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
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.。