干式氣柜在瓦斯回收系統中的應用

孫緒

摘 要：2011年8月，錦西石化分公司新建一座20000 m3的卷簾型干式氣柜代替原有濕式螺旋氣柜，用于存儲煉廠過剩瓦斯。通過對比干式氣柜與濕式氣柜的結構優缺點，確定瓦斯回收系統氣柜的選型，論述卷簾型干式氣柜的結構和工作原理以及帶來的經濟效益，證明該氣柜在煉廠廣泛推廣應用的可行性。

關鍵詞：瓦斯；干式氣柜；密封；應用

中圖分類號：[TU94+3.3] 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2013）-12-0228-01

1 前言

錦西石化分公司現有兩套低壓瓦斯回收系統，分布于廠西和廠東兩個區域。廠西氣柜原采用建成于1994年容積為10000Nm3濕式型氣柜。隨著錦西石化原有加工量的逐年提高及聚丙烯裝置相繼投產，瓦斯排量明顯增加，瓦斯中含有H2S氣體，給氣柜帶來腐蝕，壁板減薄嚴重，很多地方都在1—2毫米左右厚，氣柜出現多處漏點。在運行期間分公司雖多次對氣柜進行維修，但泄漏點不斷增加，氣柜運行已嚴重威脅企業安全生產。為了平衡瓦斯、消滅火炬、提高效益、消除隱患，2011年8月份公司投資在廠內異地新建了一座20000m3卷簾型干式氣柜。目前該氣柜運行良好，各項技術參數及運行參數符合設計要求。

2 新設備的選用

2.1 氣柜選型

2.1.1 濕式氣柜與干式氣柜的選擇

目前氣柜廣泛應用于煉廠氣體回收，采用的氣柜有濕式氣柜和干式氣柜兩種型式。濕式氣柜采用水封型式，較早應用于煉廠氣體回收。干式氣柜又稱威金斯氣柜，廣泛應用于鋼鐵、城市煤氣等儲存氣體，隨著氣柜密封技術的不斷改進，干式氣柜近幾年在石油化工行業得到推廣應用。其優點解決了濕式氣柜的防凍防凝措施，維護工作量比濕式氣柜大大減少，操作簡單，表1為濕式氣柜與干式氣柜比較。

2.1.2 干式氣柜的選擇

干式氣柜其柜體呈正多邊形棱柱體或圓柱體，由立柱、側板、頂板、底板、通風系統及活塞等部分組成。干式氣柜又分為稀油密封型和卷簾型橡膠密封兩種型式：

（1）稀油密封干式氣柜最高工作壓力8000Pa，活塞運行速度達到濕式氣柜的兩倍以上，取消了濕式氣柜的保溫防凍設施，其維護工作量比濕式氣柜減少50%左右。但由于增加了密封油循環系統、密封油和冷凝水分離設備，日常維護工作量相對較大，并且要消耗大量密封油。

（2）卷簾型橡膠密封干式氣柜最高工作壓力8000Pa，加工制造比稀油密封干式氣柜簡單。其柜體加工件和預制件比其它型氣柜少，柜底板、活塞板、柜頂板和側板均采用搭接焊，易于安裝。由于密封材料采用柔性橡膠，活塞升降不受密封配合的時間限制而快速升降，其活塞速度可達5m/min以上。

隨著橡膠密封膜配方技術的不斷完善，已越來越適應煉廠各種氣體回收。由于不使用稀油密封，故不用設置密封油循環系統，側板上開有用于出入的人孔門，氣柜不設置電梯和吊籠裝置，降低了動力消耗，節省日常維檢修費用。所以現在煉廠氣柜改造全部采用該型式氣柜。

本次錦西石化分公司瓦斯回收系統的氣柜更新設計采用卷簾型橡膠密封干式氣柜。

2.2 氣柜密封膜的選用

橡膠密封膜是干式氣柜主要密封裝置，是決定氣柜能否安全運行、密封效果好壞主要因素之一。由于制造工藝不同，配方不同，橡膠密封膜使用效果也不一樣。由于橡膠密封膜體積大，在使用過程中處于動態狀況，針對煉廠復雜氣體組成，因此密封膜必須滿足：在垂直方向上承載重量，不得拉伸變形，具有足夠強度；良好的曲撓性和氣密性；耐腐蝕、耐滲透、耐熱老化等。

這就要求產品在設計時滿足橫向適度拉伸和縱向具有足夠強度，拉伸不變形。在制造過程中盡量減少拼縫數量，要確保粘接效果，粘接縫一次成型。

廠西新建氣柜橡膠密封膜選擇采用國內比較先進的“米”字形結構的氣柜專用密封膜，其特點實現左右45°角方向上的高強度要求，在垂直方向克服拉伸形變，膠簾布寬度3.2米，大大減少了整臺橡膠密封膜的粘接縫數量，整條粘接縫一次成型，保證粘接縫的粘結強度和產品質量。橡膠密封膜使用壽命10～15年，維修更換方便。使用溫度≤80℃。

3 卷簾型干式氣柜的結構及工作原理

廠西瓦斯回收系統新建的20000m3卷簾型干式氣柜主要由側板、底板、屋頂、活塞、T型擋板、調平裝置、橡膠密封膜、放散等組成。其中橡膠密封膜是該氣柜的關鍵部件，為整圓筒形的合成橡膠膜。它不僅起密封介質作用，還起著活塞（ T 型擋板） 升降導向的作用，而且使活塞對準殼體中心并防止活塞的回轉。在沒有介質的情況下，密封膜全部沿壁垂下。一旦有介質流入，當達到動作壓力時，活塞便開始上浮。隨著活塞的不斷上升，密封膜緊貼活塞的部分就移往T型擋板（在這一動作過程中，密封膜既不發生摩擦又不發生滑動）。活塞達到一定高度時，與T 型擋板形成一體，此時內密封達到動作的極限。如果仍有介質流入， 達到一個新的動作壓力時，T 型擋板及外密封與活塞一起上升到滿量程。當介質流出時，活塞和T型擋板及密封發生與上述行程完全相反的動作。

4 經濟性分析

該氣柜一次性投資稍大，但運行費用低，吞吐量大，使用壽命長，具有良好的經濟效益和環保效益。

a） 直接經濟效益

據統計，自該氣柜投用后，火炬系統每年減少過剩瓦斯排放14000噸以上，除去運行費用外，每年可增效近千萬元人民幣。

b） 間接經濟效益

低壓瓦斯的回收利用，避免了放空燃燒消耗大量的霧化蒸汽和水封罐補水量。據估算，僅此一項，每年可節約蒸汽1.3萬噸、新鮮水400噸，折合人民幣80 余萬元。同時減少了進入排水車間的含油污水量，降低了下游的處理費用。

c） 社會環保效益

由于該氣柜的投用，消滅了火炬，減少了瓦斯放空量及污水排放量，降低了煙塵噪聲的污染，具有良好的社會和環保效益。

5結論與建議

a） 該氣柜自投用以來，運行平穩，安全可靠。它適合于煉廠瓦斯的儲存，安、穩、長運行是有保證的；

b） 該氣柜具有運行費用低、升降速度快、使用壽命長等優點，具有良好的經濟效益和社會環保效益。

c） 建議在氣柜入口脫硫塔管線前增設水洗塔，可以讓瓦斯進入氣柜之前除去大部分焦粉，保護氣柜前脫硫塔正常運行，保證氣柜入口氣路暢通。

參考文獻：

[1] 錦西石化廠西氣柜更新可性行研究報告.中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設計院2010.05

[2] 田士良 煉油廠油品儲運技術與管理.中國石化出版社，1993

[2] 程前進.卷簾型干式氣柜在回收煉廠氣中的應用.石油化工設備技術 2001