gè)獨(dú)立的管網(wǎng),分別對(duì)應(yīng)2個(gè)火炬頭。高壓放空管網(wǎng)進(jìn)入13.3放空管網(wǎng)補(bǔ)壓線改造的方案為:從火炬氣壓縮機(jī)出口管線(DN200)引出放空管網(wǎng)補(bǔ)壓線(DN150),在放空管線進(jìn)入火炬氣凝液罐之前進(jìn)行補(bǔ)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(yùn)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(shí)運(yùn)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(shí)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(yàn)中，加熱處理裝置中存在的問題4.2.1急泄壓試驗(yàn)加氫處理裝置進(jìn)行緊急泄壓試驗(yàn)(實(shí)際泄放速度5.9×10緊急泄壓試驗(yàn)開始前,1#火炬水封罐撤水封至固定水封,打開泄水閥、補(bǔ)水閥(DN40)和補(bǔ)水副線閥(DN80),同時(shí)打開新增補(bǔ)壓線向高壓排放系統(tǒng)補(bǔ)壓(補(bǔ)充量為1800Nm4.2.2加氫裝置發(fā)生極端工況時(shí)的安全問題從上述試驗(yàn)過程可以看出,盡管火炬系統(tǒng)進(jìn)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(shí),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(bǔ)水量不足,而且無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。5關(guān)于繼續(xù)改進(jìn)的措施和建議5.1改水閥組的補(bǔ)水能力1)改大水封罐的體積,或者在現(xiàn)有基礎(chǔ)上每個(gè)水封罐并聯(lián)1個(gè)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(shí),降低火炬排放時(shí)的噪音。2)改大水封罐補(bǔ)水閥組的補(bǔ)水能力。根據(jù)實(shí)踐情況,建議補(bǔ)水線改為補(bǔ)水閥DN100,補(bǔ)水副線閥DN40,2條管線均安裝控制閥,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,吹掃氣體的流量應(yīng)能保持離火炬筒體頂端7.6m處的氧含量在排放烷烴時(shí)不超過6%(體積分?jǐn)?shù)),而排放H考慮海邊風(fēng)大、放空氣體H建議關(guān)小流體密封N5.4加氫裝置緊急泄壓閥的關(guān)閉1)在水封罐進(jìn)行徹底改造前,若加氫裝置出現(xiàn)緊急泄壓情況,應(yīng)首先打開火炬系統(tǒng)補(bǔ)壓線進(jìn)行補(bǔ)壓,另外在關(guān)閉緊急泄壓閥前,應(yīng)先打開加氫裝置的排放控制閥進(jìn)行補(bǔ)壓,以防火炬放空系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)壓,造成回