火炬系统分液罐的工艺设计

第１３期 收稿日期：２０１８－０４－２４作者简介：马兴亮（１９８８—），男，硕士，工程师，现从事炼油管道设计工作。

火炬分液罐设计计算研究马兴亮，王增辉，韩　雪（中海油石化工程有限公司，山东青岛　２６６１０１）摘要：火炬是处理石油化工中无法收集和再加工的可燃有毒气体及蒸汽的特殊燃烧设施，火炬系统分液罐的作用是去除火炬气夹带的凝液和固体，以免液滴带到火炬头形成火雨。

本论文简要介绍火炬系统分液罐的工作原理、分类及工艺管道仪表流程图的设计。

重点说明ＳＨ３００９－２０１３计算方法并根据流体力学修正计算方法，可不用查图提高准确度及便捷度。

并运用此计算方法校核某炼厂ＭＢＴＥ装置火炬分液罐。

关键词：火炬分液罐；工作原理；设计计算中图分类号：ＴＱ０１５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１３－０１３５－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍＭａＸｉｎｇｌｉａｎｇ，ＷａｎｇＺｅｎｇｈｕｉ，ＨａｎＸｕｅ（ＣＮＯＯＣＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＦｌａｒｅｉｓａｓｐｅｃｉａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆａｃｉｌｉｔｙｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｔｏｘｉｃｇａｓａｎｄｓｔｅａｍｔｈａｔｃａｎｎｏｔｂｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｔｈｅｆｌａｒｅｋｎｏｃｋｏｕｔｄｒｕｍｉｓｔｏｒｅｍｏｖｅｃｏｎｄｅｎｓａｔｅａｎｄｓｏｌｉｄｓａｎｄａｖｏｉｄｄｒｏｐｌｅｔｓｃｏｍｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌａｒｅｔｏｆｏｒｍｆｉｒｅｒａｉｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆｌｏｗ－ｐｒｏｃｅｓｓｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｍｅｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄＳＨ３００９－２０１３，Ｔｈｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｈｅｌｐｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ．ＴｈｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆａＭＢＴＥｄｅｖｉｃｅＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌａｒｅｋｎｏｃｋｏｕｔｄｒｕｍ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｄｅｓｉｇｎａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 火炬系统是用于处理无法再回收利用的可燃或可燃有毒的气体或蒸汽的燃烧设施，多用于炼油厂、石油化工厂等，对工厂的安全生产、环境保护有着重要的作用。

火炬操作规程装置概述火炬装置界区占地面积约m3。

火炬总高度m。

负责厂区闪顶放空气、碱液氧化塔、化工轻油脱硫等化工装置正常、开停车及事故排放任务。

工艺流程及简述本火炬系统采用成熟、合理、先进、可靠的工艺、技术和设备，保证对装置排放气体能够及时、安全、可靠地焚烧排放处理。

低压火炬总管进入火炬界区后，排放气总管经分液罐、水封罐进入火炬筒体，通过分子封，最后在火炬头处放空燃烧。

2开工操作2.1开工前的准备2.1.1管线吹扫1．燃料气管线、放空气管线、分液罐、水封罐和火炬筒体的吹扫与蒸气置换可同时进行，原则上从各装置的端头通入蒸气由上游向下游将全部管线及设备吹扫及空气置换。

2．火炬放空系统吹扫完毕后须做氧含量分析，氧含量合格标准由装置统一考虑。

注意事项：严禁在火炬系统投入工作后再将含氧气体排入工艺管线中。

放空气管线吹扫完成后，必须立即将蒸气吹扫系统投用。

2.1.2公用系统检查火炬系统装置启用前，全部公用系统应处于可连续使用的状态，燃料气、仪表压缩空气、蒸汽管线和内传焰管道应吹扫干净，保持管道通畅，各阀门无泄漏。

2.1.3仪表检查1．检查调节仪表、指示仪表、警报系统动作否正确可靠。

2．检查调节阀开度与调节器控制信号是否符合。

3．检查与各装置控制相关的压力、液位、流量、温度信号是否接线正确，与仪表位号是否对应正确。

4．检查自动点火系统是否能正常工作。

5．确认燃料气管线上的气动切断阀工作正常。

6．检查操作室高空点火系统盘面按钮工作是否正常。

7．检查控制程序组态及参数设置是否符合工艺要求。

2.2公用管线启用程序2.2.1蒸汽引入火炬装置中蒸汽的主要用途是供火炬头消烟、分液罐、水封罐和部分地面管线的伴热。

步骤一：打开所有疏水器旁路阀和排凝阀。

步骤二：微开蒸汽总阀，引入蒸汽进行暖管，手动调节闸阀，待排出蒸汽后，关闭排凝阀和疏水器的旁路阀，改用疏水器。

步骤三：确认蒸汽在分液罐、水封罐和火炬头处排出后，关闭各路闸阀。

步骤四：打开蒸汽总阀。

火炬分液罐工艺设计及计算作者：侯一涵来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第12期摘要：在放空系统中，火炬分液罐设置在火炬前端，去除放空天然气中夹带的凝液，以减少放空总管中的凝液量，避免液滴被带至火炬头，形成火雨。

本文主要介绍火炬分液罐的分类、工艺仪表流程图的设计及火炬分液罐的计算方法，为设计选型提供依据。

关键词：分液罐；分类；工艺设计1 设置火炬分液罐的目的站场设备及管线的放空天然气排放至火炬系统，若含有凝液，燃烧后会形成火雨，易引发安全事故。

因此需要在火炬前设置分液罐，将放空天然气中的液滴分离出来，保证火炬的安全运行。

2 火炬分液罐的分类2.1 卧式分液罐卧式分液罐分为单流式卧式分液罐和双流式卧式分液罐两种。

单流式：只有一个进气口和一个排气口；双流式：有两个进气口和一个排气口。

双流式卧式分液罐的结构形式可以减少罐体直径，但是却增加了罐体的长度，对于直径超过3.6 m或者流量大的可以考虑这种结构。

2.2 立式分液罐立式分液罐设置一个进气口和一个排气口，气体进口设在立式罐的侧面，出口设在立式罐的顶部，入口处一般加挡板使气体向下方流动，有利于液滴的沉降。

3 工艺流程设计放空天然气进入火炬分液罐对凝液分离，达到外输要求后通过排气管道输送至火炬。

进出火炬罐的管线需考虑坡度要求（坡度不小于2‰），要有必要的温压指示和取样分析。

分液罐一般设有就地和远传的液位指示，高低液位报警；压力指示就地和远传仪表，高低压报警；温度测量的就地和远传仪表。

罐内液体需设置泵移走（一般两台，一用一备），可以手动启停泵，或通过液位控制连锁启泵，低液位自动停泵。

根据气候条件和分离罐内液体的物性，在冬天或者平常也可使用加热器加热以蒸发其中的易挥发成分。

内部蒸汽盘管可实现这一目的，但要确保蒸发的物质在罐内不凝结，不会在火炬总管凝固，不会在分液罐下游堆积。

火炬分液罐的工艺仪表流程图的设计见图1。

4 设计技术要求①分液罐的分离能力应能分离出排放气体中直径600um的液滴；②分液罐应设置进气管、排气管、排除凝液管、手动排污管、人孔、爬梯、平台，分液罐罐体应设液位计、温度计、压力表以及高低压、高低液位报警；③需要设置完善的液体收集输送措施，可采用泵送或者燃料气气压送。

火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析作者：史荣富韩翠平来源：《科学与信息化》2017年第36期摘要火炬系统在化工系统担任着环保的重任，通过燃烧各种材料产生火炬气，通常由于分液罐和水封罐组成，且分液罐和水封罐的设计工艺均不相同，本文首先分析了火炬系统中分液罐和水封罐概述，同时阐述了火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺，最后总结了全文。

关键词火炬系统；分液罐；水封罐；设计工艺1 火炬系统中分液罐和水封罐概述1.1 分液罐概述在火炬系统内分液罐是最重要的组成部分，分液罐能够有效地去除火炬内的各种液体，避免引发火雨，分液罐大致主要分为卧式分液罐和立式分液罐，其中卧式分液罐有分为単流式分液罐和双流式分液罐。

1.2 水封罐概述水封罐同样也是火炬系统内的重要组成部分，水封罐主要是设置在火炬气进入火炬筒内的位置，其目的是为了防止火炬筒体回火，确保火炬管网、装置的安全。

水封罐的优点是能够将罐内的凝结物质有效去除，为不带挡板的水封罐及时补水[1]。

具体的结构如下图1所示。

2 火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺2.1 火炬系统中分液罐的设计工艺目前我国使用的分液罐类型主要有两种，SH3009-2001、AP1521-2007，不论运用何种计算方式，都需要遵守一点原则，即是：气体的停留时间必须要大于液滴的沉降时间，气体的速度最低值需要满足液体的沉降，其目的是为了防止没有完全蒸发的燃料液体滴入火炬内，引发火雨。

SH3009-2001的计算方式需要三种假设：①分液罐内的存液考虑为30%；②火炬系统进出口管的距离比值为2.5，最高不超过3；③液体降落的时候同气体进出的时间均等。

（2） AP1521-2007计算方法在进行AP1521-2007分液罐计算的时候，假设的内容主要包括液罐的直径和切口距离，需要注意的是最终的实际罐长应该小于假设的罐长，若是通过计算，实际罐长和假设罐长均等或大于，需要重新制定假设罐的长度和直径。

在AP1521-2007的存液计算中，需要考虑以下几点：①气体排放过程中产生的凝液；②气体泄放中液体的排放，要在泄放30分钟左右才能确定泄放液体的体积，近而实施阻止；③分液罐内原本的存液。

第１２期 收稿日期：２０１８－０４－１６作者简介：王增辉（１９８３—），硕士研究生，工程师，从事炼油工艺设计工作。

码头罐区的地面火炬系统设计王增辉，高　桐，韩　雪（中海油石化工程有限公司工艺室，山东青岛　２６６１０１）摘要：为了保证事故时可燃气体的安全排放，石化装置需要设置火炬系统。

本文以董家口某码头罐区为例，对地面火炬系统的设计进行了分析和探讨：主要从火炬系统排放量确定、火炬管网计算、分液罐计算、安全防护距离设置几个方面详细介绍了设置地面火炬的方法。

关键词：地面火炬；ＡｓｐｅｎＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｚｅｒ；火炬管网；分液罐；安全防护距离中图分类号：ＴＱ０５；ＴＥ９６９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１２－０１４１－０２ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｒｏｕｎｄＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍｆｏｒＴｅｒｍｉｎａｌＴａｎｋＦａｒｍｓＷａｎｇＺｅｎｇｈｕｉ，ＧａｏＴｏｎｇ，ＨａｎＸｕｅ（ＣＮＯＯＣＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌａｒｅｓｙｓｔｅｍｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓａｆｅｌｙｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｇａｓｉｎｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｐｒｏｖｉｄｅｓｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇｒｏｕｎｄｆｌａｒｅｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｉｐｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｓａｆｅｔｙ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ．ＡｎｅｘａｍｐｌｅｏｆａｔｅｒｍｉｎａｌｔａｎｋｆａｒｍｉｎＤｏｎｇｊｉａｋｏｕｉｓｇｉｖｅｎｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｆｌａｒｅ；ＡｓｐｅｎＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｚｅｒ；ｐｉｐｉｎｇ；ｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍ；ｓａｆｅｔｙ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅ 按照结构形式划分，火炬可以分为高架火炬和地面火炬。

火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析摘要火炬系统在化工系统担任着环保的重任，通过燃烧各种材料产生火炬气，通常由于分液罐和水封罐组成，且分液罐和水封罐的设计工艺均不相同，本文首先分析了火炬系统中分液罐和水封罐概述，同时阐述了火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺，最后总结了全文。

关键词火炬系统；分液罐；水封罐；设计工艺1 火炬系统中分液罐和水封罐概述1.1 分液罐概述在火炬系统内分液罐是最重要的组成部分，分液罐能够有效地去除火炬内的各种液体，避免引发火雨，分液罐大致主要分为卧式分液罐和立式分液罐，其中卧式分液罐有分为単流式分液罐和双流式分液罐。

1.2 水封罐概述水封罐同样也是火炬系统内的重要组成部分，水封罐主要是设置在火炬气进入火炬筒内的位置，其目的是为了防止火炬筒体回火，确保火炬管网、装置的安全。

水封罐的优点是能够将罐内的凝结物质有效去除，为不带挡板的水封罐及时补水[1]。

具体的结构如下图1所示。

2 火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺2.1 火炬系统中分液罐的设计工艺目前我国使用的分液罐类型主要有两种，SH3009-2001、AP1521-2007，不论运用何种计算方式，都需要遵守一点原则，即是：气体的停留时间必须要大于液滴的沉降时间，气体的速度最低值需要满足液体的沉降，其目的是为了防止没有完全蒸发的燃料液体滴入火炬内，引发火雨。

SH3009-2001的计算方式需要三种假设：①分液罐内的存液考虑为30%；②火炬系统进出口管的距离比值为2.5，最高不超过3；③液体降落的时候同气体进出的时间均等。

（2）AP1521-2007计算方法在进行AP1521-2007分液罐计算的时候，假设的内容主要包括液罐的直径和切口距离，需要注意的是最终的实际罐长应该小于假设的罐长，若是通过计算，实际罐长和假设罐长均等或大于，需要重新制定假设罐的长度和直径。

在AP1521-2007的存液计算中，需要考虑以下几点：①气体排放过程中产生的凝液；②气体泄放中液体的排放，要在泄放30分钟左右才能确定泄放液体的体积，近而实施阻止；③分液罐内原本的存液。

第二节泄放系统和火炬一、概述在海上油田开采过程中，通常伴随有大量的伴生气产生。

这些气体是可燃、有毒或带腐蚀性的烃类气体，如果不及时将这些气体处理掉而直接排放大气，可能造成火灾和严重的污染事故。

对海上油田而言，火炬燃烧气的气源主要有两种：一是油田伴生气；二是平台设施在故障状态下由泄压阀泄放出来的气体。

设计火炬系统的目的就是将油田生产出来的多余伴生气或者生产设施中泄放出来的气体在一个安全位置上烧掉，以确保平台的安全。

火炬放空系统是海洋生产平台上非常重要的安全系统，但其设计又是很复杂的。

目前，国内外推荐的设计方法主要是以API RP 521为依据的。

API RP 521上所介绍的方法侧重于炼油厂内的火炬，而对于海上油田，无论是在工艺还是设施上都有很大不同，因此，在设计海洋平台火炬时，需要有不同的考虑。

炼厂火炬与海洋平台火炬主要有下述两点不同：1．炼厂火炬都采用直立塔式，而海洋平台火炬多数采用悬臂式（少数也用直立塔式），火炬臂通常100到200英尺（约30~60米），超过250英尺（约76米）则考虑单独的火炬平台结构。

2．所处位置不同炼厂火炬距离厂区较远，并且其附近通常无人员走动，而平台火炬是沿平台边缘某位置悬伸出去，并且与水平方向成一定角度（一般15º~45º）。

火炬周围还可能常有人员走动。

海洋石油生产设施除前面提到的海上平台（固定式）外，还有浮式生产装置，如浮式生产储油装置（FPSO）、浮式储油装置（FSU）等，这些浮式生产装置上由于本身带有“不稳定性”，通常设在其上面的火炬在支撑结构设计上有比较高的要求，火炬可直接垂直安装或倾斜在船体主甲板上。

这种火炬系统的设计原理与海上平台火炬是相同的。

对于浮式储油装置（FSU）也有采用无焰燃烧式（地面式）火炬。

这种火炬的火焰完全封闭在一镀有耐火材料的钢室中，因此，看不见一点火炬燃烧的迹象，辐射强度可以减少到最低水平，操作人员工作条件较好。

无火燃烧式火炬系统的设计属于特殊的或专有设备，需要在火炬系统设计时与制造商进行紧密联系。

火炬装置水封罐设计和计算的探讨摘要：随着我国大型化工企业的发展，火炬系统作为全厂安全的重要保障，其重要作用日益体现。

本文介绍了火炬系统中重要的设备之一水封罐的设计和计算要点，比较国内外不同规范对设计的要求，分析了水封罐不同种类的溢流口在工程中的应用情况，最后总结了全文。

火炬系统是石油炼化、化工装置中安全、有效地处理排放可燃有毒气体的重要设施之一，是全厂安全生产的最后一道屏障，火炬系统按照燃烧形式及控制方式的不同可分为地面火炬和高架火炬。

其中分液罐、水封罐及燃烧器等是火炬装置的重要组成部分。

本文主要讨论水封罐在设计过程中需注意的一些问题。

1概述水封罐是火炬装置中重要的设备之一，除非一些特殊情况如酸性放空气，低温放空气等可采用阻火器加吃扫气体的方法外，大部分的工程中还是将水封罐作为火炬系统中最可靠的防回火装置[1]。

水封罐的作用主要如下：1.防止火炬发生回火，保护上游管网和装置安全，因此水封罐一般靠近火炬筒体根部布置。

2.可以在火炬气装置设置有气柜等回收设施时，建立系统背压，通过调节水封高度，控制火炬排放系统的背压。

3.维持火炬排放管网压力，火炬管网出现负压时，不会使空气通过火炬头进入系统中。

4.通过调节相应的溢流阀门，维持水位在需求的高度，形成不同高度的水封，从而实现对火炬排放系统压力的分层控制。

在小流量放空时，可以减少火炬头的闷烧现象。

2水封罐的设计计算水封罐的种类包括立式和卧式两种，大型火炬装置中普遍采用卧式水封罐，立式水封罐在放空气量大时，页面的稳定性远不如卧式罐，容易在放空时造成溢流水量过大的问题。

卧式罐对大气量放空气分离效果好，还可以有效降低大直径放空气管道高度，节省投资，根据装置情况，应选择合适的水封罐形式[2]。

目前国内主要的设计标准SH3009-2013《石油化工可燃性气体那个系统设计规范》中涉及到计算的主要要求有：1.水封罐应具备撇除水面上凝液的功能，并能够分离直径600μm的液体；2.水封罐应设置U型溢流管（不得设切断阀门），水封高度大于等于1.75倍水封罐内气象空间的最大操作压力（表压），溢流管直径最小DN50。