книги из ГПНТБ / Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах

талитического крекинга имеют самостоятельные факельные линии.

В то же время на Уфимском ордена Ленина, Новокуйбышевском,

Куйбышевском и Сызранском нефтеперерабатывающих заводах

самостоятельных факельных линий ни одна установка не имеет. На Новоуфимском ордена Ленина нефтеперерабатывающем за­

воде перед факельными стояками установлены по два отбойника

для конденсата объемом от 50 M3 до 100 м3. На Новокуйбышев­

ском нефтеперерабатывающем заводе отбойники для конденсата

отсутствуют.

Весьма разнообразен порядок эксплуатации факельных си­ стем. На одних заводах зажигание факела производится при помо­

щи ракет, на других — способом «бегущего огня», на третьих — при помощи устройства автоматического поджигания и контроля

факела (ПКФ-1).

По-разному решается вопрос сброса газов при продувке обо­

рудования и трубопроводов инертным газом. На одних заводах

указанные газы сбрасывают непосредственно в атмосферу, на дру­

гих—на «свечи», на третьих в факельную систему, на четвертых—

дания воздуха в факельные системы и вследствие проникновения пламени от дежурного факела во внутрь факельной трубы. Подоб­ ные аварии в значительной степени могут быть предотвращены

созданием избыточного давления в системе факельного хозяйства подачей в нее азота или топливного газа. Во избежание распро­ странения пламени от факельной трубы в факельную систему при­ меняют огнепреградители и гидрозатворы. Однако эти меры не

всегда оказываются эффективными, поскольку они внедряются без

достаточного технического обоснования. Не разработаны нормы,

определяющие количество и качество газов, подаваемых в фа­

кельную систему для предотвращения подсоса воздуха. Отсутст­

вует обоснование по выбору оптимальной конструкции огнепрегра­

дителей и гидрозатворов с учетом конкретных условий эксплуата­

ции факельных систем.

Нормативные материалы для проектирования, монтажа и экс­

плуатации факельных систем могут быть созданы на основании творческого обобщения накопленного опыта. Анализ эксплуатации

факельных систем показывает, что имеются неиспользованные ре­ зервы по повышению их эффективности.

Омский филиал Специального конструкторского бюро по авто­

матике в нефтепереработке и нефтехимии (CKBAHH) обследовал

использование ресурсов газа на крупном нефтеперерабатывающем комбинате. Из планово-отчетных данных за 1969—1970 гг. следу­

ет, что при общем выходе газа, составляющем 4,6—5,3% от пере­

150

В 1969 г. общие потери газа составили 2,3% от переработанной

нефти, в том числе 0,24% составляло потери от сжигания на фа­

кел.

Между тем имелась реальная возможность значительно сни­ зить потери газа, тем более, что на этом комбинате фактическая

нагрузка абсорбционно-газофракционирующих установок (АГФУ)

составляла 60% от проектной. Планировалось осуществить комп­

лекс технических мероприятии, реализация которых должна зна­

чительно снизить загазованность воздушного бассейна. Было наме­

чено:

заменить морально устаревшие компрессоры 8ГК на центро­

бежные или поршневые с электроприводом;

внедрить на всех установках термического крекинга рацио­ нальную схему использования жирных газов низкого давления в качестве технологического топлива для собственных нужд;

осуществить переобвязку компрессоров стабилизации газа на

установках гидроочистки дизельного топлива с целью подачи га­

за в топливную сеть;

на установках, сбрасывающих газ на факел, смонтировать

контрольные регистрирующие приборы;

на установках нефтеперерабатывающего комбината сбрасывать

газовый конденсат из сеператоров не в факельные сети, а в тех­

нологические аппараты, откуда конденсат будет направляться для

дальнейшей переработки;

ГЛАВА 1

ХАРАКТЕРИСТИКА ФАКЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

В комплекс факельной системы входят:

газопроводы сброса газов на факел от цехов, установок и ре­

зервуарных парков сжиженных углеводородных газов (до маги­

стральных факельных газопроводов); магистральные факельные газопроводы;

элементы непосредственно факельного хозяйства (отбойники углеводородного конденсата, компрессоры, газгольдеры, насосы для откачки конденсата и др.);

факельные трубы (стволы);

трубопроводы для откачки углеводородного конденсата, пере­ дачи «сухого» газа и др.

В практике эксплуатации нефтеперерабатывающих и нефтехи­ мических предприятий применяются следующие факельные систе­

мы:

151

низкого давления, которые обслуживают цехи и установки,

работающие под давлением до 2,0 кгс/см2;

высокого давления, которые обслуживают цехи и установки,

работающие под давлением свыше 2,0 кгс/см2;

локальные аварийные, которые обслуживают установки, рабо­ тающие под низким давлением, исключающим прием газов в газ­

гольдер, а также при стравливании газов с содержанием серово­

дорода свыше 8%.

Факельные газы из системы низкого и высокого давления, как

правило, собираются в газгольдерах для дальнейшего целевого использования. На большинстве нефтехимических предприятии

действуют одновременно факельные системы низкого и высокого давления, в том числе на заводах синтетического каучука, где

применяются процессы дегидрирования углеводородов.

Факельные системы низкого давления на этих предприятиях

обслуживают фактически только установки дегидрирования угле­

водородов в аварийных случаях. Следовательно, они выполняют

роль локальных аварийных факельных систем.

Магистральные факельные газопроводы факельных систем низ­

кого и высокого давления в случае необходимости по условиям ра­

боты должны быть взаимозаменяемы с целью отключения любого

из них или части их для ремонта и ревизии.

Взависимости от схемы использования газов факельные систе­ мы могут предусматриваться в составе цеха или установки, от­ дельного производства, завода или комбината в целом.

Впроизводственной практике встречаются следующие схемы

факельных систем:

I. Факельная система высокого давления с непосредственным

отбором факельных газов (рис. III.1). В таких системах углеводо­

родные газы, которые постоянно сбрасываются с технологических

установок, поступают в сепаратор 1, где они освобождаются от углеводородного конденсата. Основная масса углеводородных га­

зов после сепаратора направляется потребителям (главным обра­

зом для сжигания в котлах ТЭЦ).

Вслучае сокращения потребления газов они сбрасываются на

факел в результате воздействия регулирующего клапана 5j уста­

новленного на трубопроводе к факелу. При сокращении сброса уг­

леводородных газов из технологических установок или увеличении потребления газов регулирующий клапан 5 может полностью за­ крыться, вследствие чего в факельной трубе создастся вакуум.

Для предотвращения этого крайне опасного явления в схеме пред­

усмотрен автоматический перепуск газов через регулирующий

клапан 6. Взамен клапана 6 иногда устанавливают на перепуск­ ном трубопроводе лимитную шайбу.

Указанная схема факельной системы имеет широкое примене­

ние на многих нефтехимических предприятиях, в том числе на за­

водах синтетического каучука при получении мономеров дегидри­

рованием углеводородов. При этом углеводородные газы частично

152

направляются на сжигание в технологических печах непосредст­

венно из магистрального факельного трубопровода до сепаратора. Во избежание попадания жидких углеводородов, содержащихся в

газах стравливания, перед технологическими печами устанавлива­ ют перегреватели.

II. Факельные системы со сбросом факельных газов непосред­

ственно на факельный ствол.

Сущность этой схемы заключается в том, что факельные газы

после отбойника направляют на сжигание в факельный ствол.

Рис. Ш. 1. Принципиальная схема факельной системы высокого давления с не­ посредственным отбором факельных газов:

/--сепаратор; 2 — огнепреградитель; 3 — факельная труба; 4 — дежурная горелка; 5, 6 — ре­ гулирующие клапаны.

Конденсат из отбойника возвращается в производство. Факельный

ствол оснащен дежурным факелом. В факельный ствол и дежур­ ный факел подводится топливный газ. Схема с непосредственным сбросом газов на факельный ствол применяется, когда давление

на технологических установках недостаточно для подачи факель­

ного газа в газгольдер, а также от цехов или установок, имеющих редкие сбросы газов, количество которых значительно превышает объем газгольдеров. Указанная схема применяется также при

сбросе с технологических установок токсичных газов, например со­ держащих сероводород.

Встречаются схемы факельных систем, в которых факельные газы после отбойника, смонтированного на технологической уста­

новке, сбрасываются непосредственно в факельную трубу. В этой

схеме отсутствуют магистральные газопроводы, а факельная тру­

ба высотой около 50 м монтируется непосредственно на техноло­

гической установке. Такая схема сброса и сжигания факельных

153-

газов осуществлена на производстве сероуглерода на одном хими­ ческом предприятии.

III. Комбинированная факельная система (рис. ІІІ.2). Эта схе­ ма разработана Всесоюзным научно-исследовательским и проект­

ным институтом нефтеперерабатывающей промышленности

(ВНИИПИнефть) и рекомендована им для широкого внедрения.

Схема предусматривает, что факельные газы поступают в факель­

ное хозяйство по трем основным магистралям:

магистрали низкого давления — /;

магистрали высокого давления — ІГ, магистрали специального назначения-—IV.

Первые два магистральных факельных газопровода взаимоза­

сброса газов, содержащих сероводород и другие агрессивные газы;

указанные газы направляются непосредственно на сжигание в фа­

кельный ствол. Магистральные факельные газопроводы проходят

через соответствующие отбойники конденсата 2. При производст­

венной необходимости каждый из отбойников 2 может быть заме­

нен любым из двух остальных отбойников переключением специ­ ально установленных задвижек.

Газы, освобожденные в отбойниках 2 от конденсата, объединя­ ются в общий коллектор и поступают через гидрозатворы в газ­

Нормальным является положение, когда газгольдер не заполнен

(нижнее положение колокола) и готов к приему факельных газов.

При поступлении газов в газгольдер колокол газгольдера подни­ мается и при достижении некоторого определенного положения в

работу включаются компрессоры 8. Число одновременно включа­

емых компрессоров зависит от высоты поднятия колокола. В слу­ чае дальнейшего поступления факельных газов в газгольдер, при предельном его заполнении (верхнее положение колокола), т. е.

ние компрессоров. При достижении колоколом газгольдера ниж­

него положения отключается последний компрессор.

Факельные трубы 10 предназначены для сжигания избытка

газов, превышающего максимальную пропускную способность газ­ гольдеров и компрессоров. Факельные трубы сблокированы с газ­

гольдерами таким образом, чтобы при максимально допустимом

верхнем положении колокола газгольдера автоматически включал­

ся сброс избытка факельных газов на факельные трубы, а при опу-

154

скании колокола газгольдера ниже заданного предельного поло­

жения сброс на факельные трубы автоматически прекращался.

Зажигание факела осуществляется автоматически при помощи электрозапального устройства с дистанционным управлением типа

*.ПКФ-1 Для предотвращения срыва пламени и подсоса воздуха в фа­

кельные трубы, что может привести к образованию взрывоопасных

глубокой, так и неглубокой переработки нефти, имеющих в своем составе мощные установки по переработке нефти производитель­ ностью 3—6 млн. т/год и установки меньшей мощности.

Мощность факельного хозяйства определяется исходя из сле­

дующих показателей:

величины емкости для сбора факельного газа (берется общая

емкость установленных газгольдеров) ; мощности компрессорной;

пропускной способности факельных трубопроводов, отбойников

конденсата и факелов.

Факельное хозяйство рассчитано на прием так называемых

«рядовых» (обычно повторяющихся) сбросов газа, которые со­ ставляют 90—95% от общего количества сбросов газа на факел.

Факельное хозяйство не рассчитано на прием в полном объеме

аварийных сбросов, например сброса газа с установки каталити­

ческого крекинга при повышении давления в системе вследствие

остановки компрессора; в таком случае факельное хозяйство обес­ печивает прием газа только в течение времени, достаточного для

запуска резервного компрессора. При более продолжительном

сбросе газ направляется для сжигания на факел.

C учетом изложенного выше в типовом проекте для нефтепе­

рерабатывающего завода мощностью 6 млн. т/год приняты следу­

ющие показатели основных узлов факельного хозяйства: мощность компрессоров — 60 м3/мин; емкость газгольдеров — 6000 м3. Для

* См. стр. 163.

156

НПЗ мощностью 12 млн. т/год показатели соответственно увели­ чиваются.

При проектировании условно принято число часов работы

компрессоров — 4400 ч/год (полгода непрерывной одновременной работы всех компрессоров) ; производительность компрессоров

при этом составляет 16 млн.м3/год; плотность факельных газов ко­

леблется в пределах 0,9—2,5 кг/м3. Для ориентировочного расчета принят усредненный удельный вес, равный 1,3 кг/м3. Количество газа и конденсата, возвращаемого с узла сбора и компримирова­

ния на переработку в систему абсорбции, составляет 20 тыс. т/год.

Это позволяет предприятию получать дополнительно 10 тыс. т/год

сжиженного и столько же топливного газа.

В состав узла сбора и компримирования входят: газгольдер

объемом 6000 м3; компрессоры 305 ГП-20/18 производительно­ стью 1200 м3/ч; насосы для откачки газового конденсата 5HΓ-5×4 (из расчета откачки периодически 25 м3/ч конденсата); отбойники

газового конденсата — горизонтальные емкости по 80 м3 каждая;

холодильники, сепараторы после I и II степеней компрессии.

Аварийный факел при диаметре 500 мм имеет высоту 35 м. От­

личительной особенностью проектируемого факельного хозяйства

является включение в технологическую схему многогорелочной

факельной печи.

Основной вариант типового проекта предусматривает примене­ ние компрессоров 305 ГП-20/18, которые были разработаны спе­

циально для сжатия факельных газов. Эти компрессоры успеш­

но эксплуатируются в факельных хозяйствах некоторых нефтепе­

рерабатывающих заводов с 1963 г. В качестве другого варианта

предусматривается возможность применения взамен нескольких

компрессоров типа 305 ГП-20/18 одного центробежного компрес­

сора производительностью 60—100 м3/мин с автоматическим регу­

лированием производительности в пределах 30—100%.

На рис. III.3 приведена принципиальная технологическая

схема типовой факельной системы, разработанной Гипрогроз-

нефть.

Поступающий на факельное хозяйство факельный газ освобож­ дается от конденсата в отбойниках конденсата 3 и может быть направлен в газгольдер, подключенный на «тупик» или на прием

компрессоров через аккумулятор газа 2. В том случае, когда ем­

кости газгольдера и мощности компрессоров недостаточно для приема факельного газа, он направляется на аварийный факел для сжигания. Отделившийся газовый конденсат отводится с фа­ кельного хозяйства путем выдавливания или откачивается насо­

сами 11.

Ленгипрогазом выполнен проект факельного хозяйства для нефтеперерабатывающего завода топливно-масляного профиля мощностью 15—20 млн. т нефти в год [26].

Принципиальная технологическая схема факельного хозяйства

,приведена на рис. 111.4.

157

Углеводородные газы, сбрасываемые с технологических устано­ вок и парков сжиженных газов, по самостоятельным трубопрово­

компрессоров. Из гидрозатвора конденсат поступает в подземные емкости 6, откуда газом передавливается в сеператоры 1. Конден­

сат из трубопроводов факельного газа и после I ступени сжатия

отводится в подземную емкость 7, откуда также передавливается

газом в сепараторы 1. Конденсат факельного газа из сборников 3

и 5 забирается насосами 10 и подается на дальнейшую переработ­ ку. В целях обеспечения лучшей работы насосов конденсата преду­

смотрена подача в сборники 3 и 5 газа для подлавливания.

Количество и объемы емкостей, сепараторов и компрессоров позволяют без остановки факельного хозяйства отключать на ре­

монт отдельные аппараты. Проектом Ленгипрогаза предусмотрена

централизация всего управления факельным хозяйством. В работе

Μ. Г. Рудина [26] приведены данные о производительности факель­ ного хозяйства и характеристика основного оборудования.

Приведенные выше сведения о действующих и проектируемых

факельных системах подтверждают настоятельную необходимость в творческом обобщении передового опыта. При этом следует так­ же учесть опыт проектирования и эксплуатации факельных систем

за рубежом.

Факельные системы, применяемые за рубежом

В работе Шпикера [27] сообщаются данные об используемой в

ФРГ установке для приема аварийного сброса газов из производ­

ственного оборудования нефтеперерабатывающего завода и для их сжигания.

Установка состоит из факельного ствола для бездымного сжи­ гания газов, факельной шахты, сепаратора, системы откачки кон­

денсата, гидрозатвора. Это оборудование рассчитано на обслужи-

159