常压_低压储罐呼吸量的确定及呼吸阀的选用.docx

常压 、低压储罐呼吸量的确定及呼吸阀的选用王荣贵 ,刘道芬(中国五环化学工程公司 , 湖北 武汉430079)摘 要 : 介绍了储罐呼吸量的确定方式和选取方法 ;论述了呼吸阀的种类 、功能 、规格尺寸的选择和安装要领 ;对国外大量使用的先导式呼吸阀的结构形式和工作原理进行了介绍 。关键词 : 阀盘式呼吸阀 ;先导式呼吸阀 ;呼吸量文章编号 : 1004 - 8901 ( 2007 ) 02 - 0024 - 04中图分类号 : tq 053. 2; th 134文献标识码 : bd e term ina t ion for a ir brea th in g quan t ity of a tm o spher ic an d l ow pre ssure tan kan d se lec t ion of its brea th in g va lvewan g ronggu i, l iu d aofen( c h ina w uhuan c hem ica l eng ineering corpora tion, w uhan h ubei 430079 c h ina)a b stra ct: the de te rm in ing mode fo r a ir b rea th quan tity of tank b rea th va lve and its se lec tion m e thod we re in troduced, the k ind, function, sizing se2 lec tion and in stalla tion gist were d iscu ssed; the struc tu re typ e fo r the gu id ing typ e of b rea th va lve w ide ly u sed ab road and its wo rk ing p rinc ip le we re in tro2 duced.key word s: va lve d isc typ e b rea th valve; gu id ing typ e b rea th va lve; b reath quan tity( 5 ) 在 其 他 工 况 下 , 如 挥 发 性 液 体 的 加 压 输送 ,内外部传热装置化学反应 ,操作失误等 ,呼吸阀 则进行呼出或吸入 ,以避免储罐因超压或超真空而遭受损坏 。呼吸阀是储罐不可缺少的安全附件 ,其功能是用以降低常压及低压储罐内挥发性液体的蒸发损 耗 。设置呼吸阀不仅可以减少罐内气体排放 ,从而 降低对大气的污染 ,而且可使储罐避免因超压而造成破坏或因超真空而导致失稳 ,对安全和环保均起 到一定的促进作用 。储罐的呼吸量储罐应有足够的呼吸量以 便确 保 储罐 在正 常压力下工作 , 使之不超过其设计正压或 负压 , 从 而 保护储罐免受破坏 。如无特殊状况 ,储罐的呼吸量是其进料量以及泵的抽出量和热效应所产生的呼吸需求的总量 。据 a p i2000常压和低压储罐的通气 1998 年 4月 (第 5版 )中规定 ,呼吸阀适用于操作压力从真空0. 1 m pa ( g)的地上液体石油储罐或石油产品储 罐以及地上 、地下低温储罐 。该类储罐进出物料以及热效应所引起的呼吸气量见表 1 和表 2。遭遇火灾时 ,储罐的紧急排放量按表 3 的规定或由计算公 式得出 。呼吸阀的功能呼吸阀在正常状态下起密封作用 ,以防止储罐内气体泄出 ,只有在下列条件下呼吸阀才开始工作 。( 1 ) 储罐向外输出物料时呼吸阀即开始向 罐 内吸入空气 。( 2 ) 向储罐内灌装物料时呼吸阀即开始将 罐内气体向罐外呼出 。( 3 ) 由于气候变化等原因引起罐内物料蒸 汽 压增高或降低 ,呼吸阀则呼出蒸汽或吸入空气或氮 气 (通称热效应 ) 。( 4 ) 发生火灾时 ,储罐因受热引起罐内液体蒸发量剧增 , 呼吸阀便开始向罐外呼出 , 以避免储罐 因超压而损坏 。作者简介 : 王荣贵 ( 1938 年 - ) ,男 ,福建省福州市人 , 1962 年毕业于浙江大学化工机械系 ,教授级高级工程师 , 原中国五环化学工程公 司副总工程师 ,长期从事化工设备的设计 、开发以及设计技术管理工作 。第 2期王荣贵 等 常压 、低压储罐呼吸量的确定及呼吸阀的选用25表 1储罐输出物料及灌装物料呼吸量表 3 火灾时紧急排气量与挥发性液体液面面积的关系吸入气量 /m3 h - 1呼出气量 /m3 h - 1挥 发 性 液 体 液面面积 /m2排气量 /m3h - 1挥发性液体液面面积 /m2排气量 /m3h - 1闪点 /沸点输出物料 热效应引起 热效应引起 灌装物料2345678911131517192225306089131 2171 5211 8252 1302 4342 7383 3473 9554 5635 1725 7806 2176 6847 4113540455060708090110130150175200230260 2608 0868 7219 3229 89510 97111 97112 91113 80115 46115 75116 53217 41618 22019 10219 910/闪点 37. 8 0. 94见表 21. 01见表 2沸点 148. 9 0. 94见表 21. 01见表 2闪点 8 0. 94见表 22. 02见表 2沸点 148. 9 0. 94见表 22. 02见表 2注 : (1)当灌装中物料的温度接近其沸点时 ,排放量应大于表 1中规定。( 2 )储罐呼吸量为每立方米容积的呼吸量 。表 2 热效应引起的储罐呼吸气量热效应引起的呼出气量 (压力侧 )热效应引起的吸入 气 量 (真 空侧 ) (针对各种闪点油品 )/m3 h - 1储罐容积 /m3闪点 37. 8 或标准沸点 148. 9 /m3h - 1闪点 37. 8 或标准沸点 7 kpa ( g)或 103. 4 kpa( g)的 储 罐 和 容 器 , 当 挥 发 性 液 体 液 面 面 积 大 于260 m2 且遭遇火灾时 ,总的排气量可按下式计算 。g = 208. 2 fa0. 82 m3 / h式中 , g为排气量 , m3 / h; f 为环境系数 ,见表 4; a 为 挥发性液体液面面积 , m2 。表 4 储罐的环境系数20033. 720. 233. 730050. 630. 350. 650084. 350. 684. 370011870. 81181 0001691011691 5002531522532 0003 0003 1804 0005 000337506536647787202303388472537337506536647787保温材料的传热系数 /w (m2 k) - 1保温厚度 / cm储罐设计结构系数 f无保温的金属储罐保温储罐 保温储罐 保温储罐 保温储罐 保温储罐 保温储罐 保温储罐 混凝土储罐或耐 火储罐02. 5510152025301. 00. 30. 150. 0750. 050. 0 3750. 030. 025 按与保温储罐 相当的传热系 数选择 f系数1. 022. 711. 45. 73. 82. 82. 31. 96 0008966028967 0001 0036461 0038 0001 0776821 0779 0001 1367261 13610 0001 2108071 21012 0001 3458881 34514 0001 4809691 48016 00018 00020 00025 0001 6151 7451 8772 1791 0471 1261 3071 3781 6151 7451 8772 179带水喷淋装置的金属储罐设置减压及放空 装置的金属储罐 地下储罐土覆盖地上储罐 储水罐1. 030 0002 4951 4972 495注 : ( 1 ) 表 2 未列出储罐容积的呼吸气量可用内插法算得 。( 2 ) 容积大于 30 000 m3 储罐由热效应引起的呼吸气量需进行 单独研究 。0. 030. 5化肥设计2007年第 45卷26呼吸阀的选用根据 中 国 石 油 天 然 气 行 业 标 准 sy / t0511 -1996石油储罐呼吸阀 的规定 ,呼吸阀规格尺寸的 选用原则如下 。( 1 ) 按照呼吸阀的通气量来选择呼吸阀的 规 格尺寸及数量 ,见表 5。根据表 5 各种规格尺寸的不同压力等级的通气量计算出呼出或吸入气体的 流速范围为 3. 145. 65m / s。( 2 ) 对照呼吸阀制造厂家提供的各种规格 的 呼吸阀在各种压力等级下呼出或吸入的性能曲线 , 选用呼吸阀规格尺寸 。( 3 ) 呼吸阀的起跳压力应低于该呼吸阀所 在 储罐的设计压力 , 从而保护储罐不被损坏 , 但应高 于该储罐的操作压力 ,以确保储罐的正常操作 。图 2 大型重力式紧急泄压阀表 5呼吸阀通气量规格 /mm压力等级/ pa代号图 3 先导式呼吸阀 (双膜片 )1 导阀 ; 2 导阀入口 ; 3 真空调解装置 ; 4 真空膜片 ; 5 真空阀 杆 ; 6 压力调节装置 ; 7 压力膜片 ; 8 罩 ; 9 丝网 ; 10 接管 ; 11 法兰 ; 12 密封膜片 ; 13 膜片保护板 ; 14 密封板5080100150200250a+ 355- 295+ 980- 295+ 1 76525203020406050705095907510075140190160200160280340280380280500550450600450800b目前国内大都采用阀盘式呼吸阀 , 又称之为重力式呼吸阀 。重力式呼吸阀分为自重式和弹簧式 2种 。从国外引进的装置中大多采用先导式呼吸阀 。先导式呼吸阀先导式呼吸阀装有一个强制动作的导阀 , 该导 阀借助 合 适 材 料 制 成 的 薄 膜 来 开 启 或 关 闭 主 阀 。由于导阀采用薄膜结构 , 薄膜面积大 , 故在 很低 的 工作压力下仍可达到一定的作用力来控制主阀的动作 。先导式呼吸阀的主阀采用软密封结构 , 故可 达到汽泡级密封 。该阀工作原理见图 4。c - 295 20 50 75 160 280 450 注 : ( 1 ) 储罐内介质的闪点低于或等于 60 时 ,应选用呼吸阀 。( 2 ) 选用呼吸阀时应同时选用相同直径的液压安全阀 , 以确保 安全 。( 3 ) 当罐内储存易燃易爆介质时 ,其呼吸阀 、液压安全阀必须配 有阻火器 。呼吸阀的种类呼吸阀按结构形式分为阀盘式呼吸阀 (重力式 呼吸阀 )和先导式呼吸阀 。按用途可分为 : a 呼吸 阀 ; b 单呼阀 ; c 紧急泄放阀 ; d 单吸阀 ; e 呼吸 人 孔 。a p i2000常压和低压储罐的通气 中列举的呼 吸阀 、紧急泄放阀结构形式见图 1、图 2、图 3。图 4 先导式呼吸阀结构及工作原理1 主阀气室 ; 2 主阀 ; 3 主阀膜片 ; 4 进口 ; 5 出口 ; 6 导阀 ;图 1 并排布置的呼吸阀1 呼出口 ; 2 吸入口 ; 3 与储罐连接(下转第 29页 )7 导阀膜片 ; 8 节流孔第 2期张 涛 浅析 nhd 脱碳工艺溶液水含量的控制29力来实现 ,运行压力由左右 。0. 27 m pa 优化为 0. 24 m pa气体来调节水含量 。我厂采用的是空分富 裕的 低压氮气 ,效果良好 。改造效果改造前后的数据对比见表 3和表 4。( 3 ) 如果气气换热器换热效果降低 ,可以进行反吹 、清洗 ,以消除热阻 。为更好地控制水含量 ,对 进塔气换热器进行了改造 ,新增 1 台列管式换热器 并联使用 ,投用后效果明显 。表 2 增加列管式换热器使用效果表 3改造前后脱碳溶液水含量对比气提气量 /m3 h - 1时间气提气脱碳溶液水含量 , w / %n2n2n2 空气 空气 空气改造后8 8008 7508 8168 8258 7808 7354. 154. 364. 658. 479. 939. 50项目进塔气温度 / 脱碳溶液水含量 , w / %投用后7. 68. 415. 613. 84. 384. 846. 285. 48改造前投用前( 4 ) 如果进塔气分离器分离效果降低 ,应及时处理或增设分离装置 ,以保证分离效果 。同时要严 格控制进塔气分离器的液位 ,其液位不能超过下部的挡液板 ,以防止冷凝水带入脱碳溶液 。由于我厂分离器分离的液体量较少 , 故没有安装液位 指 示 , 为优化操作 将分 离器 排 放导 淋的 次 数 由 原 每 班 1 次改为 2 次 。企业可根据每次排空时间的 长短 决 定增加排放次数 。气提气的优化和改造为避免气温对脱碳的影响 ,用空气气提的操作 应控制好气量 ,可采取用水冷或低温溶液对压缩空 气降温 ,以进行初步除水 。有条件的可采用绝干的表 4氨系统优化前后指标对比指 标优化前优化后溶液水含量 / %气提气量 /m3 h - 1 吨氨蒸汽消耗 / kg 吨氨 nhd 消耗 / kg 脱碳指标 / %5 9 ,波动大13 000 (空气 )360. 650. 2359 000 (氮气 )00. 600. 20通过以上优化和改造 ,脱碳溶液水含量的控制已完全满足工艺的要求 ,水含量控制指标由 5 % 9 %降低到 6 % ,稳定在 5 %左右 。目前脱水系统 已成为一个备用的装置 。收稿日期 : 2006- 10 - 12(上接第 26 页 )( 1 ) 在正常情况下 ,由于作用在主阀膜片上的 压力 p1 和 p2 与 作 用 在 导 阀 膜 片 上 的 压 力 是 相 同的 ,主阀膜片处于关闭状态 ,而导阀上的弹簧作用力大于导阀膜片向上作用力 ,使导阀也处于关闭状态 。 ( 2 ) 当储罐内达到呼出额定负压值时 ,则作用 在导阀膜片的向上作用力超过弹簧作用力 ,使导阀 开启 ,封闭在主阀气室内的气体通过导管经节流孔向外泄放 ,使主阀气室内的压力降低 。此时作用在 主阀膜片上下的压力 p1 p2 ,使主阀膜片迅速打开 , 储罐