火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析
石油化工火炬系统常用自动控制方案
781 石化企业火炬系统的作用石油化工企业生产过程中，正常生产及装置开停车等情况下排放一些工艺气体，保证整个生产系统内部的压力平衡与顺畅。
工艺气主要包括开停工时系统置换、储罐收发料呼吸系统与紧急情况下系统泄压。
工艺气成分相对简单，一般为轻组分的碳氢化合物，工艺气具有毒性、易燃易爆等特点，考虑到安全与生态环境的保护，企业在回收部分工艺气后，会对剩余的工艺气进行焚烧处理。
工艺气焚烧后产生无污染无毒害的水与二氧化碳，避免对生态环境造成污染[1]。
最后一道焚烧工序由火炬系统进行，焚烧掉不能直接排放的工艺气，充分满足环保与安全需求。
2 常见火炬类型分析2.1 高架火炬系统高架火炬由点火系统、钢结构支撑与直立筒体火炬头构成，将长明灯配置在筒体顶部的火炬头上，长明灯点火器点燃后一直处于燃烧状态，排出的工艺火炬气由此点燃。
高架火炬由三种支撑方式，钢索支撑式、钢架支撑式、及自撑式火炬[2]。
2.2 地面火炬系统地面火炬系统由基础、安全防护墙、点火系统与燃烧器等部分构成。
火炬燃烧时在燃烧炉内部进行，气体燃烧在防辐射隔热罩内，在外界是看不到火焰的，因此可以最大程度的减少光污染、噪音污染及对周围设备的影响。
梅花形多孔结构是地面燃烧器采用的主要形式，这种燃烧器可以充分利用周围空气，在燃烧炉内形成均匀分布的燃烧组，进而形成多级燃烧系统，可以满足不同排放工况下的需求。
3 石油化工火炬系统常用自动控制方案3.1 长明灯点火控制长明灯点火控制是火炬系统最基本且最重要的控制之一，是火炬气能够燃烧的重要保障。
在工厂的生产管理中，火炬长明灯有常燃和不常燃两种管理模式。
长明灯常燃模式下，点火控制既为长明灯熄火保护控制，通过长明灯火焰检测信号或温度信号逻辑控制点火。
不常燃模式下，点火控制既为随动联锁控制，通过火炬气排放信号联锁点燃或熄灭长明灯。
此种模式下自动点火控制系统平时处于监控状态，对各火炬气管道上的流量与压力、火炬与长明灯火焰信号进行实时采集，并对采集的数据进行分析处理。
火炬系统分液罐的工艺设计
催化剂改造中的应用进展 [J]. 生物产业技术，2019（03）：13-24. [2] 李娜娜 . 饲料加工中应用生物发酵技术的实践研究 [J]. 当代畜禽养
殖业，2017（11）：45. [3] 汪文忠 . 生物发酵技术在饲料加工中的应用 [J]. 饲料广角，2016
Key words ：liquid separator ；process design ；process calculation
1 分液罐的作用 火炬系统在排放液体或固体时，如果不采取措施，很容易
由于凝液量过大而被夹到火炬头导致火雨。为了降低这种可 能性，通常会设置分液罐来保证火炬系统管网正常工作，确 保其安全可靠。另外，这也是提高轻烃回收利用率的重要手段。 分液罐是可燃性气体排放系统中用于分离和储存液体的容器。 2 分液罐气体进出通道的型式
关键词 ：分液罐 ；工艺设计 ；工艺计算 中图分类号 ：TQ052.7 文献标志码 ：B 文章编号 ：1003–6490（2019）10–0124–02
Process Design of Liquid Separation Tank for Torch System
Xie liang-jing
Abstract ：This paper briefly introduces the definition of liquid separator，the function of torch system，the type of gas inlet and outlet passage of liquid separator，the design of process pipeline and automatic control flow chart.The process design and calculation method of horizontal liquid separator are mainly introduced.
火炬分液罐设计计算研究
第１３期 收稿日期：２０１８－０４－２４作者简介：马兴亮（１９８８—），男，硕士，工程师，现从事炼油管道设计工作。
火炬分液罐设计计算研究马兴亮，王增辉，韩 雪（中海油石化工程有限公司，山东青岛 ２６６１０１）摘要：火炬是处理石油化工中无法收集和再加工的可燃有毒气体及蒸汽的特殊燃烧设施，火炬系统分液罐的作用是去除火炬气夹带的凝液和固体，以免液滴带到火炬头形成火雨。
本论文简要介绍火炬系统分液罐的工作原理、分类及工艺管道仪表流程图的设计。
重点说明ＳＨ３００９－２０１３计算方法并根据流体力学修正计算方法，可不用查图提高准确度及便捷度。
并运用此计算方法校核某炼厂ＭＢＴＥ装置火炬分液罐。
关键词：火炬分液罐；工作原理；设计计算中图分类号：ＴＱ０１５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１３－０１３５－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍＭａＸｉｎｇｌｉａｎｇ，ＷａｎｇＺｅｎｇｈｕｉ，ＨａｎＸｕｅ（ＣＮＯＯＣＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＦｌａｒｅｉｓａｓｐｅｃｉａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆａｃｉｌｉｔｙｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｔｏｘｉｃｇａｓａｎｄｓｔｅａｍｔｈａｔｃａｎｎｏｔｂｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｔｈｅｆｌａｒｅｋｎｏｃｋｏｕｔｄｒｕｍｉｓｔｏｒｅｍｏｖｅｃｏｎｄｅｎｓａｔｅａｎｄｓｏｌｉｄｓａｎｄａｖｏｉｄｄｒｏｐｌｅｔｓｃｏｍｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌａｒｅｔｏｆｏｒｍｆｉｒｅｒａｉｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆｌｏｗ－ｐｒｏｃｅｓｓｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｍｅｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄＳＨ３００９－２０１３，Ｔｈｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｈｅｌｐｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ．ＴｈｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆａＭＢＴＥｄｅｖｉｃｅＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌａｒｅｋｎｏｃｋｏｕｔｄｒｕｍ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｄｅｓｉｇｎａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 火炬系统是用于处理无法再回收利用的可燃或可燃有毒的气体或蒸汽的燃烧设施，多用于炼油厂、石油化工厂等，对工厂的安全生产、环境保护有着重要的作用。
火炬气凝液缓冲系统的设计
罐 和 液体 缓 冲 罐 的压 力 相 同 ，火 炬 气 分 液 罐 中 的 液体 可 以通过 连 接管 道 １ ，在 重力 的作 用 下 自流 到 液体 缓 冲罐 中 。
曹晓娟 ：工程师 。２ ０ ０ ８年毕业 于南京工业大学工学化工机械专业获硕士学位 。从事化工工程设计工作。联系电话 （ ０ ５ ５ １ ）６ ３ ６ ９ ３ ３ ８ ０，
Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ：ｃ ａ ｏ ｘ ｉ ａ ｏ ｊ ｕ ａ ｎ ＠ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｅ ｃ ｅ ｃ ． ｏ ｏ ｍ。
体缓 冲系统代替凝液输送泵 ，具有安全性好 、维 护费用 低等优 点 ，该 系统 尤其适用 于北方 寒冷地 区。火炬气凝 液缓冲系统为火炬气凝液储存和输送提供 了另一 种选 择。
关键 词 分液系统 液体缓冲罐 工作原理 设计要点 在煤 化 工 装 置 中 ，火 炬 气 排 放 系统 一 般 由火
ＣＨＥ ＭＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＤＥＳ Ｉ ＧＮ
火 炬 气 凝 液 缓 冲 系统 的设 计
曹 晓娟 贾金洁 东 华工 程科 技股 份有 限公 司 合肥 ２ ３ ０ ０ ２ ４
摘要 介绍火炬气凝液缓冲系统的组成 、工作原理及设计要点。与传统的火炬气分液系统相比，采用液
曹晓娟等 火炬 气凝液缓 冲系统 的设计
的液 体 能 够 在 重 力 的作 用 下顺 畅 的 流 人 液 体 缓 冲
罐中。
２ ０ ５ ７ ０ ． ８ —９ ５第 ２ ． ３ ． １节 规 定 ，气 相 空 间 的 高 度
（ 罐顶 至最 大液 面 的高度 ）不 应小 于 ３ ０ ０ ｍ ｍ［ ３ ｊ 。 确定 了 液 相 体 积 和 气 相 体 积 后 ，两 者 的加 和 就是 液体 缓 冲罐 的容积 。 液体 缓 冲罐 的长 径 比 Ｃ可按 照 Ｈ Ｇ ／ Ｔ ２ ０ ５ ７ ０ ． ８
火炬分液罐工艺设计及计算
火炬分液罐工艺设计及计算作者：侯一涵来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第12期摘要：在放空系统中，火炬分液罐设置在火炬前端，去除放空天然气中夹带的凝液，以减少放空总管中的凝液量，避免液滴被带至火炬头，形成火雨。
本文主要介绍火炬分液罐的分类、工艺仪表流程图的设计及火炬分液罐的计算方法，为设计选型提供依据。
关键词：分液罐；分类；工艺设计1 设置火炬分液罐的目的站场设备及管线的放空天然气排放至火炬系统，若含有凝液，燃烧后会形成火雨，易引发安全事故。
因此需要在火炬前设置分液罐，将放空天然气中的液滴分离出来，保证火炬的安全运行。
2 火炬分液罐的分类2.1 卧式分液罐卧式分液罐分为单流式卧式分液罐和双流式卧式分液罐两种。
单流式：只有一个进气口和一个排气口；双流式：有两个进气口和一个排气口。
双流式卧式分液罐的结构形式可以减少罐体直径，但是却增加了罐体的长度，对于直径超过3.6 m或者流量大的可以考虑这种结构。
2.2 立式分液罐立式分液罐设置一个进气口和一个排气口，气体进口设在立式罐的侧面，出口设在立式罐的顶部，入口处一般加挡板使气体向下方流动，有利于液滴的沉降。
3 工艺流程设计放空天然气进入火炬分液罐对凝液分离，达到外输要求后通过排气管道输送至火炬。
进出火炬罐的管线需考虑坡度要求（坡度不小于2‰），要有必要的温压指示和取样分析。
分液罐一般设有就地和远传的液位指示，高低液位报警；压力指示就地和远传仪表，高低压报警；温度测量的就地和远传仪表。
罐内液体需设置泵移走（一般两台，一用一备），可以手动启停泵，或通过液位控制连锁启泵，低液位自动停泵。
根据气候条件和分离罐内液体的物性，在冬天或者平常也可使用加热器加热以蒸发其中的易挥发成分。
内部蒸汽盘管可实现这一目的，但要确保蒸发的物质在罐内不凝结，不会在火炬总管凝固，不会在分液罐下游堆积。
火炬分液罐的工艺仪表流程图的设计见图1。
4 设计技术要求①分液罐的分离能力应能分离出排放气体中直径600um的液滴；②分液罐应设置进气管、排气管、排除凝液管、手动排污管、人孔、爬梯、平台，分液罐罐体应设液位计、温度计、压力表以及高低压、高低液位报警；③需要设置完善的液体收集输送措施，可采用泵送或者燃料气气压送。
化工装置火炬排放系统的设计【论文】
化工装置火炬排放系统的设计摘要：本文浅析了设计化工装置火炬排放系统的原则、主要内容及一些影响因素，总结了一些常规做法供设计人员参考。
关键词:火炬系统；处理能力；火炬总管；分液罐；水封罐；火炬高度计算.火炬排放系统设置目的是将工艺装置中设备、管道上的安全阀、泄放阀、排放阀等在不正常操作（或事故）时排放的可燃物料，开停车时必须要排放的可燃物料和试车中暂时无法平衡时所必须排出的可燃物料收集并送到火炬筒顶部的火炬头及时燃烧排放，以确保装置的安全运行，并减少对环境的污染。
一、火炬系统的设计内容火炬系统一般由火炬总管，分液罐，水封罐，凝液泵，点火盘，塔架，气封，火炬筒体，火炬头，长明灯，航空警示灯，航空警示标志等组成。
火炬系统的设计主要包括系统处理能力的设计，火炬管道的设计，火炬气分离罐及火炬气密封系统的设计，烟筒的直径和高度的计算，辐射热的计算等，火炬头由制造厂商设计。
1.火炬总管的设计火炬排放气体按介质状态分为热气体（T ≥ 0°C,含水或不含水）；冷气体（T < 0°C）；冷气体和热气体都有但不含水；液体排放系统四种情况。
排放气介质四种状态的任何一种情况，都要设置一根总管。
一般排放的液体与排放的气体是分开的，对于带有液体的物流要设分立设施和单独的液相系统。
火炬总管到分离器要有一定坡度（不小于2%）以便排液，对于排液死角要设排液口并将排出液回收储存。
火炬器总管的上游最远端要设置固定的吹扫设施，避免火炬系统发生回火内爆或者产生其他不安全因素。
所有的火炬总管都应该设氮气吹扫用软管接口。
吹扫气速在最大火炬总管内为0.03m/s。
如果火炬系统设有水（液）封，水封上游吹扫气速为0.01m/s。
2.火炬气分离罐的设计火炬排放总管进入火炬燃烧之前应设分离罐，每根火炬排放气总管都应设分离罐，用以分离气体夹带的液滴或可能发生的两相流中的液相。
分离罐的设计应符合以下要求：⑴ 设计流量要按照火炬系统的最大排放量来选取；⑵ 为防止产生火雨，分离罐应能分离出排放气体中直径300um 600um的液滴。
火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析
火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析作者：史荣富韩翠平来源：《科学与信息化》2017年第36期摘要火炬系统在化工系统担任着环保的重任，通过燃烧各种材料产生火炬气，通常由于分液罐和水封罐组成，且分液罐和水封罐的设计工艺均不相同，本文首先分析了火炬系统中分液罐和水封罐概述，同时阐述了火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺，最后总结了全文。
关键词火炬系统；分液罐；水封罐；设计工艺1 火炬系统中分液罐和水封罐概述1.1 分液罐概述在火炬系统内分液罐是最重要的组成部分，分液罐能够有效地去除火炬内的各种液体，避免引发火雨，分液罐大致主要分为卧式分液罐和立式分液罐，其中卧式分液罐有分为単流式分液罐和双流式分液罐。
1.2 水封罐概述水封罐同样也是火炬系统内的重要组成部分，水封罐主要是设置在火炬气进入火炬筒内的位置，其目的是为了防止火炬筒体回火，确保火炬管网、装置的安全。
水封罐的优点是能够将罐内的凝结物质有效去除，为不带挡板的水封罐及时补水[1]。
具体的结构如下图1所示。
2 火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺2.1 火炬系统中分液罐的设计工艺目前我国使用的分液罐类型主要有两种，SH3009-2001、AP1521-2007，不论运用何种计算方式，都需要遵守一点原则，即是：气体的停留时间必须要大于液滴的沉降时间，气体的速度最低值需要满足液体的沉降，其目的是为了防止没有完全蒸发的燃料液体滴入火炬内，引发火雨。
SH3009-2001的计算方式需要三种假设：①分液罐内的存液考虑为30%；②火炬系统进出口管的距离比值为2.5，最高不超过3；③液体降落的时候同气体进出的时间均等。
（2） AP1521-2007计算方法在进行AP1521-2007分液罐计算的时候，假设的内容主要包括液罐的直径和切口距离，需要注意的是最终的实际罐长应该小于假设的罐长，若是通过计算，实际罐长和假设罐长均等或大于，需要重新制定假设罐的长度和直径。
在AP1521-2007的存液计算中，需要考虑以下几点：①气体排放过程中产生的凝液；②气体泄放中液体的排放，要在泄放30分钟左右才能确定泄放液体的体积，近而实施阻止；③分液罐内原本的存液。
码头罐区的地面火炬系统设计
第１２期 收稿日期：２０１８－０４－１６作者简介：王增辉（１９８３—），硕士研究生，工程师，从事炼油工艺设计工作。
码头罐区的地面火炬系统设计王增辉，高 桐，韩 雪（中海油石化工程有限公司工艺室，山东青岛 ２６６１０１）摘要：为了保证事故时可燃气体的安全排放，石化装置需要设置火炬系统。
本文以董家口某码头罐区为例，对地面火炬系统的设计进行了分析和探讨：主要从火炬系统排放量确定、火炬管网计算、分液罐计算、安全防护距离设置几个方面详细介绍了设置地面火炬的方法。
关键词：地面火炬；ＡｓｐｅｎＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｚｅｒ；火炬管网；分液罐；安全防护距离中图分类号：ＴＱ０５；ＴＥ９６９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１２－０１４１－０２ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｒｏｕｎｄＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍｆｏｒＴｅｒｍｉｎａｌＴａｎｋＦａｒｍｓＷａｎｇＺｅｎｇｈｕｉ，ＧａｏＴｏｎｇ，ＨａｎＸｕｅ（ＣＮＯＯＣＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌａｒｅｓｙｓｔｅｍｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓａｆｅｌｙｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｇａｓｉｎｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｐｒｏｖｉｄｅｓｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇｒｏｕｎｄｆｌａｒｅｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｉｐｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｓａｆｅｔｙ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ．ＡｎｅｘａｍｐｌｅｏｆａｔｅｒｍｉｎａｌｔａｎｋｆａｒｍｉｎＤｏｎｇｊｉａｋｏｕｉｓｇｉｖｅｎｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｆｌａｒｅ；ＡｓｐｅｎＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｚｅｒ；ｐｉｐｉｎｇ；ｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍ；ｓａｆｅｔｙ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅ 按照结构形式划分，火炬可以分为高架火炬和地面火炬。
火炬系统中分液罐和水封罐设计研究
放工况为气液两相流；③罐内原有积聚液体。应当注意
的是最大泄放工况产生的液体量不一定与最大液体量一
致，所以要同时考虑最大火炬气排放工况和产生最大量
液体的排放工况来计算分离罐的尺寸。分液罐容积简图，
如图 4 所示。
根据我们假定的卧式容器，内径为 ，筒体长度为
L， 其 横 截 面 积 AT ， 罐 内 自 其 它 排 放 源 的 积 液 量 AL1，
（2） 按 照 API521-2007 标 准 计 算 的 试 差 方 法。 根 据其原理，首先要确定液滴沉降时间和气体停留时间， 因此先假设罐的直径 和切向距离 L。对于液滴的沉 降时间，则要计算液滴的沉降速度，沉降速度根据分离 300 ～ 600um 的粒径来定。沉降速度Uc公式见式（1）。
（1）
水封罐应根据火炬气排放的特点选择卧式或立式容 器，对于火炬气排放量较大时宜选用卧式水封罐。卧式水 封罐分为不带挡液板和带挡液板两种型式。带挡液板的水
图 2 立式分液罐结构简图
3 分液罐和水封罐的工艺计算 3.1 火炬系统设计规范标准选用
火炬设计是一个系统工程。涉及的专业有：工艺、管 道、材料、应力、电气、仪表、结构、设备等各专业。目前， 火炬系统设计规范主要采用以下二种：①《石油化工可燃 性气体排放系统设计规范》SH300 9；②《Pressure-relieving and Depressure Systems》API521。卧式分液罐的计算通 常采用 API521-2007 和 SH3009-2013 这两个常用标准。 无论采用哪个标准计算，都应该以整个化工装置火炬气的 特点为前提，即装置在开停车及各种事故状态下，产生 可燃性气体的组成、温度、粘度和压力，最大排放量及 其持续时间与最大允许背压等。两个标准的计算原理都 是根据气体的停留时间大于等于液滴沉降时间，气速应 低到允许液体沉降，以防止未沉降的燃料液滴进入火炬。 3.2 卧式分液罐工艺设计计算
开放式地面火炬系统工程应用实例分析
开放式地面火炬系统工程应用实例分析作者：赵晓媛来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第01期摘要：介绍了开放式地面火炬系统的工艺流程及项目应用简介，同时阐述了燃烧器布置原则和无烟燃烧的设计。
详述了火炬气燃烧系统的逻辑联锁控制方案，并提出了水封罐节约用水和减少污水外排的措施。
关键词：开放式地面火炬;燃烧器;水封罐;无烟燃烧;污水开放式地面火炬和封闭式地面火炬类似，同样采用多燃烧器处理和分级燃烧原理，而且采用金属围栏来屏蔽火焰对外界的影响。
但是和封闭式地面火炬相比，开放式地面火炬可以适应更大的火炬气处理量的要求。
因此，随着石油化工生产规模的不断扩大，开放式地面火炬将得到更加广泛的应用。
开放式地面火炬同样具有无烟、无光污染、低热辐射、低噪音等优点[1]。
本文通过工程实例阐述开放式地面火炬系统的工艺流程和逻辑控制，并提出减少开放式火炬在大排放的过程中冒黑烟的逻辑控制方案，以及水封罐节约用水和减少污水外排的措施。
1 开放式地面火炬系统的工艺流程及工程应用简介1.1 开放式地面火炬系统的工艺流程开放式地面火炬的工艺流程与封闭式地面火炬的差不多，即火炬气首先经过分液罐和水封罐后进入排放气的集气总管，为了适应不同工况和流量变化的要求，将火炬气分级，在每一级的排放总管上设置气动切断阀，根据集气总管上的压力信号开启或者关闭气动切断阀。
其中前几级的控制采用比例微分控制以减少相应的滞后。
1.2 开放式地面火炬系统的工程应用简介某新材料有限公司丙烷脱氢装置配套的开放式地面火炬的最大设计处理量为1000t/h，排放的主要成分为丙烷、丙烯等，火炬系统的排放背压按照110kPag考虑，经设计计算后开放式地面火炬系统的火炬总管为DN1600，总共分14级燃烧，设置400套燃烧器，单台燃烧器的处理量为2.5 t/h。
前3级燃烧器配有蒸汽消烟，火炬按100%无烟燃烧设计，林格曼黑度按小于1级设计。
共设32套节能型长明灯和配套自动点火系统。
高架火炬系统的设计与计算
!针#术石油化工设计Petrochemical Design2018,35(3) 8 ~ 12高架火炬系统的设计与计算民(山东三维石化工程股份有限公司北京节能环保开发中心，北京100020)摘要：高架火炬系统是石油化工行业重要的安全设施。
通过介绍中石化某石化炼油厂新建高架火炬工程设计实例，对火炬系统工艺流程设计、火炬系统主要工艺计算、火炬筒体上的主要设备及火炬点火系统等进行了阐述。
重点介绍了火炬系统总管直径的计算和选取，以及火炬分液罐、火炬水封罐、火炬筒体的计算。
提供了高架火炬系统设计与计算的思路和方法。
关键词！火炬排放量分液罐水封罐设计计算doi：10. 3969/j.issn. 1005 - 8168.2018.03.003高架火炬（以下简称火炬）主要用于处理石化 设 的废气和 性气体或 状态下的可燃性气体。
的设计包 气排放管网和 置两部分。
的设计内容包气总管和各分 的设计；置的设内容包 #体、分、水封罐、点设备设计。
1工程概况中石化北京某分公司炼油厂1 〇〇〇万t/a炼 油系统改造项目新建了 5套装置，新建装置事故 气体排放量大，排放气体管道直径 ，炼油厂现有火炬设施的能力难以接纳新建5套装置 气体的 增量，且新建装置距现有火炬区较远，为保证新建装置正常生产运行及在气体，在 新建装置区东北方向约700 m处的山上新建一座高架火炬。
2设计依据2.1设计原则根据各装置事故状态火炬气排放量，在满足 相关 和 要 安全环保的前 ，确 定新建 设 模。
2.2基础数据新建5套装置包括%800万t/a常减压蒸馏I 装置、140万t/a延迟焦化装置、200万t/a加氢裂 化装置、5万m3/h制氢装置、第二套三废处理联合装置（包括6万t/a制硫装置、150 t/h污水汽提装 置及250 t/h溶剂再生装置）。
各装置火炬气最大 排放量 1。
从表1可看出％停电工况是新建火炬最大排 放工况，是低压排放状态，同的装置有：加氢裂化装置202 000 kg/h;制氢装置43 000 kg/h;三废装置17 158 kg/h(酸性气）。
火炬系统水封罐计算
火炬系统水封罐计算SGST 0017-20021 总则1.1 目的为规范石油化工企业火炬系统水封罐计算，特编制本标准。
1.2 范围1.2.1 本标准规定了石油化工企业火炬系统水封罐计算的一般要求、计算公式等要求。
1.2.2 本标准适用于石油化工企业火炬系统水封罐计算。
本标准适用于国内工程，对涉外工程应按指定标准执行。
2 计算要求2.1 一般要求2.1.1 水封罐能够分离气体中大于等于300 µm～600 µm的液滴。
2.1.2 不带挡液板的卧式水封罐的气体空间高度不小于950 mm。
2.1.3 带挡液板的卧式水封罐的直径不宜小于3 m。
2.1.4 带挡液板的卧式水封罐的分液端不考虑存液，挡液板顶端应高出最高水位200 mm。
2.1.5 挡液板上方气体通道面积应大于进气口截面积。
2.1.6 立式水封罐中气体的线速度取液滴沉降速度的80 %。
2.1.7 水封罐中的有效水量应满足水封罐进气立管长度3 m的充水量。
2.2 计算公式2.2.1 不带挡液板的卧式水封罐（见图2.2.1）按式（2.2.1-1）和式（2.2.1-2）计算。
式中：D1——水封罐直径，m；h1——水封罐内的液面高度，m；b——系数，由表2.2.1查得；L1——水封罐进出口中心距离，m；T——操作条件下的气体温度，K；Q——气体体积流量，Nm3/h；K1——系数，一般取2.5～3；P——操作条件下的气体压力（绝对压力），kPa；V——液滴沉降速度，m/s。
图 2.2.1 不带挡液板的卧式水封罐示意图表 2.2.1 系数 bh1/D1 b h1/D1 b h1/D1 b h1/D1 b0.02 0.005 0.28 0.229 0.54 0.551 0.80 0.8580.04 0.013 0.30 0.252 0.56 0.576 0.82 0.8780.06 0.025 0.32 0.276 0.58 0.601 0.84 0.8970.08 0.038 0.34 0.300 0.60 0.627 0.86 0.9140.10 0.052 0.36 0.324 0.62 0.651 0.88 0.9320.12 0.069 0.38 0.349 0.64 0.676 0.90 0.9480.14 0.085 0.40 0.374 0.66 0.700 0.92 0.9630.16 0.103 0.42 0.399 0.68 0.724 0.94 0.9760.18 0.122 0.44 0.424 0.70 0.748 0.96 0.9870.20 0.142 0.46 0.449 0.72 0.771 0.98 0.9950.22 0.163 0.48 0.475 0.74 0.793 1.00 1.0000.24 0.185 0.50 0.500 0.76 0.8160.26 0.207 0.52 0.526 0.78 0.8372.2.2 带挡液板的卧式水封罐（见图2.2.2）按式（2.2.2-1）至式（2.2.2-3）计算。
火炬装置水封罐设计和计算的探讨
火炬装置水封罐设计和计算的探讨摘要：随着我国大型化工企业的发展，火炬系统作为全厂安全的重要保障，其重要作用日益体现。
本文介绍了火炬系统中重要的设备之一水封罐的设计和计算要点，比较国内外不同规范对设计的要求，分析了水封罐不同种类的溢流口在工程中的应用情况，最后总结了全文。
火炬系统是石油炼化、化工装置中安全、有效地处理排放可燃有毒气体的重要设施之一，是全厂安全生产的最后一道屏障，火炬系统按照燃烧形式及控制方式的不同可分为地面火炬和高架火炬。
其中分液罐、水封罐及燃烧器等是火炬装置的重要组成部分。
本文主要讨论水封罐在设计过程中需注意的一些问题。
1概述水封罐是火炬装置中重要的设备之一，除非一些特殊情况如酸性放空气，低温放空气等可采用阻火器加吃扫气体的方法外，大部分的工程中还是将水封罐作为火炬系统中最可靠的防回火装置[1]。
水封罐的作用主要如下：1.防止火炬发生回火，保护上游管网和装置安全，因此水封罐一般靠近火炬筒体根部布置。
2.可以在火炬气装置设置有气柜等回收设施时，建立系统背压，通过调节水封高度，控制火炬排放系统的背压。
3.维持火炬排放管网压力，火炬管网出现负压时，不会使空气通过火炬头进入系统中。
4.通过调节相应的溢流阀门，维持水位在需求的高度，形成不同高度的水封，从而实现对火炬排放系统压力的分层控制。
在小流量放空时，可以减少火炬头的闷烧现象。
2水封罐的设计计算水封罐的种类包括立式和卧式两种，大型火炬装置中普遍采用卧式水封罐，立式水封罐在放空气量大时，页面的稳定性远不如卧式罐，容易在放空时造成溢流水量过大的问题。
卧式罐对大气量放空气分离效果好，还可以有效降低大直径放空气管道高度，节省投资，根据装置情况，应选择合适的水封罐形式[2]。
目前国内主要的设计标准SH3009-2013《石油化工可燃性气体那个系统设计规范》中涉及到计算的主要要求有：1.水封罐应具备撇除水面上凝液的功能，并能够分离直径600μm的液体；2.水封罐应设置U型溢流管（不得设切断阀门），水封高度大于等于1.75倍水封罐内气象空间的最大操作压力（表压），溢流管直径最小DN50。
火炬系统分液罐的计算
火炬系统分液罐的计算作者：张有君来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第05期摘要：石油化工厂中各装置无法收集所排放尾气中如果含有凝液的话进入火炬燃烧后会形成火雨，对周围的人员和设备造成损坏，此时需要在火炬系统中设置凝液罐，是保证工厂安全生产、减少环境污染的重要措施，分液罐主要作用是去除火炬气中夹带的凝液和固体杂质，减少火炬气总管中的凝液量，避免液滴夹带到火炬头。
本次文章通过对不同形式分液罐的工艺计算结果，提出了选择建议。
关键词：分液罐；分液量；夹带；计算1 引言火炬分液罐是火炬系统的重要组成部分，每根火炬排放总管都应设置分液罐，以分离火炬气中夹带的液滴或可能发生的两项流中的液相。
通常，在装置内设置分液罐以减少火炬气总管的凝液量。
当火炬设置在距装置有一定距离的地点上时，火炬气会在输送过程中产生凝液，因而在火炬气进入火炬筒体之前也要设置分液罐，再次分离凝液，以免液滴夹带到火炬头，造成火雨现象发生。
2 分液罐的形式2.1 卧式卧式分液罐分两种：第一种是气体从分液罐的一端顶部进入而从另一端顶部排出（内部无挡板），成为单向式；第二种是气体在水平轴向两端进入，在中间有一个出口，或气体从中间进入，在水平轴的两端排出，称之为双流式。
当分液罐的直径大于3.6m时，通常采用双流式。
2.2 立式立式分液罐的气体入口设在容器的中部的直径方向，出口设置在容器顶部的竖直方向，入口处应加挡板使气体向下方流动。
3 分液罐计算本次计算数据来源于珠海宝塔石化有限公司二期500万吨/年常减压装置，已知主要数据参数如下：安全阀前112℃，0.05MPag，放空量109.6t/h，平均分子量60；气体粘度=0.01cP，气体压缩系数Z=0.98，排放气体绝热指数k=1.09；火炬管网直管长度800m，弯头90°40个，管道公称直径DN700，内径0.685m；火炬气进口压力P1=150kPa（a），密度ρ1=2.81kg/m³，则放空量Q1=10.83m³/s，流速u1=29.4m/s；火炬气出口压力假定为P2=130kPa（a），密度ρ2=2.44kg/m³，则放空量Q2=12.48m³/s，流速u2=33.88m/s，排放气体的低发热值按炼厂干气低发热值计算。
大型石化联合装置火炬系统设计要点
大型石化联合装置火炬系统设计要点武登忠【摘要】火炬系统的设计是石油化工联合装置的重要组成部分,关系到联合装置的安全、稳定、长周期运行.本文从设计实际出发,论述火炬系统的设计要点、需要确定的参数以及应注意的问题.【期刊名称】《化工设计》【年(卷),期】2011(021)005【总页数】4页(P10-13)【关键词】石油化工;火炬;设计;要点;火炬能力;辐射强度【作者】武登忠【作者单位】中国寰球工程公司北京 100029【正文语种】中文火炬是大型石油化工联合装置(以下简称联合装置)必备的辅助生产设施，也是安全、环保措施之一。
火炬系统一般由火炬总管、分液罐、水封罐、凝液泵、点火盘、塔架、气封、火炬筒体、火炬头、长明灯、航空警示灯、航空警示标志等组成。
现代化的联合装置一般包括多套生产装置，如某乙烯联合装置包括乙烯装置(含汽油加氢装置)、丁二烯装置、MTBE/丁烯－1装置、聚丙烯装置、线性低密度聚乙烯装置、高密度聚乙烯装置、乙二醇装置、丁辛醇装置、顺丁橡胶装置以及原料罐区、中间产品罐区(含压力罐区)和产品罐区等。
这些装置及罐区在开停车、部分设备检修、正常生产、全厂停电、停循环冷却水、误操作、过度热输入、外部火灾、阀门误关闭、控制阀故障、不凝气的积累、易挥发物料进入高温系统、换热管破裂、化学反应失控等工况下都可能向火炬系统连续或间断排放可燃气体。
排入火炬系统的气体应满足以下要求:(1)必须为可燃性气体，且低热值一般大于8400kJ/Nm3(2000kcal/Nm3)，否则将消耗大量燃料气补燃。
(2)压力应足以克服最大背压进入火炬总管。
由于每个项目的总平面布置图不同，火炬与各装置的距离不同，故应根据全厂外管路径来定。
(3)有些气体不宜排入全厂火炬系统，如排放气体要与火炬系统内的介质发生化学反应、或浓度在爆炸极限范围内、或易聚合对火炬系统管道通过能力有不利影响等，这些气体在装置内处理要比排入全厂火炬系统更经济、更安全。
火炬气回收装置水封阀系统应用分析
检查了 0/!$1 分离罐、 !""$ 年大检修， ’"!4 卸料罐，发现两个罐内粉尘较多，’"!4 卸料罐已 被粉尘堵满， 连通管失效， 与设计时留观察口不定 期清除 ’"!4 卸料罐内粉尘相违背。 0/!$1 分离 罐内的粉尘约是 $... 年打开时的 # 6 % 倍。故建 议改进塑料厂装置区内 0/!$4 和火炬区 0/!$1 的分离效果，减少 ’"! 及 ’"!4 中夹带来的粉尘 数量， 并不定期清除 ’"!4 内粉尘， 避免堵塞现象 发生而留下事故隐患。 ’"# 水封阀系统 -. 0. / 流程 芳烃厂火炬气从装置区经 !#12! ) %%7管线进 ， 然后进原有的 ’"# 水封罐（ !% "%" ++ , / $%" ++） -. 0 最后进芳烃火炬排放燃烧， 如图 %。 24!#"! 罐，
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火炬水封罐计算方法和结构选型的探讨
火炬水封罐计算方法和结构选型的探讨谢伟峰;姚建军【摘要】介绍了火炬系统设置水封罐的作用、结构型式、以及规范SH3009-2013和API 521-2007 (5th)中对水封罐设置原则和计算方法要求的差异.结合国内外火炬的特点,比较了不同放空量下水封罐规格的计算结果,分析了不同状况下水封罐的设置原则和结果.火炬系统水封罐应具备分离直径大于或等于600 μm水滴的功能;应满足有效水封量;应设置防止液面波动和撇油的措施;建议在气相出口处设置除沫网,具体工程可根据实际情况选取带挡液板或不带挡液板的水封罐;当水封罐计算直径过大导致运输困难时,建议设置多台水封罐并联运行.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2014(044)009【总页数】4页(P61-64)【关键词】火炬系统;水封罐;分液;有效水封量;挡液板【作者】谢伟峰;姚建军【作者单位】中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003;中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003【正文语种】中文炼油化工企业的工艺装置无论是正常生产、开停工或事故工况时，其排放的可燃气体均进入可燃气体排放系统，经气柜回收或火炬燃烧后放空。
因此，火炬系统是保证工艺装置安全生产必不可少的一项设施，火炬系统的安全运行至关重要。
1 水封罐的作用为防止发生事故，火炬系统必须采取阻火和防止回火的措施。
阻火和防止回火的措施宜采用水封罐加注入吹扫气体的方法，不宜使用阻火器加注入吹扫气体的方法［1]。
水封罐主要有以下5项作用。
(1)阻火。
水封罐可以防止火炬回火爆炸导致可燃性气体排放管网及其连接的设备被破坏，而且水封罐设置的位置越靠近火炬或放散塔根部，回火爆炸对系统造成破坏的范围越小。
(2)维持火炬系统压力。
在特定条件下排放管网存在两种负压工况:一种是遇到降雨时，管道内气体温度大幅降低可能导致整个管网出现负压;另一种是在大气压高程差作用下，密度小于空气密度的排放气体处于缓慢流动或不流动时，水封罐至火炬出口的任意点均处于不同的负压状态。
火炬分液罐工艺设计及计算
火炬分液罐工艺设计及计算在放空系统中，火炬分液罐设置在火炬前端，去除放空天然气中夹带的凝液，以减少放空总管中的凝液量，避免液滴被带至火炬头，形成火雨。
本文主要介绍火炬分液罐的分类、工艺仪表流程图的设计及火炬分液罐的计算方法，为设计选型提供依据。
标签：分液罐；分类；工艺设计1设置火炬分液罐的目的站场设备及管线的放空天然气排放至火炬系统，若含有凝液，燃烧后会形成火雨，易引发安全事故。
因此需要在火炬前设置分液罐，将放空天然气中的液滴分离出来，保证火炬的安全运行。
2火炬分液罐的分类2.1卧式分液罐卧式分液罐分为单流式卧式分液罐和双流式卧式分液罐两种。
单流式：只有一个进气口和一个排气口；双流式：有两个进气口和一个排气口。
双流式卧式分液罐的结构形式可以减少罐体直径，但是却增加了罐体的长度，对于直径超过3.6 m或者流量大的可以考虑这种结构。
2.2立式分液罐立式分液罐设置一个进气口和一个排气口，气体进口设在立式罐的侧面，出口设在立式罐的顶部，入口处一般加挡板使气体向下方流动，有利于液滴的沉降。
2.3流程设计放空天然气进入火炬分液罐对凝液分离，达到外输要求后通过排气管道输送至火炬。
进出火炬罐的管线需考虑坡度要求（坡度不小于2%。
），要有必要的温压指示和取样分析。
分液罐一般设有就地和远传的液位指示，高低液位报警；压力指示就地和远传仪表，高低压报警；温度测量的就地和远传仪表。
罐内液体需设置泵移走（一般两台，一用一备），可以手动启停泵，或通过液位控制连锁启泵，低液位自动停泵。
根据气候条件和分离罐内液体的物性，在冬天或者平常也可使用加热器加热以蒸发其中的易挥发成分。
内部蒸汽盘管可实现这一目的，但要确保蒸发的物质在罐内不凝结，不会在火炬总管凝固，不会在分液罐下游堆积。
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火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析
摘要火炬系统在化工系统担任着环保的重任，通过燃烧各种材料产生火炬气，通常由于分液罐和水封罐组成，且分液罐和水封罐的设计工艺均不相同，本文首先分析了火炬系统中分液罐和水封罐概述，同时阐述了火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺，最后总结了全文。
关键词火炬系统；分液罐；水封罐；设计工艺
1 火炬系统中分液罐和水封罐概述
1.1 分液罐概述
在火炬系统内分液罐是最重要的组成部分，分液罐能够有效地去除火炬内的各种液体，避免引发火雨，分液罐大致主要分为卧式分液罐和立式分液罐，其中卧式分液罐有分为単流式分液罐和双流式分液罐。
1.2 水封罐概述
水封罐同样也是火炬系统内的重要组成部分，水封罐主要是设置在火炬气进入火炬筒内的位置，其目的是为了防止火炬筒体回火，确保火炬管网、装置的安全。
水封罐的优点是能够将罐内的凝结物质有效去除，为不带挡板的水封罐及时补水[1]。
具体的结构如下图1所示。
2 火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺
2.1 火炬系统中分液罐的设计工艺
目前我国使用的分液罐类型主要有两种，SH3009-2001、AP1521-2007，不论运用何种计算方式，都需要遵守一点原则，即是：气体的停留时间必须要大于液滴的沉降时间，气体的速度最低值需要满足液体的沉降，其目的是为了防止没有完全蒸发的燃料液体滴入火炬内，引发火雨。
SH3009-2001的计算方式需要三种假设：①分液罐内的存液考虑为30%；②火炬系统进出口管的距离比值为2.5，最高不超过3；③液体降落的时候同气体进出的时间均等。
（2）AP1521-2007计算方法
在进行AP1521-2007分液罐计算的时候，假设的内容主要包括液罐的直径和切口距离，需要注意的是最终的实际罐长应该小于假设的罐长，若是通过计算，实际罐长和假设罐长均等或大于，需要重新制定假设罐的长度和直径。
在AP1521-2007的存液计算中，需要考虑以下几点：
①气体排放过程中产生的凝液；
②气体泄放中液体的排放，要在泄放30分钟左右才能确定泄放液体的体积，近而实施阻止；
③分液罐内原本的存液。
2.2 火炬系统中水封罐的设计工艺
水封罐设计的基本要求：①水封罐要设置在火炬的根部；②水封罐设计计算的时候需要将水面的凝结功能去除，确保能够分离直径在600μm以上的水滴（包括600μm）；③在设计的时候优先考虑水封罐的温度、压力、液位等关键数据的报警；④水封罐内需要设置防震措施，确保运行的平稳。
以AP1521-2007对标准对水封罐进行计算，确定出口的最大值，水封罐内的液面流动为入口管横截面积的3倍以上。
其中罐内的空间高度应该接近罐口直径的0.5～1倍的数值范围内，其中目的是为了为水封罐的分离提供足够的场地，笔者认为最小应该设置在1m的范围内。
以SH3009-2013为标准对水封罐进行计算，以气体经过水封罐内带出的液滴处置降落的时间为依据，得到的计算公式为：
需要注意的是为了满足水封罐内气体排放时产生的负压，需要将水封罐内灌满3m左右的水量，水封罐内的水封高度应该满足以下几点要求：
（1）确保在排放系统稳定运行的情况下，有效的解决火炬回火的情况，保证能够在事故排气时，火炬气可以冲破水封罐进入火炬内。
（2）在处理一些氢气含量较高的可燃气体，需要将水封的高度设置在200mm左右，最佳的水封高度应该设置在200mm之上。
（3）若是一些密度大于空气内可燃气的气体，为了确保汇聚系统的稳定运行，应该将水封高度设置在150mm以上[2]。
3 结束语
综上所述，在实际的工作中凝液量大的火炬若是使用SH3009-2001的计算方式，会导致泄放的气体不断累积，使得液罐内的存液超过30%，导致液罐的尺寸偏小。
因此，在计算的时候，最佳的计算方式是使用SH3009-2001為初期计算方式，使用AP1521-2007的为最终的数据校对方式。
水封罐计算中应用AP1521-2007设计方式，能够很好地杜绝回火情况的发
生，SH3009-2013这类计算方法具有很大的不同，将分液考虑在了设计中，通过最终的计算能够得知SH3009-2013的计算尺寸比AP1521-2007的尺寸要大。
参考文献
[1] 郝治富，王庆庆，王盆菊.火炬系统中分液罐和水封罐设计研究[J].工程技术研究，2017，（02）：5-8.
[2] 罗方敏.化工联合装置高架火炬系统设计[J].化工设计，2013，23（04）：12-14，1.。