医药工厂废气收集系统的设计

吕永辉

（浙江医药股份有限公司，浙江 绍兴 312000）

0 前言

在化工医药的装置中，废气收集系统用来集中无法利用的可燃、有毒气体送燃烧设施处理，是保证装置正常安全生产和减少污染环境的重要措施[1－4]。尾气系统的设计计算，主要包括排放负荷的计算和废气管网压力降的计算。前者主要依据一些设计规范 （美国石油协会的API RP521等）和设计经验，后者目前缺乏比较成熟的做法。

废气管网的压力降计算是一个相对复杂的问题，由于排放废气的可压缩性，密度及流速在管道流动中是变化的，压力降和流速的关系不能用简单的函数关系进行计算。近年来，随着计算机计算的进步，国内外模拟计算软件发展得非常快，已经成为工程设计的重要辅助工具。在废气管网压力降计算工具中，目前国内外使用最广泛的是Aspen Flare System Analyzer软件。在该软件中，提供三种计算模式。第一种是设计模式，用于设计新的火炬管网系统，根据约束条件（例如管道流速、安全阀的最大允许背压等）来确定系统中所用的管道尺寸。第二种是核算模式，根据现有管径和泄放量核算该主管系统。第三种是消除瓶颈模式，对于指定网络区域，进行管径的重新计算以解决在网络中出现的背离设计原则的瓶颈问题。本文主要涉及其中的核算模式。

1 计算过程

本文提供了一种尾气管网压力降的计算方法，使管网压力降的计算困难度大大降低，提供了工艺技术方案，废气管网压力降计算方法可延伸至其他复杂管网压力降的计算。

计算的基本原则是物料不能相互反应，不能混合后有特殊风险。废气流速根据 《化工工艺设计手册》（第4版下册）第61～62页设定。废气量计算是基于各车间的最大排放量，然后进行叠加。

计算过程确定废气成分和最大排放量，计算管网的相应管径。对废气数据进行分析，将废气管网分成普通废气系统和含腐蚀性废气系统两类，对每个废气系统统计最大排放量，按照最大排放量计算管网所有管道的管径。本文以普通废气系统计算为例，过程如下。

1.1 建立管网模型

根据总体布局和连接管道的资料，在Aspen Flare System Analyzer建立管网的模型，输入各个车间的废气排放量，再输入所有管道的长度、高度差、粗糙度、阀门数量和管径。整理后的系统图如图1所示。

图1 管网模型系统图

1.2 选择合适的数学模型

Aspen Flare System Analyzer管网模型数据输

入完成界面如图2所示。

图2 系统数学模型

1.3 进行模拟计算

运用1.1章节建立的管网模型和1.2章节选择的数学模型即可进行系统计算，计算结果如图3所示。各个车间的压力降统计如表1所示。

图3 模拟计算结果

表1 各个车间的压力降统计

1.4 模型优化

对管道直径进行优化，使压力降一致，在管道网络内压力得到平衡分配，优化后的数学模型计算结果如图4所示。

图4 优化模拟计算结果

这样各个车间之间的压力的差异就可以减少，废气回流到其他车间的风险就可以降低。按照上面计算结果，将101车间出口尾气管网管径变大优化，重新模拟计算。最后计算出的管道压力降如表2所示。

从图4和表2中可以看到，模型优化后各个车间的压力降比较一致，降低了废气在各车间内发生“串气”的风险。

表2 模型优化后各个车间的压力降统计

2 结语

通过Aspen Flare System Analyzer软件模拟，废气管网的压力降数据直观易懂，为废气管网的管道设计提供了依据，降低了废气在各车间内发生“串气”的风险，保证装置安全生产。

[1] 陈金辉，龚道坤，李云.医药化工原料药生产尾气处理设计技术探讨[J].医药工程设计，2012，33（4）： 9-12.

[2] 黄锋，吕鸿鸣.浅谈医药化工行业的有机废气处理[J].科技信息，2013，19：436-436.

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