液化石油气储罐安全阀的工艺计算

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1、万方数据2004年7月炼油技术与工程阿琢0IEI『h

2、尉溯小1日W翻GINI圈Ⅲ忙第34卷第7期液化石油气储罐安全阀的工艺计算张锋中国石化集团河南石油勘探局勘察设计研究院(河南省南阳市473132)摘要：在液化石油气储罐安全阀的工艺计算中，应按火灾时液化石油气吸热蒸发的气体量确定安全阀的泄放量，再按泄放量计算安全阀的喷嘴面积，比较繁琐，因此根据液化石油气的特性，导出了液化石油气储罐安全阀喷嘴面积的简化专用计算公式，并简要介绍了安全阀的选型和安装要点。关键词：液化石油气储罐安全阀计算选型液化石油气储罐的设计压力在1．6MPa以上，属于二类或三类压力容器，必须设置安全阀。在安全阀的计算和选

3、型时，首先确定防止设备超压所需的最大泄放量，然后根据最大泄放量计算安全阀的喷嘴面积，计算过程需要很多参数。本文针对液化石油气的性质，将液化石油气储罐安全阀喷嘴面积的计算公式简化，以方便设计人员进行计算。1安全阀最大泄放量的计算一般造成设备超压的原因主要有三种：一是操作故障；--是火灾；三是动力故障。在计算安全阀时，最大泄放量应根据工艺过程的具体情况确定，并按可能发生的最危险情况考虑。根据资料【lJ，对于易燃液化气体，如液化石油气，在发生火灾时，安全阀的泄放量最大。在火灾情况下，设备吸热，液相迅速汽化，引起设备的压力升高，这种情况下液相的汽化量即为安全阀的泄放量。泄放量决定于火灾时单位时

4、间内传人设备的热量和液体的气化潜热。一般情况下，液化石油气储罐不保温，储罐的安全泄放量可按式(1)计算【1J：。，2．55X10sFAo～⋯ws2一一一i——u，式中：职——液化石油气储罐的安全泄放量，kg／h；口——液相液化石油气的蒸发潜热，kJ／kg；F——系数，储罐在地面以下，用沙土覆盖时，取F=0．3；储罐在地面上时，取F=1；当设置大于10L／(m2·min)的喷淋装置时，取F=0．6u1；A．——储罐的受热面积，m2。对半球形封头的卧式储罐，A，=7rD。Z[11；对椭圆形封头的卧式储罐，A，=柚。(Z+0．3D。)[11；立式储罐，A，=7t"D。z[11；球形储罐，A，

5、为o．5rcD20，或从地平面起到7．5m高以下所包括的外表面积，取两者中较大值【lJ。以上计算A，的公式中：D。为储罐外径；z为卧式储罐总长或立式储罐内最高液位，单位均为m。2安全阀喷嘴面积的计算液化石油气储罐安全阀起跳排放出的是气体，其喷嘴面积可按一般气体安全阀喷嘴面积通用公式计算，安全阀的排气能力决定于安全阀的喷嘴面积。即根据安全阀出口压力(背压)的大小不同，安全阀的排气能力应按临界条件和亚临界条件两种状况进行计算：临界条件下宝d≤(南1r／。1’D、厅+亚临界条件下宝≥(南1rI一’pd。、厅+Pa=1．1p。+0．1式中：po——安全阀的出口侧压力(绝压)，MPa；p。——安

6、全阀的定压，MPa；Pa——安全阀的排放压力(绝压)，MPa；后——绝热系数，对于液化石油气，k=1．15㈨，(南)k／(k-1)：o．s744。收稿日期：2003—10—13；修改稿日期：2004—04—05。作者简介：工程师，1991年毕业于华东理工大学石油加工专业，现从事炼油化工和油气储运工程设计。万方数据炼油技术与工程2004年第34卷液化石油气储罐安全阀放空气体一般排入火炬系统或直接高空排放，其出口侧压力(背压)Po很小，即po／pd<0．5744，因此安全阀的排气能力可按临界条件计算⋯，即：形=7．6×10～CKpdA√而M(2)式中：驴一安全阀的排放能力，kg／h；肛一全

7、阀的排放系数，与安全阀的结构型式有关，应根据试验数据确定，无参考数据时，可按下述规定选取【1J：对全启式安全阀，K=0．6～0．7；对带调节圈的微启式安全阀，K=0．4—0．5；对不带调节圈的微启式安全阀，K=0．25～0．35；液化石油气储罐设置的安全阀，需要有较大的排气能力，应选用全启式安全阀，K取0．65；A——安全阀的喷嘴面积，mm2；C——气体的特性系数，仅与气体的绝热系数k有关，可按下式计算⋯：厂F■厂■而玎职F可C=520k【南J对于液化石油气，绝热指数k一1．15，计算得C=332；z——安全阀进口处气体的压缩系数，液化石油气的压缩系数z—O．7【21；卜安全阀进口处介

8、质的热力学温度，K；M——气体的摩尔质量，kg／kmol。安全阀的排放能力应大于或等于储罐的安全泄放量，在实际计算中，可根据储罐的安全泄放量计算出安全阀的喷嘴面积。将式(1)代入式(2)得出喷嘴面积的计算式：．3．355×106FAro‘82匾⋯A2——压i万一√面uJ将上述液化石油气的特性系数C、安全阀的排放系数K和液化石油气的压缩因子z的值代人式(3)，可得出安全阀喷嘴面积的简化计算公式：A‘：警据M㈤=——^／=：14，口p—V式(4)可