新型煤化工高压富氢火炬系统技术改造

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摘要：新型煤化工已成为国家能源替代战略的新亮点之一，装置规模已大型化、联产化。但大型煤化工化生产技术尚为国内的一个空白，国内外可借鉴的技术甚少。本文立足于实践，综合阐述了大型煤制烯烃高压富氢火炬带液产生的原因及处理方法。

关键词：煤制烯烃 火炬 不凝气

1.引言

新型煤化工厂火炬放空系统是企业重要的安全与环保设施。负责处理各生产装置开停车工况、正常工况及事故工况下排放的可燃性气体。新型煤化工厂火炬放空系统的意义主要有两个方面：一是作为新型煤化工厂的重要的安全屏障，满足全厂装置的在事故工况下火炬气的安全排放的要求；二是满足正常工况下安全阀、泄压阀及小流量泄漏、吹扫尾气等可燃气体。满足事故工况下能稳定燃烧并能使系统安全排放，不造成上游装置排放系统憋压的基本要求。

高压富氢水封罐通过其阀门切换的作用使得火炬气分常燃与事故两类火炬燃烧的思路得以实现。正常运行时，设一定水封高度将排放总管封住，接分支管将正常生产中安全阀、泄压阀等泄漏量引至常燃火炬（酸性气火炬）燃烧，事故状态下大量排放时，排放总管压力升高，达第一设定值，排放压力报警，同时联锁点燃高压富氢、低压重烃火炬共8台高空点火器配长明灯，达第二设定值，联锁开关阀排水，将水封筒内水放尽，保障火炬气的安全排放。

2. 存在的问题：

在甲醇中心开车初期（属于事故工况）、气化炉进行计划切炉阶段及事故工况，装置排放的火炬气含有大量凝液，造成高压富氢水封阀液位迅速上升，但由于水封阀泄水能力有限，造成水封液位超高，导致上游系统放空有阻力。

3.问题的原因分析：

3.1 开工初期

甲醇中心第一台气化炉开始计划升温及提高负荷，将含有58%、241～280℃蒸汽的火炬气排至高压富氢火炬气管网，当负荷提至一定值后将产生的合成气引至净化装置的低温甲醇洗工段，经过低温甲醇洗工段的30℃合成气放空至高压富氢火炬系统。然后第二台气化炉进行升温及提高负荷将含有58%、241～280℃蒸汽的火炬气排至高压富氢火炬气管网。在气化至火炬系统管段，两股气体汇合，经过换热[1]，由于温差较大原因导致蒸汽迅速冷凝。同时火炬气外网管网为长输裸钢管造成热量大量损失及不凝气[2]的存在降低了水蒸汽的凝点[3]。火炬气在沿线形成大量凝液，造成了水封阀液位超高，存在着重大安全隐患。

3.2计划切炉

当备用炉计划升温及提高负荷后，将合成气引致低温甲醇洗工段造成低温甲醇洗产生的不合格合成气，最终进行放空。同样造成了低温气体与高温气体在管道中汇合，形成大量冷凝液。

4 改进措施：

4.1火炬气管道为裸管散热的改进措施

采用了在管道外侧进行保温处理，减少散热量[4]。由于当地气候原因，冬天最低温度达到-30℃，在高压富氢火炬气管道沿线增加250℃蒸汽伴热，减少温差减低传热速率。冬季采取设有专人进行伴热及保温防护。

4.2火炬气带有大量凝液的改进措施

采取了沿线增加了两个分液罐[7]，并将冷凝液由泵送至污水装置进行处理。由于冷凝液的温度较高，在泵的选型上选用了耐高温离心泵。增设分液罐时考虑到防止火炬气带液量过大，造成分液罐满罐，使放空系统憋压[5]。在设计时管道设置采取了下图安装设置。在开工初期及气化切炉过程中，密切与甲醇装置保持密切联系，加强巡检，及时将冷凝液泵送至污水装置，防止造成系统憋压[6].

5.改造后的效果

5.1 增设的分液罐能够满足开工初期及切换气化炉时带液情况。

5.2 增设伴热保温，带液量同比减少40%。

5.3改造后能够达到上游装置排放要求。

6.技术改造建议：

6.1煤气化项目在设计火炬气管道时将气化装置产生的高温气体及净化装置产生的低温气体分两路送至火炬进行燃烧，从根本上解决温差产生的热量交换及凝液的问题。

6.2 设计高压富氢火炬管线时应与距火炬系统在合理的位置，防止长输管道的热量损失产生大量凝液[8]。

6.3 高压富氢火炬分液罐收集的凝液，其中大部分为水蒸汽，可以通过管线改造将凝液泵送至甲醇装置进行回炼回收，达到水资源的充分利用。

7 结语

作为“十二五规划”开局之年，煤化工事业蒸蒸日上。但煤化工技术需要更多的人才去开发，去创新，最终实现国家能源替代战略的目标。

参考文献：

[1] 熊孟清，林宗虎，刘咸定.含不凝气体的蒸汽冷凝换热系数的关联式[J]；热能动力工程；1997年05期

[2] 沈子信；不凝性气体对制冷量影响的实验研究[J]；湖南大学学报（自然科学版）；1998年02期

[3] 熊孟清，刘威定，林宗虎；含不凝气体的蒸气冷凝换热的计算方法[J]；西安建筑科技大学学报；1996年03期

[4] 王松汉.石油化工设计手册：第四卷[M].北京：化学工业出版社，2002：632

[5] SH 3009-2001 石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放设计规范[S].

[6] 胡景沧；石油化工厂火炬设计及运转操作的安全性（一）[J]；石油化工设计；1999年03期

[7] 孙伟. 火炬系统分液罐的工艺设计[J]：化工设计，2010，（03）

[8] 张红伟. 炼油厂火炬系统的工艺设计[J]；安徽化工，2010，（03）