一种火炬气水洗装置的制作方法

本发明属于石油化工企业可燃性气体排放及回收领域，具体地说，涉及一种火炬气水洗装置。

背景技术：

石油化工企业可燃性气体排放及回收系统是保证工艺装置安全生产的重要措施和环保节能措施，当工艺装置正常生产时，火炬气尽可能进入气柜设施进行回收，再经压缩机送至脱硫装置脱硫后作为工厂燃料气使用，实现节能减排的目的；当工艺装置事故工况下，排放的火炬气不满足气柜进气要求(温度、压力、流量超限)时，排至全厂火炬设施燃烧后放空。

焦化等装置排放的火炬气中含有粉尘、杂质，如果直接排入气柜设施，不仅损伤气柜和活塞(或活动盖顶)之间的密封(干式或湿式)，长期将造成密封破损，气柜气外漏，存在安全隐患，而且大大减少气柜的使用寿命；同时将在气柜底部沉积大量沉淀物，不利于气柜内的凝结液的回收(自流进入凝结液回收罐)，需定期吹扫排凝管道防止堵塞，而且在停工检修阶段需清除气柜底部和排凝管道内的大量油泥。

目前在石油化工企业火炬气除尘方法主要有两种，一是在火炬气进气柜主管道上设置两组过滤器；二是设置一组过滤器(带反冲洗系统)。方法一设置两路过滤器组，一用一备，需定期切换清洗过滤器滤芯，给操作和维护带来诸多不便；方法二设置一组过滤器+反冲洗系统，由于工艺装置放空气体组分极其复杂，而且有时粉尘、杂质含量较大，反冲洗系统很难清洗干净过滤器滤芯；以上两种方法在使用过程中发现气柜底部还存在大量的沉淀物，使用效果不理想，不利于安全生产，不便于日常操作和维护。

技术实现要素：

为了克服现有火炬气除尘技术存在的操作维护不便、过滤器滤芯难以清洗干净等技术问题，本发明提供了一种火炬气水洗装置。

本发明提供的火炬气水洗装置主要由给水系统、水洗系统和溢流系统组成，给水系统通过管线与水洗系统的顶部相连通，溢流系统通过管线与水洗系统的底部相连通；其中，水洗系统主要由喷淋分布器、火炬气立管、立式水洗罐和密封水体组成，喷淋分布器、火炬气立管和密封水体均设于立式水洗罐内，喷 淋分布器设于立式水洗罐顶部，密封水体设于立式水洗罐底部，火炬气立管设于喷淋分布器下方密封水体上方，火炬气立管上端固定于立式水洗罐罐壁上，火炬气立管下端插入密封水体的水封液面下。

所述的喷淋分布器主要由一根主管和3～10根水平支管组成，主管上端开口下端封闭，主管上端固定于立式水洗罐的顶部中心并与给水系统相连通，每根水平支管一端开口另一端封闭，每根水平支管长度直径均相同；每根水平支管开口的一端均沿主管径向呈水平辐射状与主管下端相连通，所有的水平支管均位于同一平面内且以主管为中心均匀分布，主管垂直于水平支管所在平面；每根水平支管正下方占水平支管总管壁三分之一的面积上沿水平支管轴向开有3～9排均匀分布的筛孔，筛孔直径为1～5mm。

所述的火炬气立管主要由一段水平管段和一段竖直管段组成，竖直管段的上端连接水平管段，竖直管段的下端沿管壁圆周方向开有均匀分布的圆孔，沿竖直管段轴向在圆孔的下方管壁上开有与管端相贯通的均匀分布的齿状条形孔；火炬气立管水平管段的一端固定于立式水洗罐罐壁上并与立式水洗罐外壁上设置的进气管相连通，火炬气立管竖直管段下端插入密封水体的水封液面下，竖直管段下端管壁上的圆孔完全没于水封液面下。所述的圆孔和条形孔主要可以避免由于密封水体波动造成火炬气的脉冲式排放。

所述给水系统主要由进水管、旁路限流孔板、进水自控阀和出水管组成，旁路限流孔板与自控阀并联，并联后一端接进水管，另一端接出水管，出水管与喷淋分布器主管上端相连通。

所述的溢流系统主要由u形溢流管组成，u形溢流管的一端通过管线与立式水洗罐底部的密封水体相连通，连通位置位于火炬气立管下端以下、立式水洗罐底部封头切线以上的罐壁上，u形溢流管的另一端与来自立式水洗罐底部并与立式水洗罐相连通的密闭排放管道相连通。

所述的立式水洗罐内喷淋分布器水平支管上方、立式水洗罐顶部封头切线下方的罐壁外侧连接排气管，排气管与立式水洗罐内部相连通。

来自工艺装置的火炬气累积压力达到水封高度设定值时，火炬气自动破水封后进入立式水洗罐，与立式水洗罐顶部的喷淋水充分接触，将火炬气中的粉尘、杂质溶解到新鲜水中，含有粉尘、杂质等的污水密闭排至含油污水密闭收集系统。

与现有技术相比，本发明既可以实现火炬气的自动回收，防止回火，而且 可以比较彻底地去除火炬气中粉尘、杂质的目的，提高气柜运行的安全性和可靠性。此方法工艺流程和设备配置简洁，操作方便，适合于石油化工企业火炬气进气柜前的水封和除尘。具体优点如下：

1)采用水洗装置替代以往的过滤设施，增大了火炬气流通面积，使火炬气和喷淋水充分接触，能够使火炬气在进气柜前彻底去除火炬气中所含的粉尘和杂质；

2)水洗装置实现了火炬气回收的自动控制、防止回火和火炬气水洗的多种功能，节约设备投资，具有一定的经济性；

3)提高了火炬气回收系统、气柜设施运行的安全性和可靠性；

4)工艺流程和设备配置简洁，自动化程度高，操作和维护方便，实用性强。

附图说明

图1为本发明的火炬气水洗装置的结构示意图；

图2为图1中喷淋分布器的a向结构示意图；

图3图2中水平支管的b-b向(水平支管轴向)结构示意图；

图4为图3的c向结构示意图；

图5为图1中火炬气立管下端的结构示意图。

图中：1-进水管，2-进水自控阀，3-旁路限流孔板，4-出水管，5-排气管，6-喷淋分布器，61-主管，62-水平支管，63-筛孔，7-进气管，8-火炬气立管，81-圆孔，82-齿状条形孔，9-立式水洗罐，10-密封水体，11-排污自控阀，12-密闭排放管，13-u形溢流管，14-。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明提供的火炬气水洗装置主要由给水系统、水洗系统和溢流系统组成。

给水系统主要由进水管1、旁路限流孔板3、进水自控阀2和出水管4组成，旁路限流孔板3与进水自控阀2并联，并联后一端接进水管1，另一端接出水管4，出水管4与喷淋分布器6的主管61(见图2)的上端相连通。

水洗系统主要由喷淋分布器6、火炬气立管8、立式水洗罐9和密封水体10组成，喷淋分布器6、火炬气立管8和密封水体10均设于立式水洗罐内，喷淋分布器6设于立式水洗罐顶部，密封水体10设于立式水洗罐底部，火炬气立管8设于喷淋分布器6下方密封水体9上方，火炬气立管8上端固定于立式水洗罐 9罐壁上，火炬气立管8下端插入密封水体10的水封液面下。

如图2所示，喷淋分布器6主要由一根主管61和6根水平支管62组成，水平支管61的数量可以在3～10根间选取，主管61上端开口下端封闭，主管61上端固定于立式水洗罐9的顶部中心并与给水系统的出水管4相连通，每根水平支管62一端开口另一端封闭，每根水平支管62长度直径均相同；每根水平支管62开口的一端均沿主管径向呈水平辐射状与主管61下端相连通，所有的水平支管62均位于同一平面内且以主管61为中心均匀分布，主管61垂直于水平支管62所在平面；每根水平支管62正下方三分之一(见图3)的管壁上沿水平支管轴向开有5排均匀分布的筛孔(如图4所示)，当然根据需要，筛孔可在3～9排间选用，筛孔直径为1～5mm。

如图1所示，所述的火炬气立管8主要由一段水平管段和一段竖直管段组成，竖直管段的上端连接水平管段，竖直管段的下端沿管壁圆周方向开有均匀分布的圆孔81(见图5)，沿竖直管段轴向在圆孔81的下方管壁上开有与管端相贯通的均匀分布的齿状条形孔82(见图5)；火炬气立管水平管段的一端固定于立式水洗罐9罐壁上并与进气管7相连通，火炬气立管竖直管段下端插入密封水体10的水封液面下，竖直管段下端管壁上的圆孔81完全没于水封液面下。所述的圆孔81和齿状条形孔82主要可以避免由于密封水体10波动造成火炬气的脉冲式排放。

如图1所示，所述的溢流系统主要由u形溢流管13组成，u形溢流管13的一端通过管线与立式水洗罐底部的密封水体10相连通，连通位置位于火炬气立管下端以下、立式水洗罐底部封头切线以上的罐壁上，u形溢流管13的另一端与来自立式水洗罐9底部并与立式水洗罐9相连通的密闭排放管12相连通。

如图1所示，所述的立式水洗罐内喷淋分布器6水平支管上方、立式水洗罐9顶部封头切线下方的罐壁外侧连接排气管5，排气管5与立式水洗罐9内部相连通。

在图1所示的装置中：

喷淋分布器6的水平支管距离进气管7入口处的高度宜取600～2000mm，优选1000～1200mm；喷淋分布器6的水平支管距离排气管接口处的高度宜取200～1000mm，优选500～600mm；

火炬气实际有效水封高度为400mm，其有效水封水量满足火炬气立管3m以上高度(h2≥3000mm)的充液量，水封液位通过u形溢流管13自动控制；实际 有效水封高度为火炬气立管3下端圆孔81以上没入密封水体10内的管段的高度，该实际有效水封高度一般为300～600mm；

火炬气立管8下端进入密封水体10内的面积不小于火炬气立管8的截面积，火炬气立管8下端端部距离立式水洗罐9底部封头切线的距离为500～1000mm。

立式水洗罐9内火炬气向上流动的径向截面积不应小于火炬气立管横截面积的3倍；立式水洗罐9内密封水体10上方的气相空间的高度不应小于立式水洗罐9的内径；

给水系统设有连续进水的长流水设施，连续进水采用旁路限流孔板3控制；溢流系统设有连续排水的长流水设施，采用u形溢流管13自流方式，u形溢流管13的自流能力不应小于连续进水量的2倍。

本发明的工作过程如下：

工艺装置排放的火炬气经进气管7、火炬气立管8冲破密封水体10的水封后进入立式水洗罐9的气相空间，火炬气和来自喷淋分布器6的喷淋水充分接触，去除所含粉尘和杂质，然后经过火炬气排气管5排向下游气柜设施。密封水体10的水封液位通过u形溢流管13的溢流控制，溢流出的含油污水经密闭排放管12排出。

为了实现本发明火炬气水洗装置的自动控制，本发明还可以设置水封液位的高低液位报警连锁装置：

1)立式水洗罐9的连续进水采用给水系统的旁路限流孔板3控制，正常操作时通过旁路限流孔板3补充新鲜水，当立式水洗罐9内密封水体10的液位低于设定水封液位时，低液位报警装置自动开启给水系统中的进水自控阀2进行自动补水，满足溢流和喷淋的水量要求；当水封液位达到设定值时，自动关闭进水自控阀2。

2)当u形溢流管13出现异常工况导致立式水洗罐9内水封液位上升超过设定液位值时，高液位报警装置自动联锁开启密闭排放管12上的排污自控阀11，直至液位降至设定值时自动关闭排污自控阀11。

为了便于检修，本发明的火炬气水洗装置还可以设置氮气吹扫设施和检修排污设施：

在检维修期间，可通过开启氮气吹扫设施上的阀门实现对立式水洗罐的氮气吹扫。在立式水洗罐完成氮气吹扫工作后，可通过检修排污设施13排除立式水洗罐内的锈杂和沉淀物。

为了方便日常巡检和维护，在u形溢流管13和密闭排放管12上还可设置视镜。

本发明的火炬气水洗装置既能保证喷淋水和火炬气的充分接触，又能实现立式水洗罐内新鲜水喷淋的“无死角”覆盖，保证火炬气的彻底除尘，而且尽可能减少新鲜水的耗量。