金陵分公司煉油區域火炬設施改造

呂湘泠

南京金凌石化工程設計有限公司 江蘇南京 210042

1 火炬設施現狀

中國石化股份有限公司金陵分公司現有火炬設施自20 世紀80 年代起逐步配套建設，部分排放設施能力較小。近十年來，金陵分公司發展迅速，新建了多套煉油和化工裝置，火炬排放設施已基本滿負荷，無法滿足全部新建及規劃裝置的排放要求。同時，現有火炬設施還存在以下問題：

（1）三座火炬上都有多套排放裝置，且每座火炬上的排放裝置不同時檢修，沒有備用火炬，因此現有火炬停工檢修困難；

（2）由于缺乏規劃，現有設施能力較小，但占地面積較大，制約了火炬排放系統的擴能改造；

（3）原石油化工可燃性氣體排放系統執行規范《石油化工可燃性氣體排放系統設計規范》（SH3009- 2013），現有火炬設施有些原則問題不滿足新規范的要求，存在安全隱患，必須在火炬系統擴能改造的同時，以新帶老，實施整改。

2 火炬設施改造方案

2.1 現有火炬排放設施

金陵分公司煉油區域現有3 座火炬，均設在山上，山高約30m。3 座火炬上均設有烴類火炬和酸性氣火炬，3根烴類火炬之間設有連通線，酸性氣火炬之間也設有連通線，連通線均設在山上。除煉油四部烴類火炬氣水封罐設在山上，其余烴類火炬氣分液罐、水封罐等設備均在山下。煉油四部酸性氣水封罐設在山上，其余裝置酸性氣無水封罐，酸性氣分液罐設在山下。放空管道沿山坡敷設至山上，管道坡度坡向山下的水封罐或分液罐。金陵分公司煉油區域設有兩座110kV 總變電所，分別為一總降和二總降。金陵分公司經過2 次油品升級項目改造后，共有裝置40余套，裝置原料產品互供，關聯度較高，單獨停1 套或幾套裝置對當月生產平衡均有較大影響。因此，建議分區檢修，期間減低原油加工量，確保在運裝置平穩運行。

2.2 現有主要裝置放空量

現有主要裝置放空量，1# 火炬排放裝置放空量如表1 所示，2# 火炬排放裝置放空量如表2 所示，3# 火炬排放裝置放空量如表3 所示。表中僅列入排放量較大裝置，部分裝置放空量為參考同類裝置估算，表中排放量為事故工況最大排放量。

表1 1# 火炬排放裝置放空量

表2 2# 火炬排放裝置放空量

表3 3# 火炬排放裝置放空量

2.3 新建裝置火炬放空量

金陵分公司正在規劃和建設的裝置包括300 萬t/ a柴油加氫裝置、150 萬t/ a S zorb 裝置、干氣回收乙烯裝置、150 萬t/ a 連續重整- 芳烴抽提裝置、200 萬t/ a 渣油加氫裝置、15 萬t/ a 硫磺回收裝置、液化氣綜合利用項目異丁烷裝置，另外60 萬t/ a 對二甲苯裝置規劃改造為97 萬t/ a。各裝置火炬放空量（見表）按排放量最大的火炬放空量計算，其中重量流量最大的是芳烴抽提單元503090kg/ h（分子量106.33）。

2.4 現有火炬核算

因3 座火炬均設在山上，核算的火炬高度均已按山高30m 扣減。裝置的火炬放空量較大，按重量流量503090kg/ h 計算的火炬筒體直徑和高度分別為0.78m和105m。現有1# 和2# 火炬高度均無法滿足排放要求。3# 火炬上現有的排放裝置包括PX 裝置和煉油四部的Ⅳ常減壓、蠟油加氫、Ⅲ催化、Ⅱ氣分、渣油加氫裝置。PX 裝置由第二總降變電所供電，最大排放量為679130kg/ h（分子量94），煉油四部的裝置均由第一總降變電所供電，最大排放量為640830kg/ h（平均分子量47.6）。如新建連續重整- 芳烴抽提裝置火炬氣排放至3# 火炬，因其由第二總降變電所供電，故排放量需與PX 裝置的排放量疊加，疊加后的總排放量為830057kg/ h （平均分子量96.02）（新建裝置按30%疊加）。經核算，所需火炬筒體直徑1.03m，高度136m。現有火炬高度不滿足要求。根據核算結果，金陵分公司現有火炬均無法滿足連續重整- 芳烴抽提裝置的火炬氣排放要求，需要新建火炬。

2.5 新建火炬方案

根據全廠總圖布置，新建火炬應與現有火炬集中布置在廠區西側山上，但山上已沒有新建火炬的位置，因此考慮拆除現有火炬。綜合考慮，新建火炬布置在1# 火炬北側、2# 火炬東側，距3# 火炬約232m，不影響3# 火炬的檢修；距1# 火炬97m，距2# 火炬108m，新建火炬投用后，1# 、2# 火炬均無法檢修，因此拆除1# 、2# 火炬，原排放負荷全部轉移至新建火炬。

為便于火炬檢修，新建火炬采用可拆卸式高架火炬結構。本項目新建1 根烴類火炬、1 根酸性氣火炬，1 根異丁烷火炬，另預留1 根火炬位置。

2.5.1 烴類火炬

新建烴類火炬規模需考慮現有1# 、2# 火炬上的排放裝置及新建150 萬t/ a 連續重整- 芳烴抽提裝置的火炬放空量。現有排放至1# 火炬的裝置中由一總降供電的主要排放裝置有：Ⅰ加氫裂化裝置（排放量103000 kg/ h，分子量4.76）、Ⅲ焦化裝置（排放量19643kg/ h，分子量30）、Ⅲ柴油加氫裝置（排放量51162 kg/ h，分子量7）；現有排放至2# 火炬的裝置中由一總降供電的主要排放裝置有：Ⅱ加氫裂化裝置（排放量138000kg/ h，分子量5.06）、Ⅰ催化裝置（排放量49018kg/ h，分子量36.6）、Ⅰ焦化裝置（排放量14732kg/ h，分子量30）、Ⅰ氣分（含脫硫）裝置（排放量140159kg/ h，分子量42.1）、S zorb 裝置（排放量59375kg/ h，分子量35）、MTBE 裝置（排放量82126kg/ h，分子量58）、正丁烷裝置（排放量128951 kg/ h，分子量57.77）、干氣制乙烯裝置（待建）（排放量37116kg/ h，分子量18）。排放量最大的裝置為Ⅰ氣分（含脫硫）裝置，其余裝置按30%排放量與Ⅰ氣分裝置排放量疊加，合計排放量472015kg/ h，平均分子量16.51。考慮到部分排放裝置未計算在內，故放空量按放大20%計算，排放所需火炬筒體直徑1.3m，高度90m。

現有排放至1# 火炬的裝置中由二總降供電的主要排放裝置有：Ⅱ催化裝置（排放量45750kg/ h，分子量36.6）、Ⅲ常減壓裝置（排放量280000kg/ h，分子量102）、Ⅰ重整裝置（排放量31116kg/ h，分子量18）、Ⅱ柴油加氫裝置（排放量12790kg/ h，分子量7）；現有排放至2# 火炬的裝置中由二總降供電的主要排放裝置有：Ⅳ柴油加氫裝置（排放量61394kg/ h，分子量7）、新建連續重整-芳烴抽提裝置（排放量503090kg/ h，分子量106.33）。排放量最大的裝置為新建連續重整- 芳烴抽提裝置，其余裝置按30%排放量與聯合裝置排放量疊加，合計排放量632405kg/ h，平均分子量65.68。考慮到部分排放裝置未計算在內，故放空量按放大20%計算，排放所需火炬筒體直徑1.07m，高度131m。根據上述計算結果，新建烴類火炬筒體直徑1.4m，高度140m。

2.5.2 異丁烷火炬

接入新建火炬線的裝置有正丁烷裝置(50000kg/ h)、II S zorb 裝置(35000kg/ h)、I 催化裂化(38340kg/ h)、氣分裝置、異丁烷裝置(600000kg/ h)。總排放量按單個裝置最大放空量（異丁烷600 噸）與其余裝置排放量的30%之和計算，為671 噸/ 時。根據上述計算結果，新建異丁烷火炬筒體直徑1.4m，高度140m。

2.5.3 酸性氣火炬

現有4 套硫磺回收裝置（4 萬t/ a1 套、5 萬t/ a1 套、10萬t/ a2 套），另規劃新建15 萬t/ a 硫磺回收裝置。5 套硫磺裝置及其相應的溶劑再生裝置和酸性水汽提裝置均由第一總降變電所供電，停電時5 套硫磺回收裝置不可能同時排放酸性氣，故酸性氣放空量按最大1 套15 萬t/ a 硫磺裝置（火災工況）考慮，估算排放量約32080kg/ h，平均分子量23.58，需要火炬筒體直徑DN450。

2.5.4 分液水封等設施

新建火炬氣配套烴類火炬及異丁烷火炬分別新建分液罐和水封罐各1 臺，共設置2 臺凝液輸送泵。酸性氣分液罐已有，新建1 臺酸性氣水封罐和1 臺酸性水罐。

3 流程說明

（1）烴類火炬氣：150 萬t/ a 連續重整裝置火炬氣通過DN1400 管道排放至火炬氣分液罐、水封罐后進烴類火炬。火炬氣排放管上設溫度和壓力檢測儀表。

（2）異丁烷火炬氣：60 萬t/ a 異丁烷裝置火炬氣通過DN1400 管道排放至火炬氣分液罐、水封罐后進火炬。火炬氣排放管上設溫度和壓力檢測儀表。

（3）酸性氣：V 硫磺酸性氣通過DN450 至現有IV硫磺分液罐前，再從IV 硫磺分液罐后設DN450 管線至新建酸性氣水封罐后至酸性氣火炬。排放管上設溫度和壓力檢測儀表。

（4）放空氣體火炬連通線：150 萬t/ a 連續重整裝置火炬氣、60 萬t/ a 異丁烷裝置火炬氣排放管道在分液罐至水封罐管道上設置組列分別與現有II 催化火炬放空線、四部放空線、I 加氫放空線、II 加氫放空線、PX 放空線、火炬回收線連通。

（5）酸性氣火炬連通線：現有Ⅰ、Ⅱ加氫裂化裝置酸性氣和Ⅱ催化裝置酸性氣接至已有分液罐后管道接至1# 酸性氣火炬；現有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ硫磺裝置酸性氣和Ⅰ氣分裝置酸性氣接至已有分液罐后接至2# 酸性氣火炬；兩根酸性氣管道間設有連通線。自聯通線接DN250 管道至IV硫磺分液罐，自分液罐后接DN450 管道，至新建水封罐，再接至新建酸性氣火炬。

（6）凝縮油和酸性水：分液罐中的凝縮油經凝縮油泵送至四部分液罐凝縮油泵出口管線。酸性氣水封罐的酸性水自流至酸性水罐，酸性水罐中酸性水由氮氣壓送至IV 硫磺分液罐酸性水泵入口。

4 結語

新建火炬后，實現火炬系統擴能改造的同時，滿足現行的規范要求。裝置檢修可根據火炬排放裝置分區檢修。分區一，停Ⅰ渣油加氫、Ⅲ催化、ⅠS- Zorb、Ⅳ柴油加氫、120 萬噸催柴改質、Ⅰ、Ⅲ連續重整、Ⅳ常減壓、Ⅰ焦化、Ⅱ汽油加氫、Ⅰ、Ⅳ硫磺、Ⅲ污水汽提等裝置及配套裝置；分區二停，Ⅲ常減壓、水煤漿、Ⅱ加氫、Ⅱ催化、ⅡS- Zorb、Ⅲ柴油加氫、Ⅱ渣油加氫、Ⅱ、Ⅴ硫磺、Ⅲ焦化、Ⅰ污水汽提及Ⅰ汽油加氫；分區三，停ⅠⅡ常減壓、Ⅱ重整、Ⅱ柴油加氫、蠟油加氫、Ⅱ焦化、Ⅰ催化、Ⅲ硫磺、Ⅰ加氫、Ⅱ污水汽提等。通過對現有火炬設施系統進行優化，確保在運裝置平穩運行。