甲醇項目火炬系統的安全設計

第40卷,第1期徽化2014年2月ANHU CHEMICAL INDUSTRYFeb.2014甲醇項目火炬系統的安全設計潘麗華(東華工程科技股份有限公司,安徽合肥230024)摘要:介紹了火炬的功能和類(lèi)型,描述了甲醇項目火炬的設計過(guò)程和選型計算,強調了安全設計及必須考慮的安全因素關(guān)鍵詞:火炬系統;安全設計;安全因素doi:10.3969/jiss.1008-553X2014.01.011中圖分類(lèi)號:TQ0862文獻標識碼:B文章編號:1008-553X(2014)01-0037-0火炬系統是用來(lái)處理工廠(chǎng)或裝置在開(kāi)停車(chē)、事故、氣通常采用擴徑式。擴徑起兩個(gè)作用,首先,邊界氣速降正常生產(chǎn)時(shí)排放的無(wú)法收集和再加工的可燃氣體、有毒低容易點(diǎn)火;然后,邊界氣返回滯留時(shí)燃燒放熱維持火氣體的特殊燃燒設施。它可將易燃、有毒、腐蝕性氣體通炬氣繼續燃燒。過(guò)燃燒變成無(wú)害的二氧化碳、水或毒性較小的其他物2放空系統的安全設計質(zhì),是保證安全生產(chǎn)、減少環(huán)境污染的一項重要措施,也2.1火炬管網(wǎng)的設計是化工廠(chǎng)的最后一道安全屏障?；鹁嫦到y本身如果設計以60萬(wàn)噸/年煤制甲醇項目為例,綜合各工段排不當會(huì )造成設備損壞,甚至存在人員傷亡等更大的安全放氣參數,根據不互相反應,排放壓力差別不大,熱值大隱患,所以火炬系統的安全設計非常必要,應當受到重小等因素確定設三個(gè)排放管網(wǎng),各排放氣參數如表1視。本人結合項目設計,特別是低熱值氣體的火炬系統表1排放氣參數設計,提出一些安全措施以供借鑒。溫度壓力低熱值分子量1火炬系統概述成分(Nm/h)(℃)(MPaG)(KJ/m)(g/mol根據支撐結構火炬可分為高架火炬和地面火炬,其6610702170.15375519.80.88中高架火炬因技術(shù)成熟,造價(jià)低,施工維修方便等特點(diǎn)丙烯428971000.185968742般為首選方案。高架火炬又根據火炬筒體的支撐形式分為拉線(xiàn)式、自制撐式和塔架式。其中塔架式因結構穩干燥酸3036250.11068041091.87性氣定,占地面積小而被廣泛應用火炬系統包括排放管網(wǎng)、火炬設備、塔架、點(diǎn)火和控三個(gè)排放管網(wǎng)分別為:氣化工段氣化爐排放氣為主制系統。根據工藝流程,排放氣由排放管網(wǎng)進(jìn)入火炬界的火炬總管,冰機工段和低溫甲醇洗工段排放的丙烯氣區后依次進(jìn)入分液罐、水封罐、火炬筒體、分子封、火炬管道和低溫甲醇洗工段排放的不含水酸性氣管道。因為頭等火炬設備。自動(dòng)點(diǎn)火和控制系統為火炬系統安全燃丙烯火炬氣的熱值太高,火焰會(huì )在火炬頭處或內部悶燒提供保障燒,最終把火炬頭燒壞,因而不宜與熱值低的大排量氣分液罐和水封罐能分離300~600μm以上的液滴,體共用火炬頭,所以設單獨排放管網(wǎng)。酸性氣中含高濃以防止大量液滴被氣體夾帶到火炬頭后,燃燒不充分產(chǎn)度HS因為不含水,所以選擇碳鋼管道即可;如果排入生火雨。為了防止回火爆炸,水封罐和分子封一般采用火炬總管,因為其它氣體可能含水,HS酸性氣遇到水迷宮式結構。則會(huì )有腐蝕性。為了避免選擇昂貴的管道材料,所以干火炬筒體連接分子封和立式水封罐,讓火炬氣通燥酸性氣設單獨排放管網(wǎng)。過(guò),同時(shí)起支撐作用。根據規范要求,火炬筒體的直徑排放筜網(wǎng)確守坦坦放氣量和選擇合適的馬不能小于排放管的直徑,一般取跟排放管直徑一致。赫數來(lái)中國煤化本壓力降,觀(guān)察起點(diǎn)排火炬頭將排放的有害氣體燃燒成無(wú)害或危害程度放壓力CNMHG火炬總管為例,計算過(guò)較低的氣體,是火炬裝置的主要設備,型式很多。低熱值程如下收稿日期:2013-09-13作者簡(jiǎn)介:潘麗華(1978-),女,工程師,畢業(yè)于鄭州大學(xué),從事化工產(chǎn)品儲運設計工作,0551-63697286,13505699500,panlihua@Dchinaece.com總第187期2014年第1期(第40卷安徽化工=,EkW/m2?；鹁媸疽鈭D見(jiàn)圖1。M=3600pD,=1.128AV.聲波在排放氣中的傳播速度,m/s;K——一排放氣體的絕熱指數;R一氣體常數,8314N·m/(kg·K);T操作條件下的氣體溫度,K;M一氣體相對分子質(zhì)量,g/mol;V一火炬出口氣體線(xiàn)速度,ms;m-馬赫數;D火矩示火炬頭有效流通截面積,m2。計算結果如下表所KRQr x ph1,41.557211.6045291.3831449019.87790.15102438849811.041.58781.8根據以上計算可選取管徑DN1400,再核算壓力降由計算結果可取火炬高度為80米公式:P2-P1=A*(L/d)*(RT/M)*23水封罐的設計水封罐的設計需考慮能分離排放氣中300μm~放空量kg/(m*s)600μm的液滴,根據公式計算尺寸即可,這里要強調的分子量是,由于氣化工段排放氣溫度比較高,在周期性氣化爐預設管徑烘爐時(shí)排放的大量放空氣要長(cháng)期排放,此期間如果補水水力摩擦系數0.0120不足,水封罐包括溢流管內的水封水可能會(huì )被蒸干,被氣體溫度217管道起點(diǎn)壓力蒸干后水封罐通過(guò)溢流管與大氣是相通的,非常危險,管道終點(diǎn)壓力PPLkPa所以排放高溫氣時(shí)要有防止水封水被蒸干的措施。目前管道計算長(cháng)度已釆用溢流水流入分液罐和溢流管上增加控制閥門(mén)兩管道內徑125種措施,見(jiàn)圖2。預設管徑140,按起點(diǎn)0.15MPaG計算,實(shí)際管徑需要1250mm即可,所以壓力降能滿(mǎn)足要求22火炬高度的確定首先由排放氣量和低發(fā)熱值計算出每股氣體的總發(fā)熱量?；鹁娓叨纫钥偘l(fā)熱量最大的那股氣為設計氣量,計算得出丙烯排放氣的總發(fā)熱量最大,為1024MW然后根據下面公式計算火炬高度。圖2hm3安全設計的注意事項V 4n q(X--sin中)2-cos中+h中國煤化工分,確定排放管網(wǎng)很重要。CNMHG式中:h火炬筒體高度,m;ε一熱輻射率;φ一有(2)采用長(cháng)明燈常燃加檢測排放氣排放自動(dòng)點(diǎn)火風(fēng)時(shí)的火焰傾斜角度;X一最大受熱點(diǎn)到火炬筒體中心代替只采用檢測排放氣自動(dòng)點(diǎn)火的方式,以保證點(diǎn)火成線(xiàn)的水平距離,m;h最大受熱點(diǎn)到地面的垂直距離,功率。m;Q火焰放出的總熱量,kW;q一火炬的熱輻射強度(3)為了節能減排,水封罐可以設水位低自動(dòng)補水潘麗華:甲醇項目火炬系統的安全設計球閥,補水閥可以設小截止閥旁路,調節截止閥開(kāi)度,溢4結論流水管口能看到小水流即可,依此還可以判斷補水通道目前項目規模越來(lái)越大,排放氣量增大,排放氣成是否通暢。分復雜,因而火炬的安全設計顯得更為重要。本文以煤(4)水封罐的水封水在高溫氣大量排放時(shí)可能會(huì )化工項目水煤漿氣化工藝排放氣為例,講述了一些設計被蒸干,需考慮從溢流管漏氣措施。要點(diǎn)和注意事項,強調了安全的重要性和必要措施。(5)低熱值氣體排放的火炬頭采用擴徑的方式。(6)充氮管線(xiàn)閥門(mén)設旁路,并用控制閥,事故排放參考文獻完畢聯(lián)鎖開(kāi)閥門(mén)補大氣量氮氣以免火炬系統燃燒完畢泄壓系統和減壓系統指導手冊APR21第三版1990后降溫吸入大氣發(fā)生爆炸。[2]石油化工企業(yè)燃料氣系統和可燃性氣體排放系統設計規范(7)排氣溫度高,排氣管網(wǎng)走向要保證足夠的柔SH3009-2001性,自然走向不能滿(mǎn)足柔性時(shí),須設m彎而不使用膨脹3]姚青.放空火炬系統的安全設計化工設計,2000105節,以滿(mǎn)足整個(gè)排氣管網(wǎng)具有相同的強度。17-21.口Safety Design for Flare Stack System of Methanol ProjectEast China Engineering Science and Technology Co, Ltd, Hefei 230024, China)Abstract: This paper introduced the function and category of flare system, described the planned course and lectotypecalculate for flare stack system, emphasized the safety design and safety factors necessary to be taken into considerationfor venting and flare stack systemKey words: flare stack system; safety design; safety factors(上接第36頁(yè))攢更多項目經(jīng)驗的基礎上,我公司第二個(gè)乙二醇項目機由離心式改為往復式,往復式壓縮機的升壓是由背壓中,工藝專(zhuān)業(yè)對管網(wǎng)阻力的計算仍按工藝包進(jìn)行決定的。在升壓比較低的情況下,只需要考慮氣閥能否(2)在離心式壓縮機的選型中,機泵專(zhuān)業(yè)需吸取經(jīng)正常工作。往復式壓縮機更適合氫氣循環(huán)機這樣升壓比驗,在管網(wǎng)阻力仍按工藝包設計的情況下,需考慮升壓設計值小的情況。比較小的情況。5結論(3)壓縮機廠(chǎng)家在設計壓縮機時(shí),也需考慮升壓較氫氣循環(huán)壓縮機的安全、正常運行以及提高氫氣循小的情況,壓縮機的轉子在調轉速時(shí)能避開(kāi)轉子的共振環(huán)壓縮機的效率,對于提高草酸二甲酯加氫合成乙二醇區,選擇葉輪時(shí)需考慮到在升壓較小時(shí)避免出現“堵塞”工藝流程的設計水平有極其重要的作用。工況,保證壓縮機能采取調速的方式滿(mǎn)足工藝要求。本文從工藝、機組兩個(gè)角度分析了現場(chǎng)氫氣循環(huán)壓(4)干氣密封的聯(lián)鎖、報警按常規配置均是壓力、縮機出現問(wèn)題的原因,并提出了改進(jìn)方案及注意事項,壓差控制的,根據干氣密封的原理,只要氣體的流動(dòng)方對今后設計該項目有較大的啟示,對機泵專(zhuān)業(yè)選擇合適向與干氣密封的設計一致,氣體流量在比較小的情況的機型有一定的參考意義下,干氣密封就能安全運行。所以干氣密封的聯(lián)鎖、報警中國煤化工可以選擇用流量控制。這樣在升壓比較低的情況下,只[l沈菊THCNMH化工科技市場(chǎng),2003要滿(mǎn)足干氣密封氣體流量的要求,干氣密封仍能正常運(6:12-15[2]曉玉.中國煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)宜穩步推進(jìn)門(mén)化工管理,2012(1)(5)在不考慮投資成本的情況下,將氫氣循環(huán)壓縮