中石化安庆分公司火炬气回收设施设计
王长寿
（安徽实华工程技术股份有限公司，安徽省合肥市，230091）
摘要：火炬气回收是石化厂重要节能、环保设施，卷帘型橡胶膜密封干式气柜适应炼厂瓦斯含有烃类、硫化氢等气体，对炼厂尾气含焦粉等固体杂质也有很强的适应性。
关键词：火炬气回收 设计 节能 环保 卷帘型橡胶膜密封干式气柜
1 概况
中石化安庆分公司炼油现有Ⅰ、Ⅱ两套火炬系统，分别在火炬山拥有各自火炬，但共用1套火炬气回收系统。放空气体通过气柜进行收集，经火炬山压缩机升压至0.4MPa 送入火炬气、加氢尾气脱硫装置，由火炬气、加氢尾气脱硫压缩机(K-501)提至0.8MPa ，并经胺液（MDEA ）吸收塔脱硫后并入公司燃料气管网。
火炬气回收系统由于受到火炬山压缩机和火炬气、加氢尾气脱硫装置压缩机的限制，只能回收约4000Nm 3/h放空气体，PSA 解析尾气只能间断回收，多余部分直接放火炬燃烧。
由于历史原因中石化安庆分公司与安庆市区几乎连成一片，曾多次引发当地居民投诉的环保事件。为达到正常生产时彻底消灭火炬燃烧目的，安庆分公司拟对火炬气回收系统进行优化改造，以提高放空气体提压能力，从而全部回收放火炬气体，以提高企业形象，并改善火炬周边环境。
本设施于2010年设计，2012年开工，目前运行平稳，各项指标达到设计要求。 2 设施设计
中石化安庆分公司含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程原油加工能力为800万吨/年，本次新增可燃气体排放总管两根：高压排放背压0.4MPa ，DN900，设计排放能力439t/h；低压排放背压0.1MPa ，DN1100，设计排放能力381t/h。安庆分公司现有1座10000m 3湿式气柜，本次新增1座20000m 3干式气柜，2台40m 3/min压缩机，两台气柜正常情况下各自独立工作。但一台需要检修时，利用气柜入口跨线接入工作气柜。本次新增火炬的放空油气进入新增气柜，通过新增2台40m 3/min压缩机升压后进入脱硫装置。
按年操作时间8400小时计算，设计能力：回收火炬气4800m 3/h。 2.1 设施组成
火炬气回收设施包括：火炬气过滤、气柜存储、压缩、凝缩油回收系统； 脱硫系统利用原有设施。 2.2流程简述
火炬气在自压下从水封阀经管道送到气柜收集，气柜中气体温度为40℃，压力为4KPa 。
火炬气再自气柜进入火炬气压缩机一级压缩至0.3 MPa(G)(分离前) ，经冷却、分液后进入火炬气压缩机二级压缩至1.0MPa(G)(分离后) ，经冷却、分液后进入系统；火炬气经过管道送脱硫装置，以脱除其中的硫化氢，脱硫后的净化火炬气并入公司燃料气管网。
每台压缩机出口管前都设有燃料气补压、泄压控制阀门，当压缩机燃料气入口管网压力低于0.0025Mpa(G)时，补压阀自动打开，由压缩机出口管向系统补压; 当管网压力大于0.003 MPa(G)时，补压阀自动关闭。当压缩机出口压力大于1.0MPa 时，泄压阀自动打开，向低压燃料气系统泄压，当压缩机出口压力（分液后）大于1.0MPa （G ）连锁停机。
当燃料气进气量≤2400Nm 3／h ，且气柜柜位达到一定高度时，燃料气压缩机启动一台；当燃料气进气量＞2400Nm 3／h 时且气柜柜位到一定高度时，启动另一台压缩机，此时两台燃料气压缩机同时工作；气柜柜位降到一定高度时，其中一台压缩机自动停机（柜位高度值可根据实际超操作情况设定和调整）。
正常情况下两台气柜各自独立工作。但一台需要检修时，利用气柜入口跨线接入工作气柜。采用二次压缩，技术可靠。
凝缩油自流至凝缩油罐（容-101），当液位升到一定高度时，凝缩油泵自动启动，凝缩油经过泵升压送出设施; 当液位下降到一定位置时，凝缩油泵自动停机。
流程简图见图-1。
图-1
本设施主要设备有气柜和压缩机，其主要技术参数如下： ⑪ 气柜：设计采用低压橡胶膜密封威金斯式气柜 ① 公称容积 20000m 3 ； ② 橡胶膜：氢化丁腈橡胶
③ 气柜规格：φ34377mm ，侧板全高 28500mm ④ 设计压力：4000Pa ⑤ 工作压力：2600-3200Pa ⑥ 介质温度：-15~80 ℃ ⑦ 密封段数：2段
⑧ 放散管数量：Dn300×4 (公称直径×个数) ⑨ 调平装置数量：4套 ⑫ 压缩机
① 机组型式：湿式螺杆压缩机组
② 机组型号：LG40/1.0，2台
③ 吸气量（入口状态）：40m 3/min，40℃，0.003Mpa(G) ④ 排气压力：1.0Mpa(G) ⑤ 介质特性：含H 2S 2.0%(v)
⑥ 主电机参数：6000V/400Kw/3000prm ⑦ 机组冷却方式：喷水 ⑧ 机组润滑方式：压力润滑
⑨ 轴封形式：双端面密封+迷宫密封+缓冲氮气密封 ⑩ 驱动方式：主电机与压缩机直联
3设计特点
⑪设计选用胶囊密封干式气柜，即威金斯式（Weggins ）气柜，采用抗硫、耐烃氢化丁腈橡胶内胆；氢化丁腈橡胶（HNBR ）是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能（对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好）；并且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能（对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性），优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一。
⑫气柜防腐
气柜内接触介质部分的防腐采用气柜防腐专用涂料，采用改性环氧玻璃鳞片漆；气柜内不接触介质部分防腐采用环氧富锌类底漆、环氧云铁类中间漆及高氯化聚乙烯类面漆防腐涂料。气柜外壁防腐采用环氧富锌类底漆、环氧云铁类中间漆及高氯化聚乙烯类面漆防腐涂料。
气柜外立柱、斜梯、走道、柜顶梯子平台、平台架、环形，采用铁红醇酸底漆、丙烯酸面漆。气柜底板外表面防腐采用环氧煤沥青防腐底漆及厚浆型环氧煤沥青防腐面漆。
⑬火炬气压缩机采用常用的湿式螺杆压缩机。喷液湿式螺杆压缩机对火炬气这种组分变化频繁、杂质含量复杂具有较强的适应性。
⑭采用气柜安全联锁、优化控制系统，即FCS 系统。装置事故状态火炬大量排放是难免的，目前都是采用大量放空时气柜停收方案，以免大量放空冲击威胁气柜安全。采用FCS 系统中气柜回收火炬气优化软件可以做到在大量放火炬时根据气柜的实际情况最大限度回收放空气体，同时不致造成气柜事故。其经济效益很高，同时在保证气柜安全运行的前提下减少了向火炬的排放，有效保护环境。 4 原料性质、产品及能耗 4.1 原料性质
火炬气组分复杂，而且不稳定，同时还带有焦化焦粉、铁锈、轻油、水等杂质；装置结构不同，火炬气组分往往差别也较大。 火炬气性质见表4-1：
表4-1 火炬气气体性质（V%）
4.2 本设施只生产中间产品。火炬气经气柜回收、压缩机压缩冷却分液后送脱硫装置脱硫，然后并入燃料气管网。
火炬气输送方式：管道输送。
运输能力：火炬气4800Nm3/h，1.0MPa ，40℃。 4.3 装置能耗
表2-2 能耗表（新增）
注：本装置单位能耗折合1.79×104kcal/t原料。
5 装置运行情况及经济效益分析
本设施2012年底建成，一次开车成功。整个系统运行良好，基本上消灭了火炬，各项指标均达到设计要求。
每年回收火炬气经脱硫产生燃料气约38400吨/年，节约消烟蒸汽约670000吨/年，减少H 2S 排放80万标立，有效地保护了环境。按照回收的火炬气按燃料气价格2000元/吨，低压蒸汽按照50元/吨计算，则火炬气回收系统每年创造经济效益：回收火炬气：7680万元；节约低压蒸汽：3350万元，合计：11030万元。该项目总投资为：4068.48万元，不到半年就回收全部投资（不含建设期），同时有效地减少H 2S 排放，保护了环境。 参考文献
[1] 低压瓦斯气的合理利用，王文、沈基显，《广州化工》2010年38卷第9期；
[2]干式气柜回收炼油厂火炬气技术，穆海涛，《炼油设计》，第31卷第2期，2001年2月； [3]火炬气回收系统设计，陈永江，《石油化工设计》2002，19（3）；
Design of flare gas recovery system for Sinopec AnQing branch
Wang Changshou
Anhui Shihua Engineering & Technoiogy CO.,Ltd (HeFei,AnHui 230091)
Abstract: Flare gas recovery is one important facility for energy conservation and environmental protection in petrochemicai woks. Dry seal gas holder of roller shutter type rubber is suitable for refinery gas containing hydrocarbons and hydrogen sulfide ,and also has strong adaptability for refinery tail gas containing solid impurities such as coke powder. Keywords: Flare gas recovery; Design; Energy conservation; Environmental protection; Dry seal gas holder of roller shutter type rubber
个人简历：
王长寿，男，汉族，1963年2月，1987年7月毕业与华东化工学院（现华东理工大学）高分子化工专业，工程师。毕业至今在安徽实华工程技术股份有限公司从事石油化工工艺设计工作。
联系方式：安徽实华工程技术股份有限公司宁波分公司 地点：浙江省宁波市江东区姚隘路796号东城国际410室 邮编：315041 电话：0574-27789072 手机：[1**********] 邮箱：[email protected]
中石化安庆分公司火炬气回收设施设计
王长寿
（安徽实华工程技术股份有限公司，安徽省合肥市，230091）
摘要：火炬气回收是石化厂重要节能、环保设施，卷帘型橡胶膜密封干式气柜适应炼厂瓦斯含有烃类、硫化氢等气体，对炼厂尾气含焦粉等固体杂质也有很强的适应性。
关键词：火炬气回收 设计 节能 环保 卷帘型橡胶膜密封干式气柜
1 概况
中石化安庆分公司炼油现有Ⅰ、Ⅱ两套火炬系统，分别在火炬山拥有各自火炬，但共用1套火炬气回收系统。放空气体通过气柜进行收集，经火炬山压缩机升压至0.4MPa 送入火炬气、加氢尾气脱硫装置，由火炬气、加氢尾气脱硫压缩机(K-501)提至0.8MPa ，并经胺液（MDEA ）吸收塔脱硫后并入公司燃料气管网。
火炬气回收系统由于受到火炬山压缩机和火炬气、加氢尾气脱硫装置压缩机的限制，只能回收约4000Nm 3/h放空气体，PSA 解析尾气只能间断回收，多余部分直接放火炬燃烧。
由于历史原因中石化安庆分公司与安庆市区几乎连成一片，曾多次引发当地居民投诉的环保事件。为达到正常生产时彻底消灭火炬燃烧目的，安庆分公司拟对火炬气回收系统进行优化改造，以提高放空气体提压能力，从而全部回收放火炬气体，以提高企业形象，并改善火炬周边环境。
本设施于2010年设计，2012年开工，目前运行平稳，各项指标达到设计要求。 2 设施设计
中石化安庆分公司含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程原油加工能力为800万吨/年，本次新增可燃气体排放总管两根：高压排放背压0.4MPa ，DN900，设计排放能力439t/h；低压排放背压0.1MPa ，DN1100，设计排放能力381t/h。安庆分公司现有1座10000m 3湿式气柜，本次新增1座20000m 3干式气柜，2台40m 3/min压缩机，两台气柜正常情况下各自独立工作。但一台需要检修时，利用气柜入口跨线接入工作气柜。本次新增火炬的放空油气进入新增气柜，通过新增2台40m 3/min压缩机升压后进入脱硫装置。
按年操作时间8400小时计算，设计能力：回收火炬气4800m 3/h。 2.1 设施组成
火炬气回收设施包括：火炬气过滤、气柜存储、压缩、凝缩油回收系统； 脱硫系统利用原有设施。 2.2流程简述
火炬气在自压下从水封阀经管道送到气柜收集，气柜中气体温度为40℃，压力为4KPa 。
火炬气再自气柜进入火炬气压缩机一级压缩至0.3 MPa(G)(分离前) ，经冷却、分液后进入火炬气压缩机二级压缩至1.0MPa(G)(分离后) ，经冷却、分液后进入系统；火炬气经过管道送脱硫装置，以脱除其中的硫化氢，脱硫后的净化火炬气并入公司燃料气管网。
每台压缩机出口管前都设有燃料气补压、泄压控制阀门，当压缩机燃料气入口管网压力低于0.0025Mpa(G)时，补压阀自动打开，由压缩机出口管向系统补压; 当管网压力大于0.003 MPa(G)时，补压阀自动关闭。当压缩机出口压力大于1.0MPa 时，泄压阀自动打开，向低压燃料气系统泄压，当压缩机出口压力（分液后）大于1.0MPa （G ）连锁停机。
当燃料气进气量≤2400Nm 3／h ，且气柜柜位达到一定高度时，燃料气压缩机启动一台；当燃料气进气量＞2400Nm 3／h 时且气柜柜位到一定高度时，启动另一台压缩机，此时两台燃料气压缩机同时工作；气柜柜位降到一定高度时，其中一台压缩机自动停机（柜位高度值可根据实际超操作情况设定和调整）。
正常情况下两台气柜各自独立工作。但一台需要检修时，利用气柜入口跨线接入工作气柜。采用二次压缩，技术可靠。
凝缩油自流至凝缩油罐（容-101），当液位升到一定高度时，凝缩油泵自动启动，凝缩油经过泵升压送出设施; 当液位下降到一定位置时，凝缩油泵自动停机。
流程简图见图-1。
图-1
本设施主要设备有气柜和压缩机，其主要技术参数如下： ⑪ 气柜：设计采用低压橡胶膜密封威金斯式气柜 ① 公称容积 20000m 3 ； ② 橡胶膜：氢化丁腈橡胶
③ 气柜规格：φ34377mm ，侧板全高 28500mm ④ 设计压力：4000Pa ⑤ 工作压力：2600-3200Pa ⑥ 介质温度：-15~80 ℃ ⑦ 密封段数：2段
⑧ 放散管数量：Dn300×4 (公称直径×个数) ⑨ 调平装置数量：4套 ⑫ 压缩机
① 机组型式：湿式螺杆压缩机组
② 机组型号：LG40/1.0，2台
③ 吸气量（入口状态）：40m 3/min，40℃，0.003Mpa(G) ④ 排气压力：1.0Mpa(G) ⑤ 介质特性：含H 2S 2.0%(v)
⑥ 主电机参数：6000V/400Kw/3000prm ⑦ 机组冷却方式：喷水 ⑧ 机组润滑方式：压力润滑
⑨ 轴封形式：双端面密封+迷宫密封+缓冲氮气密封 ⑩ 驱动方式：主电机与压缩机直联
3设计特点
⑪设计选用胶囊密封干式气柜，即威金斯式（Weggins ）气柜，采用抗硫、耐烃氢化丁腈橡胶内胆；氢化丁腈橡胶（HNBR ）是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能（对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好）；并且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能（对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性），优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一。
⑫气柜防腐
气柜内接触介质部分的防腐采用气柜防腐专用涂料，采用改性环氧玻璃鳞片漆；气柜内不接触介质部分防腐采用环氧富锌类底漆、环氧云铁类中间漆及高氯化聚乙烯类面漆防腐涂料。气柜外壁防腐采用环氧富锌类底漆、环氧云铁类中间漆及高氯化聚乙烯类面漆防腐涂料。
气柜外立柱、斜梯、走道、柜顶梯子平台、平台架、环形，采用铁红醇酸底漆、丙烯酸面漆。气柜底板外表面防腐采用环氧煤沥青防腐底漆及厚浆型环氧煤沥青防腐面漆。
⑬火炬气压缩机采用常用的湿式螺杆压缩机。喷液湿式螺杆压缩机对火炬气这种组分变化频繁、杂质含量复杂具有较强的适应性。
⑭采用气柜安全联锁、优化控制系统，即FCS 系统。装置事故状态火炬大量排放是难免的，目前都是采用大量放空时气柜停收方案，以免大量放空冲击威胁气柜安全。采用FCS 系统中气柜回收火炬气优化软件可以做到在大量放火炬时根据气柜的实际情况最大限度回收放空气体，同时不致造成气柜事故。其经济效益很高，同时在保证气柜安全运行的前提下减少了向火炬的排放，有效保护环境。 4 原料性质、产品及能耗 4.1 原料性质
火炬气组分复杂，而且不稳定，同时还带有焦化焦粉、铁锈、轻油、水等杂质；装置结构不同，火炬气组分往往差别也较大。 火炬气性质见表4-1：
表4-1 火炬气气体性质（V%）
4.2 本设施只生产中间产品。火炬气经气柜回收、压缩机压缩冷却分液后送脱硫装置脱硫，然后并入燃料气管网。
火炬气输送方式：管道输送。
运输能力：火炬气4800Nm3/h，1.0MPa ，40℃。 4.3 装置能耗
表2-2 能耗表（新增）
注：本装置单位能耗折合1.79×104kcal/t原料。
5 装置运行情况及经济效益分析
本设施2012年底建成，一次开车成功。整个系统运行良好，基本上消灭了火炬，各项指标均达到设计要求。
每年回收火炬气经脱硫产生燃料气约38400吨/年，节约消烟蒸汽约670000吨/年，减少H 2S 排放80万标立，有效地保护了环境。按照回收的火炬气按燃料气价格2000元/吨，低压蒸汽按照50元/吨计算，则火炬气回收系统每年创造经济效益：回收火炬气：7680万元；节约低压蒸汽：3350万元，合计：11030万元。该项目总投资为：4068.48万元，不到半年就回收全部投资（不含建设期），同时有效地减少H 2S 排放，保护了环境。 参考文献
[1] 低压瓦斯气的合理利用，王文、沈基显，《广州化工》2010年38卷第9期；
[2]干式气柜回收炼油厂火炬气技术，穆海涛，《炼油设计》，第31卷第2期，2001年2月； [3]火炬气回收系统设计，陈永江，《石油化工设计》2002，19（3）；
Design of flare gas recovery system for Sinopec AnQing branch
Wang Changshou
Anhui Shihua Engineering & Technoiogy CO.,Ltd (HeFei,AnHui 230091)
Abstract: Flare gas recovery is one important facility for energy conservation and environmental protection in petrochemicai woks. Dry seal gas holder of roller shutter type rubber is suitable for refinery gas containing hydrocarbons and hydrogen sulfide ,and also has strong adaptability for refinery tail gas containing solid impurities such as coke powder. Keywords: Flare gas recovery; Design; Energy conservation; Environmental protection; Dry seal gas holder of roller shutter type rubber
个人简历：
王长寿，男，汉族，1963年2月，1987年7月毕业与华东化工学院（现华东理工大学）高分子化工专业，工程师。毕业至今在安徽实华工程技术股份有限公司从事石油化工工艺设计工作。
联系方式：安徽实华工程技术股份有限公司宁波分公司 地点：浙江省宁波市江东区姚隘路796号东城国际410室 邮编：315041 电话：0574-27789072 手机：[1**********] 邮箱：[email protected]