金陵分公司炼油区域火炬设施改造

吕湘泠

南京金凌石化工程设计有限公司 江苏南京 210042

1 火炬设施现状

中国石化股份有限公司金陵分公司现有火炬设施自20 世纪80 年代起逐步配套建设，部分排放设施能力较小。近十年来，金陵分公司发展迅速，新建了多套炼油和化工装置，火炬排放设施已基本满负荷，无法满足全部新建及规划装置的排放要求。同时，现有火炬设施还存在以下问题：

（1）三座火炬上都有多套排放装置，且每座火炬上的排放装置不同时检修，没有备用火炬，因此现有火炬停工检修困难；

（2）由于缺乏规划，现有设施能力较小，但占地面积较大，制约了火炬排放系统的扩能改造；

（3）原石油化工可燃性气体排放系统执行规范《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》（SH3009- 2013），现有火炬设施有些原则问题不满足新规范的要求，存在安全隐患，必须在火炬系统扩能改造的同时，以新带老，实施整改。

2 火炬设施改造方案

2.1 现有火炬排放设施

金陵分公司炼油区域现有3 座火炬，均设在山上，山高约30m。3 座火炬上均设有烃类火炬和酸性气火炬，3根烃类火炬之间设有连通线，酸性气火炬之间也设有连通线，连通线均设在山上。除炼油四部烃类火炬气水封罐设在山上，其余烃类火炬气分液罐、水封罐等设备均在山下。炼油四部酸性气水封罐设在山上，其余装置酸性气无水封罐，酸性气分液罐设在山下。放空管道沿山坡敷设至山上，管道坡度坡向山下的水封罐或分液罐。金陵分公司炼油区域设有两座110kV 总变电所，分别为一总降和二总降。金陵分公司经过2 次油品升级项目改造后，共有装置40余套，装置原料产品互供，关联度较高，单独停1 套或几套装置对当月生产平衡均有较大影响。因此，建议分区检修，期间减低原油加工量，确保在运装置平稳运行。

2.2 现有主要装置放空量

现有主要装置放空量，1# 火炬排放装置放空量如表1 所示，2# 火炬排放装置放空量如表2 所示，3# 火炬排放装置放空量如表3 所示。表中仅列入排放量较大装置，部分装置放空量为参考同类装置估算，表中排放量为事故工况最大排放量。

表1 1# 火炬排放装置放空量

表2 2# 火炬排放装置放空量

表3 3# 火炬排放装置放空量

2.3 新建装置火炬放空量

金陵分公司正在规划和建设的装置包括300 万t/ a柴油加氢装置、150 万t/ a S zorb 装置、干气回收乙烯装置、150 万t/ a 连续重整- 芳烃抽提装置、200 万t/ a 渣油加氢装置、15 万t/ a 硫磺回收装置、液化气综合利用项目异丁烷装置，另外60 万t/ a 对二甲苯装置规划改造为97 万t/ a。各装置火炬放空量（见表）按排放量最大的火炬放空量计算，其中重量流量最大的是芳烃抽提单元503090kg/ h（分子量106.33）。

2.4 现有火炬核算

因3 座火炬均设在山上，核算的火炬高度均已按山高30m 扣减。装置的火炬放空量较大，按重量流量503090kg/ h 计算的火炬筒体直径和高度分别为0.78m和105m。现有1# 和2# 火炬高度均无法满足排放要求。3# 火炬上现有的排放装置包括PX 装置和炼油四部的Ⅳ常减压、蜡油加氢、Ⅲ催化、Ⅱ气分、渣油加氢装置。PX 装置由第二总降变电所供电，最大排放量为679130kg/ h（分子量94），炼油四部的装置均由第一总降变电所供电，最大排放量为640830kg/ h（平均分子量47.6）。如新建连续重整- 芳烃抽提装置火炬气排放至3# 火炬，因其由第二总降变电所供电，故排放量需与PX 装置的排放量叠加，叠加后的总排放量为830057kg/ h （平均分子量96.02）（新建装置按30%叠加）。经核算，所需火炬筒体直径1.03m，高度136m。现有火炬高度不满足要求。根据核算结果，金陵分公司现有火炬均无法满足连续重整- 芳烃抽提装置的火炬气排放要求，需要新建火炬。

2.5 新建火炬方案

根据全厂总图布置，新建火炬应与现有火炬集中布置在厂区西侧山上，但山上已没有新建火炬的位置，因此考虑拆除现有火炬。综合考虑，新建火炬布置在1# 火炬北侧、2# 火炬东侧，距3# 火炬约232m，不影响3# 火炬的检修；距1# 火炬97m，距2# 火炬108m，新建火炬投用后，1# 、2# 火炬均无法检修，因此拆除1# 、2# 火炬，原排放负荷全部转移至新建火炬。

为便于火炬检修，新建火炬采用可拆卸式高架火炬结构。本项目新建1 根烃类火炬、1 根酸性气火炬，1 根异丁烷火炬，另预留1 根火炬位置。

2.5.1 烃类火炬

新建烃类火炬规模需考虑现有1# 、2# 火炬上的排放装置及新建150 万t/ a 连续重整- 芳烃抽提装置的火炬放空量。现有排放至1# 火炬的装置中由一总降供电的主要排放装置有：Ⅰ加氢裂化装置（排放量103000 kg/ h，分子量4.76）、Ⅲ焦化装置（排放量19643kg/ h，分子量30）、Ⅲ柴油加氢装置（排放量51162 kg/ h，分子量7）；现有排放至2# 火炬的装置中由一总降供电的主要排放装置有：Ⅱ加氢裂化装置（排放量138000kg/ h，分子量5.06）、Ⅰ催化装置（排放量49018kg/ h，分子量36.6）、Ⅰ焦化装置（排放量14732kg/ h，分子量30）、Ⅰ气分（含脱硫）装置（排放量140159kg/ h，分子量42.1）、S zorb 装置（排放量59375kg/ h，分子量35）、MTBE 装置（排放量82126kg/ h，分子量58）、正丁烷装置（排放量128951 kg/ h，分子量57.77）、干气制乙烯装置（待建）（排放量37116kg/ h，分子量18）。排放量最大的装置为Ⅰ气分（含脱硫）装置，其余装置按30%排放量与Ⅰ气分装置排放量叠加，合计排放量472015kg/ h，平均分子量16.51。考虑到部分排放装置未计算在内，故放空量按放大20%计算，排放所需火炬筒体直径1.3m，高度90m。

现有排放至1# 火炬的装置中由二总降供电的主要排放装置有：Ⅱ催化装置（排放量45750kg/ h，分子量36.6）、Ⅲ常减压装置（排放量280000kg/ h，分子量102）、Ⅰ重整装置（排放量31116kg/ h，分子量18）、Ⅱ柴油加氢装置（排放量12790kg/ h，分子量7）；现有排放至2# 火炬的装置中由二总降供电的主要排放装置有：Ⅳ柴油加氢装置（排放量61394kg/ h，分子量7）、新建连续重整-芳烃抽提装置（排放量503090kg/ h，分子量106.33）。排放量最大的装置为新建连续重整- 芳烃抽提装置，其余装置按30%排放量与联合装置排放量叠加，合计排放量632405kg/ h，平均分子量65.68。考虑到部分排放装置未计算在内，故放空量按放大20%计算，排放所需火炬筒体直径1.07m，高度131m。根据上述计算结果，新建烃类火炬筒体直径1.4m，高度140m。

2.5.2 异丁烷火炬

接入新建火炬线的装置有正丁烷装置(50000kg/ h)、II S zorb 装置(35000kg/ h)、I 催化裂化(38340kg/ h)、气分装置、异丁烷装置(600000kg/ h)。总排放量按单个装置最大放空量（异丁烷600 吨）与其余装置排放量的30%之和计算，为671 吨/ 时。根据上述计算结果，新建异丁烷火炬筒体直径1.4m，高度140m。

2.5.3 酸性气火炬

现有4 套硫磺回收装置（4 万t/ a1 套、5 万t/ a1 套、10万t/ a2 套），另规划新建15 万t/ a 硫磺回收装置。5 套硫磺装置及其相应的溶剂再生装置和酸性水汽提装置均由第一总降变电所供电，停电时5 套硫磺回收装置不可能同时排放酸性气，故酸性气放空量按最大1 套15 万t/ a 硫磺装置（火灾工况）考虑，估算排放量约32080kg/ h，平均分子量23.58，需要火炬筒体直径DN450。

2.5.4 分液水封等设施

新建火炬气配套烃类火炬及异丁烷火炬分别新建分液罐和水封罐各1 台，共设置2 台凝液输送泵。酸性气分液罐已有，新建1 台酸性气水封罐和1 台酸性水罐。

3 流程说明

（1）烃类火炬气：150 万t/ a 连续重整装置火炬气通过DN1400 管道排放至火炬气分液罐、水封罐后进烃类火炬。火炬气排放管上设温度和压力检测仪表。

（2）异丁烷火炬气：60 万t/ a 异丁烷装置火炬气通过DN1400 管道排放至火炬气分液罐、水封罐后进火炬。火炬气排放管上设温度和压力检测仪表。

（3）酸性气：V 硫磺酸性气通过DN450 至现有IV硫磺分液罐前，再从IV 硫磺分液罐后设DN450 管线至新建酸性气水封罐后至酸性气火炬。排放管上设温度和压力检测仪表。

（4）放空气体火炬连通线：150 万t/ a 连续重整装置火炬气、60 万t/ a 异丁烷装置火炬气排放管道在分液罐至水封罐管道上设置组列分别与现有II 催化火炬放空线、四部放空线、I 加氢放空线、II 加氢放空线、PX 放空线、火炬回收线连通。

（5）酸性气火炬连通线：现有Ⅰ、Ⅱ加氢裂化装置酸性气和Ⅱ催化装置酸性气接至已有分液罐后管道接至1# 酸性气火炬；现有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ硫磺装置酸性气和Ⅰ气分装置酸性气接至已有分液罐后接至2# 酸性气火炬；两根酸性气管道间设有连通线。自联通线接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，再接至新建酸性气火炬。

（6）凝缩油和酸性水：分液罐中的凝缩油经凝缩油泵送至四部分液罐凝缩油泵出口管线。酸性气水封罐的酸性水自流至酸性水罐，酸性水罐中酸性水由氮气压送至IV 硫磺分液罐酸性水泵入口。

4 结语

新建火炬后，实现火炬系统扩能改造的同时，满足现行的规范要求。装置检修可根据火炬排放装置分区检修。分区一，停Ⅰ渣油加氢、Ⅲ催化、ⅠS- Zorb、Ⅳ柴油加氢、120 万吨催柴改质、Ⅰ、Ⅲ连续重整、Ⅳ常减压、Ⅰ焦化、Ⅱ汽油加氢、Ⅰ、Ⅳ硫磺、Ⅲ污水汽提等装置及配套装置；分区二停，Ⅲ常减压、水煤浆、Ⅱ加氢、Ⅱ催化、ⅡS- Zorb、Ⅲ柴油加氢、Ⅱ渣油加氢、Ⅱ、Ⅴ硫磺、Ⅲ焦化、Ⅰ污水汽提及Ⅰ汽油加氢；分区三，停ⅠⅡ常减压、Ⅱ重整、Ⅱ柴油加氢、蜡油加氢、Ⅱ焦化、Ⅰ催化、Ⅲ硫磺、Ⅰ加氢、Ⅱ污水汽提等。通过对现有火炬设施系统进行优化，确保在运装置平稳运行。