化工火炬气回收利用研究

化工火炬气回收利用研究

火炬是由化工、石油、化工、氨化合物、气田等公司设立的重要安全环境设施之一。石化企业在开停车、正常生产过程以及突发事故情况下将装置产生的可燃性气体(火炬气)引致火炬燃烧后排放。火炬气的燃烧排放不仅造成了资能源的浪费,而且污染了环境,火炬气的可回收利用已引起石化企业的广泛关注。国家从提高资源重复利用率、保护环境、落实“十二五”节能减排刚性目标、实现经济可持续发展,建设资源节约型、环境友好型社会的角度也对火炬气的回收利用提出了相应的要求。下面以某化工企业为例,对火炬气回收利用节能效益进行分析。1生产装置的设计某化工厂现有年产为12万t的乙烯-醋酸乙烯共聚合物乳胶(EVA乳胶)、5万t的1,4丁二醇(BDO)、5万t的丙烯醇的生产装置各一套。三个装置在正常生产状态下均产生一定量的可燃性工业尾气(又称火炬气),在实施改造前,装置所产生的火炬气均集中排放到全厂尾气管网中,并采用蒸汽伴热引至燃烧火炬,燃烧后排放到大气中。1.1火炬气的来源和组成1.1.1尾气的排放该化工厂采用乳液聚合反应工艺生产EVA乳胶,其主要反应方程式如下:在每批次EVA乳胶生产结束卸料的过程中,以乙烯为主的未反应的火炬气集中送至火炬燃烧后排放,尾气的平均产量约为660kg/h。火炬气热值为46597kJ/kg,火炬气组分见表1。1.1.2丙烯醇法生产工艺该化工厂目前BDO装置生产规模为5万t/a,采用丙烯醇法生产工艺。原料甲醇进入脱氢裂解反应器中在0.9MPa下加热至350~400℃裂解为H1.1.3废气的回收利用该化工厂丙烯醇装置生产规模为5万t/a,以丙烯为原料,通过氧化反应的方式生产丙烯醇,氧化反应后的循环气通过分离器分离出的中间产品醋酸丙烯酯送去水解,含有氧气、丙烯的循环气经过净化处理进行循环使用,其中少量含碳氢化合物的废气在分离器分离后送燃烧塔燃烧,该生产过程中产生的废气量约为144kg/h。火炬气热值为42214kJ/kg,丙烯醇(AAL)生产装置火炬气组分见表3。根据表1~3,该化工厂火炬气来源、组分和产量等参数汇总见表4。该企业在正常生产情况下年产生火炬气6176t,火炬气燃烧不仅造成资源严重浪费,而且对当地的环境产生一定的污染。2火炬气回收工艺流程外包该化工企业通过建设一套火炬气回收装置,将火炬气压缩后作为该企业燃气锅炉的掺烧燃料,从而减少天燃气的消耗量,降低企业的综合能耗。该企业火炬气回收装置包括火炬气存储系统、火炬气压缩系统、计量、控制系统等。火炬气回收装置工艺流程为:来自EVA、BDO、AAL三个装置的火炬气→原有的火炬气管网→火炬气缓冲罐→压缩机→高一级压力火炬气缓冲贮罐→输出到燃气锅炉→燃烧后达标排放。工艺流程简图见图1。火炬气回收系统可充分利用企业原火炬气燃烧系统的部分管网、流量计,新增主要设备见表5。3回火后，节能经济效益分析3.1工程建设、安装工程费用及建设期借款利息该项目建设全部为自筹资金,总投资共计1330万元,其中设备购置费900万元,建筑工程、安装工程费用180万元,工程建设其他费用105万元,预备费用95万;建设期借款利息0元;流动资金50万元。3.2项目消耗费用火炬气回收前,工业尾气排至火炬燃烧主要消耗的公用能源为0.3MPa的低压蒸汽,每小时平均耗量为0.52t,年消耗量为4160t。火炬气回收后系统的能源消耗主要包括电、新鲜水、循环水、压缩空气及氮气。电主要用于压缩机的运转,压缩空气主要用于仪表控制系统,循环水主要用于空压机的冷却系统,氮气主要用于系统开、停车。火炬气回收系统公用工程消耗量见表6。该化工厂火炬气回收系统项目实施改造后年可回收火炬气6176t,回收火炬气所含热值折标煤量见表7。3.3部分运行能耗实施火炬气回收后,原火炬燃烧系统运行所需要的0.3MPa蒸汽停止使用,但要新增部分运行能耗。火炬气回收后送入燃气锅炉燃烧,该化工厂燃气锅炉设计燃烧效率为93.5%,实际运行效率为92%,火炬气回收后综合节能量见表8。火炬气回收系统综合年节能量为7878.14t标准煤。3.4其他运行成本该项目总投资为1330万元,其中形成固定资产为1280万元,火炬气回收系统年修理费及其他除公用工程之外的运行成本取总投资的6%,约为76.8万元。火炬气回收系统年节约标煤为7878t,以每吨标煤1200元计算,节约标煤产生经济效益为7878×1200元/t=945.4万元。不含建设期,火炬气回收系统的静态投资回收期为=固定资产投资/投资效益4经济效益显著=1280/(945.4-76.8)=1.47a该化工企业通过实施火炬气回收改造,可以最大限度地回收利用火炬气中热量,符合国家节约能源,实现资源综合利用的基本国策,该回收系统工艺技术成熟、可靠,有效提高了资源利用率,每年可节约7818.14t标准煤,节能效果显著,