唐建兵，王俊杰，包望飞

（神华宁煤集团烯烃二分公司，宁夏灵武 750411）

火炬系统是化工企业最重要的安全环保系统，是化工装置正常生产、运行的重要保证。在化工厂处于紧急事故状态、开停车状态及正常生产状态时，火炬具有处理排放可燃、有害有毒气体的功能，以使气体介质畅通、顺利排出，保证装置安全、正常运转、力求达到安全性和经济性的统一[1-3]。

神华宁煤集团煤化工副产品深加工综合利用项目聚乙烯装置采用美国Univation公司UNIPOL气相法技术[4-6]，以乙烯单体为原料，以丁烯-1或己烯-1作为共聚单体[7-9]，在一定温度和压力下进行聚合反应，生产聚乙烯产品。装置采用单线操作，设计年操作时间为8 000 h，年生产能力为45×104t聚乙烯颗粒树脂，操作弹性为设计能力的60%～110%。可生产线性低密度和高密度聚乙烯树脂，设计的产品方案共15个牌号，产品密度范围为0.918 g/cm3～0.965 g/cm3，熔融指数范围为0.05～155，可用于生产薄膜、包装袋、容器、管材等制品。

1 工艺概况及改造方案

1.1 火炬系统工艺概况

本装置设有两套独立的火炬气排放系统，一套是排往界外全厂高压火炬系统，另一套是排往封闭式地面火炬系统。排放到全厂高压火炬的工艺气体和压力泄放设施的排放气，通过装置界区内的火炬总管收集汇合后经过高压火炬分液罐D-29301分离后将气体送到在界区外设置的高压火炬。密封式地面火炬系统用于处理来自聚乙烯装置、聚丙烯装置、合成氨装置排放的低压火炬气，工艺流程（见图1），排放到封闭式地面火炬的工艺气体，在装置界区内的火炬总管收集汇合，经过低压火炬分液罐D-29302对液相进行分离，分离后将气体送到在界区内设置的封闭式地面火炬系统。火炬气经分液罐D-29304、水封罐D-29305后进入分级燃烧系统，确保装置在开停车、事故和正常生产时排放的火炬气能够及时、安全、可靠的在火炬筒体中燃烧，满足环保要求。

地面火炬水封罐[10]D-29305的作用是保证火炬气管网系统处于微正压，防止空气进入火炬气管网系统导致火灾或爆炸。通过向水封罐补充工业水和增加溢流口使水封罐保持稳定的液位，水封罐溢流的水至地面火炬集水池后经泵送至装置界区外。

1.2 存在的问题

装置地面火炬水封罐改造前的工艺流程（见图2），当地面火炬系统上游火炬气量较大时，水封罐压力升高，溢流水量增大，液位降低，为保证水封罐液位需持续向水封罐补充新鲜工业水。水封罐溢流的工业水至地面火炬集水池后通过外送泵送出装置，使工业水的消耗增加。另一方面，如果装置工业水供应中断，水封罐液位无法保证时，存在水封罐无法水封的安全隐患。

1.3 改造方案及可行性分析

水封罐和地面火炬集水池外送泵为装置原有设备和建筑，本次改造以原有设备和建筑物为基础，在地面火炬集水池外送泵出口增加一条管线至地面火炬水封罐工业水补充线，将集水池中来自水封罐的溢流水通过集水池外送泵返回至水封罐。

图1 地面火炬系统工艺流程Fig.1 The process flow of the ground torch system

图2 改造前的工艺流程Fig.2 Process flow of before transform

表1 水封罐工艺参数Tab.1 Process parameters of water-sealed tank

表2 集水池外送泵工艺参数Tab.2 Process parameters of the pump

表3 聚丙烯、聚乙烯装置地面火炬气组成Tab.3 Polypropylene，polyethylene plant ground torch gas composition

为确保改造后，集水池外送泵出口流量满足水封罐补水流量要求，对相关设备做匹配性分析。水封罐和集水池外送泵的工艺参数（见表1、表2），地面火炬水封罐D-29305的最大溢流量为3 500 kg/h，集水池外送泵P-29601的流量为5 m3/h，输水能力约为5 000 kg/h，完全满足水封罐的补水量。

为保证回收溢流水满足水封罐水质要求，防止因回收溢流水长时间循环被火炬气污染，导致安全事故发生，对火炬气组分进行分析。

聚丙烯、聚乙烯装置地面火炬气组成（见表3），可以看出其主要成分为氮气和烃类物质，都不溶于水，不会对水封罐水质造成污染。

合成氨装置地面火炬气组成（见表4），可以看出其主要成分为甲烷和氢气，这两种气体均不溶于水，不会对水封罐中水造成污染。火炬气中的二氧化碳、氯、硫、硫化氢等物质可溶于水，会对水封罐中的水造成污染，但是这些物质的含量极低，对水封罐中的水污染很小，为避免由于溢流水长期循环可能导致这些物质的累积对水封罐中的水质造成污染，发生安全事故。改造完成后装置运行期间对积水池的水质定期检测分析，若水质无法满足要求，则将水封罐中的补水切换为新鲜工业水，将集水池中的污水通过外送泵送至界区外处理，待集水池中的水质合格后再进行切换。

表4 合成氨装置地面火炬气组成Tab.4 Synthetic ammonia installation ground torch gas composition

2 改造效果

2.1 改造后的工艺状态

地面火炬水封罐改造后的工艺流程（见图3），增加了集水池外送泵出口至地面火炬水封罐工业水补充线的管线及管道过滤器、阀门等，将集水池中来自水封罐的溢流水通过集水池外送泵返回至水封罐循环利用。

如果装置工业水中断，通过集水池中的水至水封罐循环，可以保证水封罐的液位，防止因水封罐水封不足发生事故。考虑到冬季的防冻防凝问题，技改管线增加了蒸汽伴热和保温。

2.2 改造后的效果评价

系统改造完成后，将集水池送回水封罐循环使用，运行期间集水池外送泵工作正常，水封罐液位可控制在正常范围内。运行10 d后对集水池的水质进行了监测分析，结果（见表5），pH值和石油类含量满足SH3099-2000标准给水水质要求。说明火炬气对水封罐水污染较小，水封罐溢流水回收利用改造可行。

装置运行期间水封罐平均溢流量约为1.8 t/h，每年可节约工业水15 768 t，达到了节约资源，保护环境的效果。

图3 改造后的工艺流程Fig.3 Process flow of after transform

表5 集水池水质分析Tab.5 Water quality analysis in the collecting tank

3 结论

通过对地面火炬水封罐溢流水的回收利用改造，取得了以下成果：

（1）减少了装置工业水用量，降低装置运行成本。

（2）在装置工业水中断的情况下，为水封罐连续供水，保证地面火炬系统安全运行。

（3）达到了节约资源，保护环境的效果。