火炬及瓦斯气放空系统是炼油厂、石油化工企业的重要安全环保设施,如果不妥善管理并加以利用,不仅会对环境造成污染,还会影响安全生产。克拉玛依石化公司原有两套火炬系统,3 台瓦斯回收压缩机,共同构成全厂瓦斯气回收系统 。由于该系统无有效缓冲、调节设备即气柜,加之压缩机回收能力不足,致使每年约 15 0 k t 瓦斯气无法回收而燃烧排放,不仅严重影响厂区及市区的大气环境,而且增加了炼油加工能耗,影响公司经济效益。正是这种背景下,公司经过分析和调研,决定对现有瓦斯气回收系统进行改造,增设一座2 万 m 3干式气柜及相应瓦斯渗毛庄缩机,以达到“熄灭”火炬 、降低能耗、减少污染的目的)。
       干式气柜普遍应用于钢铁企业储存煤气,相对于炼油企业普遍使用的湿式气柜而言,二者工作原理相似,都是利用活塞的上 F移动改变柜体容积来储存或排出气体 ;而两者的根本区别就在于密封方式的不同,从而导致结构上和运行方式上的较大差异。以炼油企业普遍采用的2万m3容积的干式气柜为例,通过表1可看出与湿 式气柜不同的特点:

       由表 1 可看出 相对于湿式气柜而言干式气柜具有吞吐量大、运行费用低、寿命长等诸多优点,由于气柜是炼油企业瓦斯气 回收系统 中的关键设备,前者的特点从很大程度上弥补了湿式气柜的不足,因此得到越来越多的炼油企业的关注 。
2 干式气柜在炼油企业的应用情况

     目前国内外常用的低压干式气柜有三种即稀油密封式 、干油密封式、布帘密封式,其中稀油密封式 由于技术上 较容 易掌握,国 内绝大 多数钢铁、炼油企业均采用该型式气柜,该型式气柜亦称MA N 型 ,此气柜为多边形,它采取 以稀油循环作为活塞密封的方式,在活塞的周边设 段 r 一整 套弹簧、滑板等密封机构,在密封油槽 中,灌以能流动的、中等粘度的、耐寒的密封油,活塞移动时,有小部分油通过密封机构漏下去,流至 「部柜体油槽,再流至油水分离器 ,将水分离出来,然后 用油泵将密封油打上柜顶,如此循环使用。
     国内最先采用干式气柜的石化企业是济南炼油厂,该厂于 1 9 8 7 年投资360万元建造了2万m 3稀油密封干式气柜及压缩机系统。随后陆续有镇海 、茂名 、燕山 、大庆、洛阳 、乌石化等石化企业相继建成并投用了2万m3干式气柜,气柜的建成均给这些企 业创造了良好的经济效益和社会效益 随着干式气柜的逐步推广,气柜密封油的循环使用问题成为影响其在石化企业进一步普及的最大障碍。主要原因是密封油是以炼油厂所产润滑油组份油为基础油,加入抗氧防锈和降凝等添加剂调和而成的气柜专用密封油 (技术要求如表 2 )。密封油在密封机构运行过程中与柜内的低压瓦斯气相接触,瓦斯气中含有的重组分 ,C3和 C:以上的组分可溶于密封油中,致使密封油闪点 、粘度下降,影响其质量及密封效果,同时在密封油循环过程中,将瓦斯带入柜顶 ,使活塞上部瓦斯浓度增加,给操作人员带来危险,增加了生产中的不安全因素。

       针对这种情况：一些石化企业纷纷采取措施消除不利因素,主要表现在以下两方面:
2 1 定期更换密封油

     由于各石化企业瓦斯气组份存在差异密封油闪点、粘度达到使用极限值 (如表 2 ) 的周期也各不相同,有几天的,有几星期的,为确保气柜安全 、有效运行,一些企业采取定期更换密封油的方式,即在密封油的闪点、粘度下降到极限值之前将气柜内的密封油全部更换,这种方法虽简单、有效、但运行成本很高,更换一次密封油 5 5 t 左右,约 20万元,因此这种方法 目前仅有个别企业采用。

2 2 增设密封油闪蒸系统

      该方法是以延长密封油使用周期为前提,采用闪蒸工艺,将密封油的闪点、粘度控制在安全使用范围内。该工艺简单说就是在密封油由泵送入气柜顶部油箱之前,先进入闪蒸系统,将油中所含的瓦斯组份分离出来,使其闪点、粘度提高再进入柜顶油箱。该方法有干式气柜的炼油企业大多数都在采用,但运行效果差异较大。

3 干式气柜安全运行的几项措施

3.1 完善密封油闪蒸系统
      目前闪蒸系统存在主要 间题是如何能保证连续运行,密封 油循环泵的流量 为 3.6 t / h,这也是闪蒸系统的处理能力,大多数时间运行流程为油水分离器油箱~ 油泵一闪蒸系统~ 油水分离器油箱,其间根据油箱油位情 况间断地 向柜顶 油箱补油,此时流程变为油水分离器油箱一油泵一闪蒸系统~ 柜顶油箱~ 沿柜 内壁流下~ 柜底油沟~ 油水分离器油箱,流程如图 1 所示 。由于油水分离器油箱的油是从柜顶油箱经柜底油沟而来,受活塞密封机构泄油量影 响较大,若密封效果好,则油箱回油量就少,当闪蒸系统向柜顶送油时,会因油箱油位低而无法连续运转,通过与气柜设计单位协商及对操作状况的分析,决定增加一条闪蒸系统至柜底油沟管线,油沟存油量约 1 8 t 且液位稳定,采取此项措施可增加油箱 回油量,提高密封油闪蒸比率,确保气柜长周期安全运行。该方法经独山子石化厂一年多的验证,效果良好,证明可行。

3 2 配备完善的消防设施
      由于在现行的石化企业防火设计规范中没有有关干式气柜消防的明确规定,故本气柜消防系统设计参照 《 石 油化工企业设计 防火 规范》中的“工艺装置的消防用水量”有关规 定,结合独山子石化厂的实践经验和 当地 消防管理部门的意见,消防用水量按 1 4 0 L/S考虑,气柜 周围均布 2 门SP4 O 型消防水炮(流量 4 0 L /S射程大于 5 5 m )及 2具 5 5 1 5 0 一 1 6 F 型 消火栓 (流量 3 ( ) L /S)依托全厂-稳高压消防给水 系统,水压 0.7 一 1.2M Pa 。本消防系统设计方案 已在独山 子石化实施并通过克拉玛依消防局的审查验收,经实际消防演习和检查,可以对气柜本体实施有效的喷淋冷却,保护情况良好。
3 3 气柜活塞上部设置强制通风系统
     气柜活塞上部原设计有通风帽,采用自然通风方式,由于密封油在循环过程 中带入柜顶的瓦斯组份较重而沉积于柜顶空 间 卜部,自然通风无法排出,致使瓦斯浓度增加,影响操作人 员的身心健康和 安全。鉴于此 ,根据气柜结构特点,一些企业采取强制通风措施,大致两种方式 :
(1 ) 在柜顶增设轴流风机,设 6 根 D N 10 0 吸风管伸至柜顶空间下部,将瓦斯气排 出;
( 2 ) 在气柜外壁 自上而 下均布 4 根 0.8 m x 0.6 m 矩形风道 ,上部风道接至柜顶空间下部,下部风道接至地面鼓风 机,通过鼓风机将瓦斯气置换出去。
3 4 气柜结构设计及施工方面

       气柜本体结构设计也在不断完善,本气柜在总结其它企业使用经验 的基础 上,又进行部分改进,即在柜顶原有 2 组油箱基础上再增加 2 组,同时增大柜 内溅油板面积,此举可基本消除“飘油”现象,使密封油全部落入活塞油槽中,减少损耗。
     另外气柜的施工质量也非常重要，在垂直度侧板制造安装、密封机构安装调试等方面均有严格规定和要求,这就要求在施工中加强管理 和检查,确保气柜施工质量。
综上所述,
气柜能否安全运行取决于多方面因素、也正是由于气柜在使 用上 出现的一些 问题才促使我们不断去摸索 、完善,虽然 目前干式气柜在应用上取得一些经验,但作为新生事物要在石化行业推广还有很多工作需要我们去做。