张占一
【摘 要】Author has analyzed the discharge situation of tail gas in large-sized synthetic ammonia plants under different conditions; has briefly de-scribed the appropriate treatment measures; has summarized the arrangement gist of flare system .%分析了大型合成氨厂不同工况下尾气的排放状况；简述了相应的处理措施；总结了火炬系统的设置要点。 【期刊名称】5b5b5b5b《化肥设计》
【年(卷),期】2013(000)004
【总页数】6页(P38-42,45)
【关键词】合成氨;尾气;火炬系统
【作 者】张占一
【作者单位】中国五环工程有限公司，湖北武汉 430223
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【正文语种】中 文
【中图分类】知识竞赛系统X701
火炬系统用于处理正常操作时连续或间歇、开停车期间以及事故或非正常工况的排放气，以保证人员与化工生产装置的安全，同时有效减少对环境的污染。火炬装置作为全厂的最后一道安全防护屏障，虽然技术含量和投资都远低于工艺装置，但是火炬装置的平面布置，往往影响整个工厂的总平面布置，从全厂安全及环保等综合考虑，火炬装置的重要性不可否认。
目前国内的火炬设计已经有相应的规范、规定、设计手册和参考资料等，生产及配套厂家也有几十家。笔者仅探讨合成氨厂尾气放空的处理措施和火炬在设置的一些注意事项。
1 合成氨厂尾气排放与处理
本文以笔者供职的中国五环工程有限公司目前正在设计的1个5080合成氨尿素项目为例，简要阐述和分析各种不同工况下的火炬气的排放与处理，以供同类型项目借鉴和参考。
该项目工艺采用水煤浆煤气化工艺制备合成氨，后续工艺路线设置为:与气化配套的CO变换、低温甲醇洗、液氮洗、硫回收、压缩合成冷冻，制备的液氨采用低温常压贮存，设置2个10 000m3的常压氨贮罐。
该项目规模大，流程复杂，所排尾气主要污染物有CO、SO2、H2 S、CO2和NH3等。尾气排放的装置多、排放量大、排放压力差别大，按照不同性质的火炬气需经不同的火炬总管送往不同火炬头分类处理的设计原则，在满足各种排放工况的条件下，该项目至少需设置3个不同压力的排放系统管网以满足全厂要求。
因此，全厂工艺生产装置(除尿素外)共设置了3套火炬系统:①低压(主)火炬，主要用于处理煤气化、CO变换、低温甲醇洗、液氮洗、氨合成的主要含CO和H2的低热值排放气，合成气压缩机干气密封的排放气也送至主火炬;②酸性气火炬，主要用于处理CO变换、低温甲醇洗H2 S含量较高的排放气;③氨火炬，主要用于处理冷冻氨压缩中的含NH3的排放气。3套火炬系统共用1座火炬桥架。此外，在全厂贮运部分的常压氨罐区附近还单独设置氨火炬，用于处理氨罐的排放气。
1.1 生产装置排放气的处理
1.1.1 低热值排放气的处理
按照火炬系统设计规范SH3009－2001《石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范》中的说明，能与排放系统内的介质发生化学反应的气体不宜排入全厂可燃性气体排放系统，应排入专门的排放系统或另行处理。因此，含氨的与含CO2的放空气必须分别设置火炬，避免生成碳铵结晶并堵塞火炬。
项目中除高浓度氨排放工况外，其他氨介质排放的绝对量少，排入主低压火炬系统不会有太多的碳铵结晶生成。因此，除氨压缩机排放气(含氨99.93%以上)、氨罐区排放气(100%)、低温甲醇洗酸性气外，其余排放气均可送入低压火炬进行处理。低压火炬系统废气污染源及排放见表1。其中表1序号9冷冻的惰性弛放尾气(－35℃)为连续排放，有一定的热值，可作为低压火炬的伴烧气，采用1根火炬筒体直接送至火炬头。
为减少少量碳铵结晶的生成，对低压火炬系统可以采取如下措施:火炬管加强伴热，还可以将含氨火炬气与含CO2火炬气排入2根总管，在外管上分别接入低压火炬总管。
表1 低压火炬系统废气污染源及排放注:当工况2、工况6发生时，其他工况不发生，因此将
工况2、工况6叠加作为低压火炬的设计能力。序号(工况)污染源名称(来源)排气量/m3·h－1污染物名称及组成，mol/%排放位置 阀前压力/MPa(A)泄放温度/℃ 排放状况1粗煤气(煤气化)107 682 H2:13.90 CO:19.23 CO2:7.44 H2 S+COS:0.303 CH4:0.015 9 H2 O:58.67 N2:0.378 Ar:0.057 NH3:0.006 36 HCN:0.000 09调节阀6.5 242开停车工况，间断2粗煤气(煤气化/变换)473 803 H2:13.90 CO:19.23 CO2:7.44 H2 S+COS:0.303 CH4:0.015 9 H2 O:58.67 N2:0.378 Ar:0.057 NH3:0.006 36 HCN:0.000 09安全阀6.2 242事故工况，间断3变换气(变换/酸脱)253 505 H2:54.21 CO:0.998 CO2:43.77 H2 S+COS:0.512 CH4:0.026 H2 O:0.13 N2:0.269 Ar:0.092 NH3:0.003调节阀/安全阀5.8 40开停车工况/事故工况，间断4开车氮气(变换)23 000 H2:20.00 H2 S+COS:1.10 CH4:0.50 H2 O:1.80 N2:76.60调节阀0.4 40开停车工况，间断5净化气(酸脱)140 379 H2:97.50 CO:1.80 CO2:≤20×10－6 H2 S+COS:≤0.1×10－6 CH4:0.05 H2 O:5.10 N2:0.48 Ar:0.17调节阀5.6 30开停车工况，间断6甲醇蒸汽(酸脱)77 000 CH3OH:100.00安全阀0.6 121事故/停车工况，间断7合成气(液氮洗/合成气压缩)181 040 H2:75.00 N2:25.00调节阀/安全阀5.2/16.4 40/52.5开停车工况/事故工况，间断8开车放空气(氨合成)215 110 H2:71.92 N2:23.99 Ar:0.01 NH3:4.08调节阀10 130开车工况，间断9弛放气(冷冻)757 H2:67.52 N2:25.60 Ar:0.92 NH3:5.96调节阀1.6－3
5正常工况，连续10合成气压缩机干气密封气(合成气压缩)100 H2:72.53 N2:23.41 Ar:0.47 NH3:3.58机组控制阀0.18 40正常工况，连续
1.1.2 酸性气排放的处理
工况1煤气化闪蒸气和工况2变换冷凝液气提气为连续排放气，含H2 S、CO2等酸性组分，且含水量高，一般可送硫回收处理，当硫回收停车时可直接送酸性气火炬或单独设置的火炬筒体处理，此外，变换气提尾气除酸性气组分还含有NH3，如送火炬需加强伴热或定期通蒸汽对管内进行热洗，以防止碳铵结晶堵塞管道。
酸气火炬同时还处理低温甲醇洗在开停车、事故工况下热再生塔塔顶的排放气，设置2个整定压力不同的安全阀，用于处理在不同泄放工况、不同组成的排放气，整定压力低的安全阀，用于排放出口阀门关闭工况下的酸性气，酸性气送酸性气火炬;整定压力高的安全阀，用于排放再沸器蒸汽阀门故障全开工况下的甲醇气，甲醇气送低压火炬。酸性气火炬系统废气污染源及排放见表2。
1.1.3 氨排放气的处理塑料机器人>氨苄西林颗粒
全厂氨火炬主要用于处理氨压缩机在事故和正常生产工况下的排放气。氨火炬系统废气污染源及排放见表3。
表2 酸性气火炬系统废气污染源及排放注:工况1、工况2排放气正常情况下送硫回收处理;工况3、工况4不叠加排放。序号(工况)污染源名称及来源排气量/m3·h－1污染物名称及组成，mol/%排放位置 阀前压力/MPa(A)泄放温度/℃ 排放状况1闪蒸气(煤气化)700 H2:4.92 CO:4.12 CO2:38.73 H2 S+COS:3.07 CH4:0.01 H2 O:49.15调节阀0.83 155正常工况，连续2气提尾气(变换)200 H2:11 CO:0.2 CO2:73.2 H2 S+COS:2.5 CH4:60×10－6 H2O:5.1 N2:910×10－6 Ar:100×10－6 NH3:7.9调节阀0.3 40正常工况，连续3酸性气(酸脱)4 592 CO2:68.9453 H2 S+COS:28.1792 CH3OH:0.119 8 N2:2.755 7调节阀0.18 37.65开停车工况，间断4酸性气(酸脱)17 202 CO2:19.29 H2 S+COS:12.02 H2 O:0.002 1 CH3 OH:67.95 N2:0.738 6安全阀0.6 85.77事故工况，间断海鲜蒸柜
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