火炬及火炬气回收系统在柴油加氢装置紧急泄压试验中的应用

火炬及火炬气回收系统在柴油加氢装置紧急泄压试验中的应用

大火挤出系统是俄罗斯能源公司的最后一个安全屏障，其安全稳定运行对俄罗斯能源公司的安全生产至关重要。中国石化青岛炼油化工有限责任公司(简称青岛炼化)火炬及火炬气回收系统是用于满足该公司工艺装置在正常生产时安全阀和泄压阀小流量泄漏、计划中小修火炬气正常排放量的回收,同时满足各装置开停车、事故停电、停仪表风等非正常工况火炬气燃烧排放要求的设施。2008年4月19日,在开工准备过程中,进行柴油加氢装置紧急泄压试验时,火炬系统发生回火闪爆,造成水封罐安全附件损坏,对该公司的开工进程造成了一定程度的影响。1原设计1.1实施细则,固定水封和可集水封青岛炼化设高压、低压及低低压水封阀组设置高、低位水封,以满足装置的安全操作和火炬气的安全回收。低位水封设置为200mm,满足系统的防回火要求,低位水封为固定水封。高位水封主要增大水封高度,使水封罐前的可燃气体不能冲破水封排向火炬,而顺利进入气柜,高位水封为可调水封,其高度可根据火炬气回收的实际情况来调节。正常生产时,工艺装置放空瓦斯气经过高压、低压、低低压火炬排放管网进入2×10另外,单独设DN700酸性气火炬排放系统,接受来自硫磺回收装置紧急情况下的放空酸性气,排放能力按50t/h设计。1.2水封罐及补水阀水封罐外形尺寸为Φ4000mm×7000mm。水封罐内部采用水桶型结构,放空气体由放空总管(DN1400)进入水封罐内部之后扩径为DN1600,进入水桶内部,水桶尺寸为Φ3200mm×2800mm。水封罐补水阀为调节阀,规格为DN40;补水阀副线阀为手动闸阀,规格为DN80。2防火过程和原因分析2.1开采准备柴油加氢装置进行紧急泄压试验(实际泄放速度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边缘在柴油加氢装置紧急泄压试验时,2个火炬水封罐的固定水封均被完全带空,最低时,水封高度低于立管底部边缘250mm,这是造成火炬回火闪爆的直接原因。水封罐内有效水封量应能满足水封罐入口管线立管3m高的充液量,方能满足火炬系统的防回火要求2.2.2个系统。在2个系统内,各青岛炼化的烃类火炬排放系统尽管分为了3个系统,但实际上在进入水封罐之前,又合并成了1个系统,然后又分为2个系统。这样,烃类火炬排放系统就成为互相影响、关联性很强的1个系统。从柴油加氢装置紧急泄压试验过程看,1个系统超压将引起其他系统同时超压,1个系统出现负压将引起其他系统同时负压。实践证明,系统管线这种组合方式是不符合生产的安全需求的。2.2.3气体正向流动放空系统负压的原因是柴油加氢装置紧急泄压阀为两位式阀门,阀门开关速度较快(开启、关闭时间均为约30s),在其关闭时,由大量气体正向流动突然停止而产生的“气锤”现象引起负压。此时,因为全厂其他生产装置均没有开工生产,因此并不存在其他装置向放空系统漏入气体缓解系统负压状态的情况。2.2.4排水介质的特性柴油加氢装置紧急泄压试验时,其排放的气体中H2.2.5流密度根据原设计,用于流体密封的N根据以上分析,火炬排放系统回火的原因是:柴油加氢装置进行紧急泄压试验时,大量放空气体(主要组分是H3改革措施3.1改变大密封罐的有效密封量水封罐结构由水封桶型改为中间挡板型,同时将固定水封高度改为400mm。改造后,水封罐的有效水封量约为6.30m3.2改变火炬系统的管道组合方式改造后的工艺流程为:将高压火炬系统单独从系统分开,放空系统分为2个独立的管网,分别对应2个火炬头。高压放空管网进入13.3放空管网补压线改造的方案为:从火炬气压缩机出口管线(DN200)引出放空管网补压线(DN150),在放空管线进入火炬气凝液罐之前进行补压,保证放空系统管网压力任何情况下均不低于2kPa。改造前后火炬系统的示意见图1。3.4轴的压力密封n将流体封N4改造后的运行和问题火炬系统按照以上方案改造后,装置正常生产时运行基本稳定。但是,也存在一些问题,需要在今后解决。4.1气体排放量的“窝”气体碳氧基火炬头“半干”的问题1)火炬排放时的噪音过大,出现了不连续排放发出的“喘声”,在排放气体中H2)N3)火炬头“焖烧”的问题。据检测,在放空气体流量较低(小于3×10以上问题将极大地影响火炬头的使用寿命和青岛炼化瓦斯放空安全。4.2在紧急压力试验中，加热处理装置中存在的问题4.2.1急泄压试验加氢处理装置进行紧急泄压试验(实际泄放速度5.9×10紧急泄压试验开始前,1#火炬水封罐撤水封至固定水封,打开泄水阀、补水阀(DN40)和补水副线阀(DN80),同时打开新增补压线向高压排放系统补压(补充量为1800Nm4.2.2加氢装置发生极端工况时的安全问题从上述试验过程可以看出,尽管火炬系统进行了一些改造,但是在出现类似于加氢处理装置紧急泄压等极端工况时,仍可能出现安全问题。1)在火炬系统大量放空情况下,水封罐中有效水封将完全被冲破,水封罐无法起到防止回火的作用;2)水封罐的补水量不足,而且无法实现远程控制。5关于继续改进的措施和建议5.1改水阀组的补水能力1)改大水封罐的体积,或者在现有基础上每个水封罐并联1个新的水封罐。降低固定水封高度至200～300mm,在保证足够的有效水封量的同时,降低火炬排放时的噪音。2)改大水封罐补水阀组的补水能力。根据实践情况,建议补水线改为补水阀DN100,补水副线阀DN40,2条管线均安装控制阀,以实现远程控制。3)提高水封罐沉降侧排水阀组高度。5.2dn400dn503管线建议在高、低压火炬水封罐和分液罐之间各自引出1条DN350～DN500管线,并入酸性气火炬(DN700)水封罐之前。这样,高、低压火炬小流量放空(小于3×105.3离火炬筒体密封按照有关标准要求,吹扫气体的流量应能保持离火炬筒体顶端7.6m处的氧含量在排放烷烃时不超过6%(体积分数),而排放H考虑海边风大、放空气体H建议关小流体密封N5.4加氢装置紧急泄压阀的关闭1)在水封罐进行彻底改造前,若加氢装置出现紧急泄压情况,应首先打开火炬系统补压线进行补压,另外在关闭紧急泄压阀前,应先打开加氢装置的排放控制阀进行补压,以防火炬放空系统出现负压,造成回