火炬回收裝置專業(yè)技術(shù)研究

喻勁松

摘 要：本文介紹煉油二部六工區(qū)火炬回收裝置近三年運行及經(jīng)濟技術(shù)指標情況，分析裝置運行過程中的優(yōu)化改造，總結(jié)技術(shù)管理中的問題。

關鍵詞：火炬回收裝置;技經(jīng)指標;優(yōu)化改造;問題

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.12.087

1 火炬回收裝置概況

1.1 裝置簡介

火炬回收裝置是分公司儲運系統(tǒng)的一個重要組成部分，它既是保證裝置生產(chǎn)的安全設施，也是回收分公司裝置放空氣作燃料的節(jié)能環(huán)節(jié)，同時也承擔減少大氣污染，改善周圍環(huán)境的任務。

火炬回收裝置主要由分公司系統(tǒng)管網(wǎng)、氣液分離罐、集液罐、氣柜系統(tǒng)、壓縮機系統(tǒng)、水封罐、電點火系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)、蒸汽消煙設施及凝縮油系統(tǒng)等部分組成。

火炬回收裝置的主要設備包括4套火炬，分別是煉油2號火炬、化工1號火炬、異丁烷火炬及Ⅲ重整火炬。火炬氣分液罐和水封罐18臺。此外還有干式氣柜2臺，高壓螺桿壓縮機5臺。

1.2 流程說明

各裝置正常排放火炬氣先進入火炬分液罐分液，之后進入氣柜暫時儲存，當裝置出現(xiàn)異常排放，大量火炬氣進入系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力超出水封高度，則火炬氣沖破水封罐水封，排入火炬頭燃燒。

火炬有四套分別是煉油2號火炬、化工1號火炬、異丁烷火炬及Ⅲ重整火炬，正常情況下，煉油2號火炬承負Ⅱ加氫裂化、輕烴回收、IV柴油加氫、Ⅰ催化、Ⅱ常減壓、溶劑油裝置、Ⅰ氣分、MTBE、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ硫磺、ⅠS-zorb、ⅡS-zorb、正丁烷、Ⅰ焦化、Ⅱ焦化、戊烷等裝置排放火炬氣，化工1號火炬承負Ⅱ連續(xù)重整、PX、Ⅳ常減壓、Ⅳ硫磺、Ⅲ氣分、球罐、260萬蠟油加氫、渣油加氫、Ⅲ催化等裝置排放火炬氣，異丁烷火炬目前承負異丁烷、Ⅲ焦化、白油、Ⅱ柴加、Ⅲ柴加、Ⅲ常減壓、Ⅱ催化、Ⅰ連續(xù)重整等裝置，并留有甩頭備接Ⅰ催化火炬線所連各套裝置，Ⅲ重整火炬目前承負Ⅲ重整、加氫精制、制氫、Ⅰ加氫裂化、OTA等裝置，并留有甩頭備接C5/C6異構(gòu)化裝置及Ⅰ催化火炬線。各火炬可串用。

氣柜儲存的氣體由氣柜出口管線流入壓縮機（5、6、7、8、9#機）入口，經(jīng)螺桿壓縮機壓縮，9#機出口瓦斯輸送至260蠟油加氫裝置脫硫塔，5、6、7、8#機出口輸送至二部氣分裝置脫硫塔處理。

2 運行情況

2.1 回收情況

由表1可知，2017年裝置全年運行365天，共回收火炬氣101225t;2018年裝置全年運行365天，共回收火炬氣97995t;2019年裝置全年運行365天，共回收火炬氣91405t。

2.2 火炬氣組成

由表2可知，從各裝置回收來的火炬氣主要成分為氫氣及氮氣，含碳組分中含量最高的是甲烷，此外火炬氣中硫化氫含量均在2%（V/V）左右，含硫較高。

2.3 能耗情況

由3表可知，火炬回收裝置能耗主要為蒸汽和電消耗，其中，蒸汽消耗主要由火炬頭消煙蒸汽使用產(chǎn)生，即上游裝置大量排放火炬氣無法及時回收，火炬氣直接至火炬頭燃燒，為防止環(huán)境污染使用的蒸汽。電耗主要由螺桿壓縮機使用產(chǎn)生。此外新鮮水消耗是在回用水出現(xiàn)問題時替代回用水為水封罐補水時使用產(chǎn)生，循環(huán)水消耗則是由螺桿壓縮機及循環(huán)柴油各冷卻器使用產(chǎn)生。

3 優(yōu)化改造

3.1 增設Ⅳ常至螺桿機柴油流程

火炬回收裝置螺桿壓縮機出口有補柴油線，主要作用為吸收火炬氣中的烴類及冷卻火炬氣保護設備。之前柴油來自Ⅱ常減壓裝置，壓力較低，溫度較高且來量不足，無法有效滿足螺桿機運行需求。2016年10月，經(jīng)與相關處室及煉油四部協(xié)調(diào)后，由煉油四部Ⅳ常減壓裝置增設柴油線至火炬回收裝置螺桿壓縮機出口供螺桿機使用。Ⅳ常減壓裝置供應的柴油溫度更低，壓力更高，且來量也更大，能夠很好地滿足螺桿機使用需求，保證螺桿機長穩(wěn)優(yōu)運行。

3.2 聯(lián)合火炬項目

2017年，為配合新建Ⅲ重整及異丁烷裝置開工運行，火炬回收裝置新建一套火炬排放系統(tǒng)，包括一組聯(lián)合捆綁火炬（含Ⅲ重整火炬、異丁烷火炬、酸性氣火炬及一處預留位置），六臺分液罐水封罐及兩臺凝縮油泵。

新聯(lián)合火炬的火炬頭結(jié)構(gòu)與原有火炬有較大區(qū)別，具體見表5。

新火炬頭與原有火炬頭相比，密封氮氣用量減少約50Nm3/h，在保證長明燈正常燃燒的前提下，火頭更小，長明燈瓦斯耗量減少約0.3t/h。

除火炬頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化外，新聯(lián)合火炬的筒體結(jié)構(gòu)為自卸式捆綁火炬，大幅降低檢修難度及檢修時間，2019年底的聯(lián)合火炬檢修過程，比常規(guī)火炬筒檢修節(jié)約10天左右。

3.3 火炬回收系統(tǒng)改造項目

2020年8月11日，火炬回收系統(tǒng)改造項目完成投用，該項目具體內(nèi)容為拆除原有濕式氣柜，原址新建一臺20000m3干式氣柜。拆除原有2臺低壓螺桿機，原址新建一臺高壓螺桿機，此外還建有配套柴油罐及地下罐。

新螺桿機投用后，在減少裝置螺桿機數(shù)量之外，大幅提高了裝置火炬氣回收量，見表6。

由上表可知，裝置螺桿機數(shù)量由6臺減少至5臺，減少了16.67%，火炬氣回收能力由15600Nm3/h提高至19200Nm3/h，提高了23.08%。

新氣柜投用后，在保持總回收量不變的前提下，大幅減少了新鮮水用量（濕式氣柜水封水約9000m3，正常置換約10m3/h），不但降低了能耗，同時減少含硫污水排放，產(chǎn)生環(huán)保效益。

3.4 螺桿機開停操作優(yōu)化調(diào)整

在保證火炬氣應收盡收的前提下，優(yōu)化調(diào)整螺桿機啟運數(shù)量，保證機組長周期運行，降低螺桿機電耗。對此工區(qū)特制定以下生產(chǎn)指導意見。

（1）停開機原則。

①正常情況下，優(yōu)先保證機9正常運行;②為保證3#氣柜平穩(wěn)運行，增開螺桿機原則為先開機7/8，后開機5/6;減開螺桿機原則為先停機5/6，后停機7/8。

（2）增開螺桿機條件。①若上游裝置來量大，調(diào)整氣柜入口后，當排放火炬系統(tǒng)壓力大于9kPa，氣柜高度大于11m且持續(xù)上升，確認機組出口返回線全關，按程序增開一臺備機;②備機運行平穩(wěn)后，若氣柜高度依然持續(xù)上升，按程序再增開一臺備機;③上游裝置來量恢復正常，根據(jù)工區(qū)要求逐步停備機。

（3）減開螺桿機條件。①若上游裝置來量小，調(diào)整氣柜入口后，當排放火炬系統(tǒng)壓力低于7kPa，高度低于6m且持續(xù)下降，班組優(yōu)先通過機7/8出口返回線控制閥進行調(diào)節(jié);②若a.控制閥閥位已開至80%，氣柜高度依然持續(xù)下降;b.控制閥閥位開至80%持續(xù)3h，按程序停一臺在運機組;③若氣柜高度依然持續(xù)下降，按程序再停一臺在運機組。保持機9單機運行;④若機9單機運行時氣柜高度依然持續(xù)下降，班組需打開R301頂安全閥副線，將機9出口量分流至氣柜入口，保持氣柜高度。

方案執(zhí)行以來，裝置電耗得到顯著減少，對比同期每月約節(jié)電30萬kWh。

4 存在問題

4.1 火炬氣成分變化大

由于火炬氣來源于各個不同裝置，氣體主要含有H2、C1～C3烴類等可燃氣體及其他一些惰性氣體。不同裝置排放的火炬氣組分差別大，甚至同一裝置在不同時間排放的火炬氣組分也有很大差別，這些不斷變化著的氣體匯集在氣柜中，當氣體太輕或太重都會給火炬回收的關鍵設備螺桿機操作帶來難度，甚至損壞螺桿機。具體表現(xiàn)在當含氫較多時，螺桿機就會抽空，出現(xiàn)溫度升高，連鎖停機。當組分較重時，壓縮過程產(chǎn)生液態(tài)烴，容易造成螺桿機密封損壞。此外，焦化裝置的焦粉，PSA裝置的吸附劑等夾帶在火炬氣中的固體雜質(zhì)對螺桿機也有很大的不利影響，如造成過濾器堵塞，甚至損壞機體。

4.2 瓦斯凝縮油去向不合理

瓦斯凝縮油是各裝置火炬氣回收過程中產(chǎn)生的，目前這些瓦斯凝縮油先集中收集在一臺低壓罐中，再輸送至催化裝置。由于上游裝置組分較雜，凝縮油組分不固定，易造成催化裝置產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

4.3 火炬氣帶液多

火炬氣帶液多主要發(fā)生在裝置開停工期間，火炬線處理中蒸汽殘留遇冷凝集，裝置操作原因排氣溫度高氣夾帶液。這些無論是哪一種帶液，導致的結(jié)果都是火炬系統(tǒng)管線積液使管阻力增加，管線堵塞，阻止火炬氣進入氣柜。

5 結(jié)論

（1）隨著火炬回收系統(tǒng)不斷優(yōu)化完善，火炬回收能力得到了提高，力爭滿足公司各裝置處理量逐年提升，新裝置不斷建成投產(chǎn)的現(xiàn)狀，努力回收全公司火炬氣量，即使上游裝置的開停工異常排火炬的操作，也未對火炬回收裝置造成沖擊，相反，火炬氣基本能夠回收利用，從而降低了分公司加工損失，為公司創(chuàng)造了效益。

（2）雖然火炬回收能力得到提高，但是通過以往對火炬氣組分分析結(jié)果顯示，各裝置排出的尾氣帶液及較輕氣體無規(guī)可循，當火炬氣、瓦斯組分及壓力波動較大時，只能依據(jù)調(diào)度日報上各裝置生產(chǎn)信息判斷，無法進行超前調(diào)節(jié)，始終處于被動狀態(tài)。因此建議各裝置放火炬界區(qū)閥處安裝流量計，便于監(jiān)控。

（3）平時要關注分公司上游裝置生產(chǎn)情況，積極與生產(chǎn)調(diào)度聯(lián)系，掌握最新生產(chǎn)動態(tài)，使本工區(qū)根據(jù)實際情況提前調(diào)節(jié)，努力回收火炬氣，降低加工損失。

參考文獻

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