壓縮冷凝法火炬氣回收技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

壓縮冷凝法火炬氣回收技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

在正常的生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)裝置正常運(yùn)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(fēng)系統(tǒng)。目前此類放空可燃?xì)怏w一般排放到火炬進(jìn)行燃燒,因此國內(nèi)各石化企業(yè)都設(shè)有多個(gè)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?xì)怏w也越來越多,直接排放到火炬燃燒,不僅浪費(fèi)了資源,而且還嚴(yán)重污染大氣。進(jìn)行放空可燃?xì)怏w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(shí)際生產(chǎn)中也逐步開始應(yīng)用壓縮冷凝法油氣回收裝置應(yīng)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(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn),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(duì)碳五裝置排火炬線的尾氣中的碳五組分進(jìn)行回收。項(xiàng)目實(shí)施后可取得一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(chǔ)運(yùn)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(chǔ)罐區(qū)原料產(chǎn)品裝卸等過程)中會(huì)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(jìn)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(fù)雜,因此火炬氣組分也較為復(fù)雜,其組成時(shí)刻都在發(fā)生變化,平均相對(duì)分子質(zhì)量、密度和熱值等物性也在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。因此取火炬氣典型組成如表1所示。1.2增設(shè)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?；鹁鏆饨?jīng)管線輸送至分液罐,經(jīng)氣液分離罐分離后,進(jìn)入水封罐,再經(jīng)切斷閥,進(jìn)入火炬系統(tǒng)。擬在進(jìn)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(jìn)入分子篩吸附脫水裝置,進(jìn)入預(yù)冷器,預(yù)冷至5~10℃,然后進(jìn)入制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)使原料氣溫度進(jìn)一步降低,冷卻后的尾氣進(jìn)入分離罐進(jìn)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(jìn)行回收利用。1.3主要設(shè)備的清單尾氣回收系統(tǒng)主要設(shè)備見表2。2影響深遠(yuǎn)回收率的因素分析2.1尾氣網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)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(shí)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(shí)際工況的設(shè)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(jì)性。利用ASPENPLUS流程模擬軟件對(duì)尾氣壓縮冷凝過程進(jìn)行建模,實(shí)現(xiàn)冷凝溫度對(duì)尾氣回收率的影響的定量分析。當(dāng)壓力為1MPa時(shí),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(duì)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(shí),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(shí)考慮到實(shí)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(chǔ)存溫度為常溫,儲(chǔ)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(jìn)入回收系統(tǒng),然后繼續(xù)循環(huán)回收,造成能耗的浪費(fèi),故初步建議冷凝溫度選擇-15℃即可。2.2回收壓力的測(cè)定當(dāng)冷凝溫度為-15℃時(shí),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(dāng)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(shí)的飽和蒸汽壓為1.07MPa,因此當(dāng)回收壓力為1.0MPa時(shí),純丙烷理論上在30℃以下時(shí)已基本液化。同時(shí)考慮到實(shí)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(chǔ)存溫度為常溫,儲(chǔ)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(jìn)入回收系統(tǒng),然后繼續(xù)循環(huán)回收,造成能源的浪費(fèi),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(jì)算2015年1—12月共排放火炬氣1.664×10以2015年碳五原料單價(jià)計(jì),回收利潤=尾氣回收量×碳五單價(jià)=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(jì))。3.3尾氣回收系統(tǒng)運(yùn)行成本通過回收尾氣不僅能取得一定的社會(huì)效益,減少資源的浪費(fèi)、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(jì)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(xiàng)目總投資約300萬元(全部費(fèi)用);以2015年尾氣回收數(shù)據(jù)為例,不計(jì)人工成本、折舊費(fèi)等,年運(yùn)行成本即為公用工程消耗,52.66萬元;約15個(gè)月即可回收投資,第2年扣除投資和運(yùn)行成本后,約可獲得6