化工装置塔系统中安全阀的泄放量计算

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1、第52卷第5期化工设备与管道Vb1．52NO．52015年l0月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGOct．2O15化工装置塔系统中安全阀的泄放量计算杨立平(中国昆仑工程公司，北京100037)摘要：化工装置中塔系统的安全阀泄放工况是相对复杂且具有代表性的。针对塔系统中安全阀泄放的外部火灾、塔顶回流故障、换热管破裂、控制阀故障等多种典型工况进行分析，提出了不同泄放工况下安全阀泄放量的计算方法，为今后的工程设计及应用提供参考。关键词：塔；安全阀；泄放量中图分类号：TQ055；TH134文献标识码：A文章编号：1009．3281(2015)05—0067．003随着工业发

2、展的规模逐渐扩大，化工生产过程连续化和自动化程度不断加深，安全生产成为企业发展的重大问题。为了防止超压，工程设计人员广泛地采用安全阀来保护设备及相关管道系统。在化工装置中，由于塔系统与多个设备相关联，操作工况复杂，成为了安全阀设计计算时的重点和难点。为了加强对安全阀的设计计算研究，本文结合相关的标准规范和工程实践经验，对化工装置塔系统中的安全阀泄放量的计算方法进行简单介绍。1工艺流程简述图1塔系统工艺流程简图Fig．1Processdiagramoftowersystem以精馏塔为例，整个塔系统包含塔、冷凝器、回流罐和再沸器等设备。将待分离物料输入塔中，塔需的排放量。顶馏出物料

3、部分采出，部分回流人塔，以形成沿塔下2．1．1润湿面积降的液流。塔底再沸器为塔进行气液传质提供能量，润湿面积包括分馏塔、再沸器、塔顶冷凝器等使底部物料部分气化返回塔内，以形成沿塔上升的汽设备和在火灾范围内的管道外表面积。如果塔釜无裙流，其余部分采出。当系统出现超压时，塔顶安全阀座，则加上塔底部封头，否则不需要。其中：开启保护整个塔系统。塔系统工艺流程见图1。(1)分馏塔的润湿面积为塔底正常最高液位和7．5m高度内塔盘上液体部分的表面积之和”，即：2泄放量的计算A1=nDL1+mt(D／2)(1)2．1外部火灾工况(2)椭圆形封头的设备(包括距地面7．5m高度对于具有易燃易爆特性

4、的介质，如果发生火灾，内再沸器、塔顶冷凝器等)的润湿面积：由于辐射、对流传热和火焰的直接接触，容器内的物料将被加热，压力升高，形成超压。若安全阀的泄放收稿日期：2015．01．23能力小于产生的蒸汽量，则容器内的压力就会升高到基金项目：中石油集团公司技术开发项目(2012A-2902)。作者简介：杨立平(1980一)，女，河北昌黎人，注册安全工程师，最大允许压力以上，这是不安全的。盛有溶液的容器注册化学工程师，工学硕士。主要从事PTA工艺管道暴露在外部火灾中，按传人容器的热量计算安全阀所设计工作。北工设备与管道第52卷第5期A2=nD+0．3D)(2)有问题及设备运行异常工况等

5、原因，塔底再沸器会出式中、——润湿面积，Ⅱl2；现换热管破裂，出现塔顶超压工况，此时安全阀的泄D——设备直径，m；放量可按下式计算：——塔底正常最高液位，m；G=246_3×l0×(△P·p、，)(5)n——塔盘个数；式中G——气体泄放量，kg／h；——设备总长(包括封头)，m。——换热器管内径，m；(3)火灾范围内的管道外表面积建议使用受火△P——高低压侧压力差，MPa；灾影响的实际管道管径及长度计算。如果没有准确的p——气体密度，kg／m。实际管道管径及长度参数，管道的润湿面积可参照对于采用与水共沸精馏技术的精馏塔，由于再沸《化工厂系统设计》建议的贮罐表面积的10％~20％

6、器换热管破裂后蒸汽与塔内的共沸剂会形成共沸，此进行计算。时安全阀的泄放量就不能仅仅使用上式，而需要参考2．1．2安全阀的泄放量[31形成共沸时的温度下水与共沸物的共沸比，乘以相应(1)当有足够的消防保护措施和能及时排走地的倍数。另外，对于会与水发生反应的介质，需考虑面上泄露的物料措施时，容器的泄放量为：由于反应放热蒸发饱和液体而增加的泄放量。例如：在多晶硅精馏塔系统中，由于氯硅烷遇水极易发生反W：(3)fIv应，当再沸器换热管破裂后，由塔底再沸器中反应放(2)当没有合适的消防保护措施和能及时排走出的热量可蒸发饱和的氯硅烷液体，也会增大泄放量c5]。地面上泄露的物料措施时，容器的

7、泄放量为：2．4控制阀故障通常造成控制阀故障的原因有两个，即仪表压W：型(4)17缩空气故障和弹簧故障。如果安装在塔出口的控制阀式中——质量泄放量，kg／h；发生故障，阀门处于全闭位置，则所设安全阀的泄放鼠——泄放条件下汽化热，kJ／kg；量为流经此控制阀的最大正常流量。如果安装在塔——润湿面积，Hl2；人口的控制阀发生故障，人口阀门全开或部分开启，F——环境系数。则有可能需要设置泄压措施，以防止超压。2．2塔顶回流故障2．4．1塔入口气相管道控制阀故障塔顶回流故障的原因包括塔顶冷凝器给水故