火炬—煉廠氣
系統作為煉化企業儲運系統的重要組成部分，既是保證裝置生產的安全設施，也是
回收煉廠氣作為燃料的節能設施。火炬氣主要是裝置在正常運行或事故狀態下排放的廢氣，主要成分為碳氫化合物和氫氣，屬易燃易爆、有毒有害氣體，通常采用點燃方式排入大氣。隨著煉化企業高含硫原油加工量的增加，一方面火炬氣產量及火炬氣中硫化氫含量不斷上升，另一方面企業在排放高熱值火炬氣的同時，由于自產燃料氣不足，其燃料氣管網還需要進一步補充天然氣。為解決上述矛盾，可將正常生產情況下產生的火炬氣回收，經壓縮機增壓后并入燃料氣管網作為燃料，以此彌補燃料氣管網的燃料不足。回收火炬氣不僅可以創造經濟效益，還能減少大氣污染，具有良好的環境效益和社會效益。
1 改進前火炬氣回收系統及存在問題
中國石油大港石化公司火炬氣回收系統于2007 年建成并投用，該系統由 20 000 m3干式
氣柜、2 臺 34 m3/ min 螺桿壓縮機和 1 臺 28 m3/ min往復式壓縮機組成。回收系統將火炬氣回收至
氣柜，氣柜氣經由壓縮機增壓后返回至催化裂化裝置穩定系統進一步回收利用。運行過程中出現催化氣壓機及管線結垢和
腐蝕的現象，嚴重影響裝置的長周期安全運行。
2009 年，為解決上述問題，經過比選，采用了在氣柜前增加火炬氣脫硫系統的改造方案，并于當年正式投用。脫硫后的火炬氣進入氣柜后，經由壓縮機增壓直接進入燃料氣管網系統。氣柜前脫硫方案不但有效避免了壓縮機、燃料氣管網和加熱爐系統的腐蝕，而且杜絕了氣柜本體的腐蝕，大大降低了氣柜腐蝕的防護及維修費用。
1． 1 原 理
火炬氣中含有一定的水分，其與 H2S 結合后產生濕硫化氫腐蝕，對管線、設備及各裝置的加熱爐均能產生腐蝕。在脫硫塔較低溫度( 35 ～40 ℃ ) 作 用 下，利 用 脫 硫 劑 甲 基 二 乙 醇 胺( MDEA) 脫出干氣中的硫化氫; 在溶劑再生塔較高溫度作用下，再生并釋放出酸性氣組分，反應式如下:
2Ｒ3NH2+ H2S -------( Ｒ3NH3)2S。
1． 2 工藝流程
各裝置生產過程中產生的含硫干氣進入低壓火炬管網統稱為火炬氣，由于水封罐的液位高度，火炬氣經水封封住后在水封罐前匯聚，至氣液分離中間罐分離出凝縮油后，氣體進入低壓火炬氣系統，再經燃料氣過濾罐過濾出雜質后，氣體首先進入火炬氣脫硫裝置，在脫硫塔 T-101 內與催化雙脫裝置送來的貧胺液反應，脫除氣體中的 H2S。
后進入氣柜儲存，經壓縮機增壓后打入燃料氣管網系統。反應后的富胺液通過胺液泵 P-101送回催化雙脫裝置，胺液泵出口設有胺液過濾器，能夠將反應后的結晶體、雜質等固體顆粒過濾下來，保障催化雙脫裝置的正常運行，其工藝流程見圖 1。
1． 3 火炬氣回收系統脫硫效果分析
火炬氣脫硫前后硫化氫的含量見表 1。
從表 1 可以看出，火炬氣經脫硫塔脫硫后，硫化氫體積分數由 2 600 mL/m3降至 15 mL/m3，脫硫效果顯著，達到預期目標( 硫化氫體積分數不大于 20 mL/m3) ，實現了火炬氣的回收利用。
1． 4 火炬氣回收系統應用效果
火炬氣中的硫化氫含量高，腐蝕性強，不能直接進入燃料氣管網系統。火炬氣脫硫系統投用后，經脫硫凈化的火炬氣組分指標滿足燃料氣管網要求，可直接由壓縮機增壓后進入燃料氣管網
系統，不需再進入催化裂化裝置進行回收，避免了火炬氣對催化裂化裝置的腐蝕和結垢的出現，確保了裝置的長周期運轉。
1． 5 存在問題
1． 5． 1 胺液污染
火炬氣中大量存在的焦粉等顆粒物，通過氣柜脫硫塔后進入胺液系統，隨著富胺液再進入溶劑再生裝置，不僅會造成胺液發泡，影響再生效果，使干氣、液化氣脫硫效果變差，還會使產品中
硫化氫含量超標，造成整個燃料氣管網系統和加熱爐的腐蝕，大大縮短裝置運行周期。
1． 5． 2 氣柜壓縮機過濾器結晶堵塞
脫硫后的火炬氣中仍含有液體、污垢、鐵銹、氨和少量硫化氫等，會造成壓縮機過濾器、缸體、氣閥等部件的頻繁堵塞和腐蝕，不但增加了清洗過濾器、更換濾芯、氣閥等部件的費用，而且影響火炬系統的平穩運行。尤其是在延遲焦化裝置接觸冷卻塔大吹汽過程中，由于放空油氣含有較多雜質，直接影響到火炬氣回收系統的正常運行。
1． 5． 3 火炬氣不能實現完全回收
堵塞和腐蝕等現象會導致氣柜壓縮機的頻繁修理，特別是在延遲焦化裝置大吹汽過程中，不能正常回收火炬氣，需要將此路火炬氣外放燃燒，造成了高熱值燃料氣組分的浪費。
2 改進方案
針對火炬氣脫硫系統投用后，火炬氣回收過程中仍然存在的上述突出問題，制定了如下改造方案，并于 2012 年 8 月實施。
2． 1 增加延遲焦化大吹汽過濾器
2． 1． 1 方案制定
延遲焦化裝置接觸冷卻塔大吹汽過程中，在放空油氣外送前增加一套全自動過濾系統，將固體雜質過濾干凈，過濾后的氣體送至氣柜回收，從源頭治理火炬氣中的雜質和焦粉，減少火炬氣的外放燃燒，實現大吹汽過程火炬氣的順利回收。
2． 1． 2 工藝流程
界區來的原料氣( 溫度 80 ℃，壓力 20 ～ 40kPa，流量 3 200 m3/ h) 從過濾器底部經進料閥進入過濾器，除去約 95% 的固體顆粒后，清潔氣被送往界區外下游工段進行處理; 達到預定的過濾時間或過濾過程結束后，系統自動關閉進料閥和清潔氣出口閥; 打開過濾器頂部的蒸氣充壓閥，蒸氣進入過濾器; 待壓力穩定后，打開排渣閥進行反向清洗，將濾芯外表面的雜質( 濾餅) 全部沖洗到焦池中。反沖洗后的過濾器準備進行下一輪的過濾和反沖洗，整套設備實行全自動控制。其中設置 2 臺過濾器，濾芯精度分別為 5 和 20 μm，可互為備用。
2． 2 氣柜脫硫塔前增加一座水洗塔
2． 2． 1 方案制定
為徹底解決焦粉堵塞過濾器及胺液污染的問題，在氣柜入口脫硫塔前增設一座水洗塔 T-102，氣柜氣首先進入水洗塔洗掉攜帶的焦粉等雜質，起到一定的脫硫、脫氨作用，然后再進入脫硫塔。該流程設計從根本上避免了胺液系統的污染，有利于溶劑再生系統的長周期穩定運行。
2． 2． 2 工藝流程
改進后的火炬氣回收系統的工藝流程見圖 2。其中水洗塔、脫硫塔內部均采用高效波紋狀規整填料，操作壓力為 3 ～ 4 kPa，操作溫度為 35 ～40 ℃ ，接近于常壓、常溫操作，能耗低，操作方便，系統壓力降低。
3 火炬氣回收系統優化改進后效果分析
( 1) 從源頭上解決了胺液污染問題，提高了胺液再生效果，保障了胺液再生系統的正常運行，改進前后胺液分析數據見表 2
( 2) 延遲焦化大吹汽濾芯精度 5 μm 過濾器投用后，運行初期 3 d 內壓力降升高速度較快，進入穩定運行階段后，壓力降基本保持在 5 kPa 左右。該系統投用后，運行狀況良好，焦化大吹氣期
間的 6 000 m3氣體全部得到了回收利用。
( 3) 氣柜水洗塔投用后，沒有出現脫硫劑污染的現象，液化氣、干氣系統運行正常。如表 3 所示，在水洗塔投用后，氣柜火炬氣中的硫化氫體積分數由 2 600 mL/m3降至 10 mL/m3，氨體積分數由 500 mL/m3降至 5 mL/m3，起到進一步凈化氣體和脫硫、脫氨的作用，實現了火炬氣回收系統的長周期運行。
( 4) 將水洗塔、脫硫塔設置在氣柜前的流程設計，解決了氣柜本體腐蝕問題，同時也解決了壓縮機過濾器、氣閥堵塞及缸體腐蝕等問題，降低了操作維修費用。
4 優化改進后效益估算焦化放空干氣、氣柜回收火炬氣和進廠天然氣的組成及熱值數據見表 4。
目前火炬氣年回收量為 19 270 dam3（其中焦化大吹汽放空干氣 1 750 dam3，正常生產火炬氣17 520 dam3) ，按熱值計算，折合為進廠天然氣量約 13 190 dam3，外購天然氣價格按照 2． 376ＲMB ￥ / m3估 算，節 約 效 益 約 為 3 134 × 104ＲMB ￥ / a，去除操作成本約 200 × 104ＲMB ￥ / a，火炬氣回收項目年增效益可達2 934 ×104ＲMB ￥ 。
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