CN111059551A - 炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：包括静态混合器及其连接的空气输入管道、火炬气输入管道以及混合气体输出管道，所述空气输入管道与所述静态混合器相连通并均保持在负压状态；所述火炬气输入管道上设有火炬气压缩机，所述火炬气压缩机使火炬气输入管道与所述静态混合器连通处的火炬气压力为零或者微正压；所述混合气体输出管道通过引风机连通至蓄热高温气化装置，所述引风机使所述静态混合器以及空气输入管道保持在负压状态。本发明对火炬气的组分要求、压力要求不高，通过掺混大量空气，使其运行相当安全，系统运行平稳，出热风稳定可靠，设备寿命长，一次投资低、维修费用也低。

Description

炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统

技术领域

本发明涉及一种对炼油化工天然气行业回收的火炬气进行无污染排放的工艺系统。

背景技术

在石油化工天然气生产中，火炬系统是不可缺少安全设施。其作用是将正常排放尾气及事故状态下排放的可燃气体引至高空燃烧后排放。石油化工联合企业为了保证装置的安全，减轻对环境污染，均设设有火炬系统。

通过调研发现，每年在火炬中烧掉烃类气体数量相当可观，近年来，随着能源日趋紧张及人们对环境保护认识的提高，为了节约能源，减少环境污染，回收火炬气引起石化企业高度重视，火炬气回收利用并取得很好经济、环境、社会效益。

目前，我国火炬气利用分为原料型和燃料型。原料型就是将回收火炬气作为装置原料进行回收，燃料型就是将回收火炬气作为其他设备燃料。比如作为燃气轮机燃料、锅炉燃料等。一般火炬气组分复杂，压力、流量不稳定，长期供给汽轮机作燃料，对一般燃气轮机伤害比较大，故障频繁，维修成本高。另一种用途就是供给锅炉做燃料，目前国内在燃煤锅炉上掺加火炬气来节约煤炭，这种做法需要对原来燃煤锅炉进行改造，这样增加投资成本，并且对火炬气压力、热值要求比较苛刻。所以以上燃气轮机和燃煤锅炉利用火炬气有很大局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统：

(1)解决目前火炬气作为燃料型的利用成本高的技术问题及火炬气利用的安全问题，比如燃气轮机和锅炉用的火炬气都在爆炸极限以上，本发明的火炬气和空气混合氧化系统运行相当安全(火炬气浓度远远低于爆炸下限)。

(2)为了充分利用火炬气，并避免其排入火炬中燃烧造成能源浪费的技术问题，本发明能够将火炬气和空气安全混合、输送、直至蓄热高温氧化，为后续热能利用(发电或供热)项目提供安全热源，最终将火炬气在RTO中彻底氧化后生成的无污染的二氧化碳气体和水蒸汽排放至大气中。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：包括静态混合器，静态混合器连接有空气输入管道、火炬气输入管道以及混合气体输出管道，其中：

所述空气输入管道与所述静态混合器相连通并均保持在负压状态；

所述火炬气输入管道上设有火炬气压缩机，所述火炬气压缩机使火炬气输入管道与所述静态混合器连通处的火炬气压力为零或者微正压；

所述混合气体输出管道通过引风机连通至蓄热高温气化装置，所述引风机使所述静态混合器以及空气输入管道保持在负压状态。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：所述空气输入管道在空气进气口下游设有空气过滤器。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：所述火炬气输入管道经过火炬气自动调节阀与所述静态混合器相连通，所述混合气体输出管道在静态混合器的下游设有可燃气体浓度监测仪，所述可燃气体浓度监测仪能够对所述火炬气自动调节阀进行闭环自动调节，实现混合后火炬气中可燃气体体积浓度的控制。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：混合后火炬气中可燃气体体积浓度控制在1.0％～1.5％之间。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：所述混合气体输出管道上还设有混合气体切断阀，所述混合气体切断阀接受所述可燃气体浓度监测仪的控制。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：在可燃气体浓度监测仪与混合气体切断阀之间还以支路引出一条排气管道，所述排气管道上设有排风密封阀以及吹扫风机，所述排风密封阀以及吹扫风机均接受所述可燃气体浓度监测仪的控制。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：所述可燃气体浓度监测仪的反应时间不超过三秒；所述可燃气体浓度监测仪与混合气体切断阀之间的管道距离大于混合气体输出管道内气体经过可燃气体浓度监测仪后三秒内所输送的距离。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：所述可燃气体浓度监测仪是红外式可燃气体浓度监测仪或激光式可燃气体浓度监测仪。

所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其中：所述火炬气输入管道上依次设有火炬气气柜、火炬气切断阀、所述火炬气压缩机以及所述火炬气自动调节阀；所述火炬气切断阀以及所述火炬气压缩机均接受所述可燃气体浓度监测仪的控制。

因此，本发明对火炬气的组分要求不高、压力要求不高，只要有一定量可燃气体就能被蓄热氧化，一般火炬气中可燃混合气体体积浓度都在80％以上，蓄热氧化设备(RTO)需要可燃气体体积浓度在1.0％～1.5％之间，因此要掺混大量空气，这样混合氧化系统运行相当安全(远远低于爆炸下限)，系统运行平稳，出热风稳定可靠，设备寿命长，一次投资低、维修费用也低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记说明：静态混合器1；空气输入管道2；空气进气口21；空气过滤器22；火炬气输入管道3；火炬气气柜31；火炬气切断阀32；火炬气压缩机33；火炬气自动调节阀34；混合气体输出管道4；混合气体切断阀41；引风机42；蓄热高温气化装置43；可燃气体浓度监测仪44；排气管道5；排风密封阀51；吹扫风机52。

具体实施方式

以下将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按真实比例绘制的。

如图1所示，本发明提供一种炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，包括静态混合器1，静态混合器1连接有空气输入管道2、火炬气输入管道3以及混合气体输出管道4，其中：

所述空气输入管道2在空气进气口21下游设有空气过滤器22，所述混合气体输出管道4内持续保持负压，使得所述空气输入管道2内的空气经过空气过滤器22的过滤之后，在负压作用下进入所述静态混合器1；

所述火炬气输入管道3上依次设有火炬气气柜31、火炬气切断阀32、火炬气压缩机33以及火炬气自动调节阀34，所述火炬气压缩机33的全压恰好能够克服火炬气输入管道3及其阀门的阻力，使火炬气输入管道3的出口处的火炬气压力为零或者微正压，保证静态混合器1内呈负压状态，保证负压混合安全性；

所述混合气体输出管道4上依次设有混合气体切断阀41、引风机42以及蓄热高温气化装置43，由所述引风机42提供动力，一方面使混合气体进入蓄热高温气化装置43被氧化处理，另一方面使所述静态混合器1以及空气输入管道2 保持在负压状态；此外，在所述混合气体切断阀41的上游还设有可燃气体浓度监测仪44，在可燃气体浓度监测仪44与混合气体切断阀41之间还以支路引出一条排气管道5，所述排气管道5上设有排风密封阀51以及吹扫风机52，所述排风密封阀51呈常闭状态。

本发明使用的时候，首先，火炬气气柜31内有足够的回收处理好的火炬气，火炬气压缩机33及火炬气输送管道及火炬气切断阀32(平时常开，紧急事故时关闭)及火炬气自动调节阀34(平时常闭，工作时打开并能够自动调节)都保持准工作状态。

其次，当蓄热高温气化装置43正常运行时，依靠混合气体输出管道4内安装的引风机42提供的动力，使空气进气口21外界的空气通过引风机42负压吸入到空气过滤器22内，经过滤后输送到空气输入管道2内，静态混合器1内也存在一定负压，将火炬气输入管道3出口处火炬气吸入到静态混合器1内，这时火炬气压缩机33已经开始运行，要求火炬气压缩机33全压恰好能够克服火炬气输入管道3及阀门的阻力，保证火炬气输入管道3出口处压力为零或者微正压，这样保证静态混合器1负压混合安全性。

再次，通过静态混合器1把空气及火炬气混合稀释至可燃气体体积浓度为 1.3％左右(1.0％～1.5％之间)，通过混合气体管道输送至蓄热高温气化装置43 进行氧化处理，产生高温热源为后续发电及供热工程利用，将最终产物二氧化碳和水排放至大气环境中。

最后，当蓄热高温气化装置43停机后(是指出现了故障或者正常停机检修等情况，风机及切断阀同时关闭)，联锁关闭火炬气压缩机33及火炬气自动调节阀34，通过闭环控制排风密闭阀开启及吹扫风机52启动，利用吹扫风机52 产生的负压从空气进气口21抽取新鲜空气吹扫混合气体输出管道4后，将管道内残留的火炬气经排气管道5排入大气，保障系统安全。

另外，如图1所示，在静态混合器1的下游设有可燃气体浓度监测仪44(优选为红外式可燃气体浓度监测仪44或激光式可燃气体浓度监测仪44)，通过对可燃气体体积浓度连续在线监测，对火炬气输入管道3上设有的火炬气自动调节阀34进行闭环自动调节，实现混合后火炬气中可燃气体体积浓度的控制，可以保证混合后的可燃气体体积浓度控制在1.3％左右。在混合气体输出管道4在靠近引风机42入口侧设有混合气体切断阀41，混合气体切断阀41平时为常开状态，所述混合气体切断阀41通过可燃气体浓度监测仪44的监测结果(可燃气体体积浓度超过2％)控制其关闭，确保系统安全。

其中，所述可燃气体浓度监测仪44能够快速反应，反应时间不超过三秒；而可燃气体浓度监测仪44与混合气体切断阀41之间的管道距离要求大于混合气体输出管道4内气体经过可燃气体浓度监测仪44后三秒内所输送的距离。

其中，所述火炬气自动调节阀34、压缩机、吹扫风机52、自动密闭阀等要求为防爆型设备。

本发明的优点在于：

(1)本发明的混合氧化处理系统能够将炼油化工天然气行业中的火炬气与空气进行安全混合、输送、高温氧化等为后续利用项目提供安全热源，最终将彻底氧化后生成的无污染的二氧化碳气体排放至大气环境中，起到了节能减排的作用。

(2)火炬气进入空气输入管道2处的静态混合器1后，该火炬气被大量空气迅速稀释并均匀混合，此时火炬气浓度远远低于可燃气体爆炸下限，一般火炬气体积浓度控制在1.3％(蓄热氧化装置一般要求可燃气体体积浓度在1.0～1.5 之间)，这样为安全输送混合气体提供保证。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：包括静态混合器及其连接的空气输入管道、火炬气输入管道以及混合气体输出管道，其中：

所述空气输入管道与所述静态混合器相连通并均保持在负压状态；

所述火炬气输入管道上设有火炬气压缩机，所述火炬气压缩机使火炬气输入管道与所述静态混合器连通处的火炬气压力为零或者微正压；

所述混合气体输出管道通过引风机连通至蓄热高温气化装置，所述引风机使所述静态混合器以及空气输入管道保持在负压状态。

2.根据权利要求1所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：所述空气输入管道在空气进气口下游设有空气过滤器。

3.根据权利要求1所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：所述火炬气输入管道经过火炬气自动调节阀与所述静态混合器相连通，所述混合气体输出管道在静态混合器的下游设有可燃气体浓度监测仪，所述可燃气体浓度监测仪能够对所述火炬气自动调节阀进行闭环自动调节，实现混合后火炬气中可燃气体体积浓度的控制。

4.根据权利要求3所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：混合后火炬气中可燃气体体积浓度控制在1.0％～1.5％之间。

5.根据权利要求3所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：所述混合气体输出管道上还设有混合气体切断阀，所述混合气体切断阀接受所述可燃气体浓度监测仪的控制。

6.根据权利要求5所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：在可燃气体浓度监测仪与混合气体切断阀之间还以支路引出一条排气管道，所述排气管道上设有排风密封阀以及吹扫风机，所述排风密封阀以及吹扫风机均接受所述可燃气体浓度监测仪的控制。

7.根据权利要求5所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：所述可燃气体浓度监测仪的反应时间不超过三秒；所述可燃气体浓度监测仪与混合气体切断阀之间的管道距离大于混合气体输出管道内气体经过可燃气体浓度监测仪后三秒内所输送的距离。

8.根据权利要求3所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：所述可燃气体浓度监测仪是红外式可燃气体浓度监测仪或激光式可燃气体浓度监测仪。

9.根据权利要求3所述炼油化工天然气行业回收的火炬气与空气混合氧化系统，其特征在于：所述火炬气输入管道上依次设有火炬气气柜、火炬气切断阀、所述火炬气压缩机以及所述火炬气自动调节阀；所述火炬气切断阀以及所述火炬气压缩机均接受所述可燃气体浓度监测仪的控制。

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