探究化工装置中压力自动泄放设计

1、探究化工装置中压力自动泄放设计摘要：由于多种外界因素的影响，化工设备在运行过 程中，会造成设备超压，发生破裂或爆炸等事故。超压泄放 装置的作用就是当化工设备发生超压时，会自动泄放压力， 让设备在安全的环境下运行，从而避免事故的发生。关键词：化工设备；超压泄放装置；设计；实例分析中图分类号：x92文献标识码：a1化工设备的超压及设计条件1.1化工设备的超压分类化工设备的超压，一般指设备内的工作压力超过了设备 的允许压力，由于物料的流动或其能量处于非平衡状态，使 物料或能量（或两者）在容器内积累造成的。从引起积累的 途径上，可将超压分成物理超压和化学超压两大类。1.2防超压安全设计条件化工设备的防

2、超压安全泄放，是指设备内一旦发生超 压，设备的泄放装置动作，将造成超压的“多余”能量和 （或）物料排放到设备以外安全处，使设备内的压力始终保 持在某一规定值以内，从而避免设备因超压造成过度塑性变 形甚至破裂。泄放装置设计的关键是泄放能力（安全泄放量）计算和 排放面积确定。安全泄放装置动作后，能否将设备内的压力 限制在某一规定压力下，取决于设备的安全泄放量和泄放装 置的排放能力。前者指由超压因素造成的设备内相对于正常 操作工况"多余”能量或物料，通常由流体介质质量流量ws 表示，后者指由泄放装置的结构决定的泄放通道，为被泄放 的流体介质所能提供的最大质量流量w,流体压力设备的防 超压安

3、全泄放原理。流体压力设备防超压安全泄放设计条件为：泄放装置完成超压安全泄放功能，须具备两个条件：其 一，在规定压力下准确动作；其二，动作后有足够大的泄放 能力（泄放面积），将造成超压的“多余”能量和物料泄放 出去。泄放装置的泄放能力主要取决于被保护设备的安全泄 放量和泄放能力。2防超压实例分析以下为某厂的反应釜实例分析，主要有：（1）结合设备 的实际工艺过程和原始资料参数，利用热量守恒原理分析反 应釜中出现的超压情况；（2）按照gb150-2011压力容器 附录b超压泄放装置，对工艺过程中反应釜中的安全泄放量 和泄放能力进行计算。2. 1工况分析正常工况如下：反应釜中投入丙酰氯、二氯甲烷和氯化

4、 锌，滴加异丁醛，保温反应一段时间。滴加异丁醛时控制体 系温度10±5°c,然后升温至20±3°c保温反应，压力为常 压反应。反应时体系内含有1200l二氯甲烷，600kg丙酰氯, 0. 6kg氯化锌及480kg异丁醛，反应后生成约1050kg的成品。制备过程在正常工况下，滴加异丁醛时有发热产生，在 滴加时会严格控制滴加速度和温度，并通冷冻盐水进夹套， 保持低温状态。在异常情况下，滴加异丁醛的速度超过正常 速度，滴加温度较高，或是高位槽中一次装料过多，因异丁 醛是分两批装入高位槽，共607l左右，或是夹套中制冷保 温的冷冻盐水管道出现泄漏、堵塞或速率下降

5、，或是反应釜 进行蒸馆操作时，夹套中通水蒸汽，当蒸汽阀门或仪表出现 异常，导致水蒸汽在夹套里不断地汽化放热，不断地给反应 釜加热。这些情况都导致反应釜内的液体和气体物料受到意 外的热量输入，容易在反应釜内形成“飞温”，物料急剧大 量蒸发，形成超压。当外部出现火灾或危险工况时，反应釜内的液体和气体 物料受到意外的热输入，由于其体积膨胀使容器超压。由 能量守恒原理可得，被保护设备的安全泄放能量应大于或等 于因化学反应和外部火灾、外部加热等危险情况造成的能量 积聚之和。查相关手册得知，含不同的烷坯时，二氯甲烷共沸物的 共沸点在551左右，这也跟蒸馅过程中温度30±20°c相符 合

6、。二氯甲烷作为化学反应的有机溶剂，沸点较低，容易汽 化成气体。二氯甲烷遇明火、高热可燃，属易燃液化气体。当热量持续地输入，二氯甲烷就在密闭的空间内迅速地达到 饱和蒸汽状态，且反应釜内还有部分空气受热膨胀，超压时 排放主要以二氯甲烷气体为主，反应釜中可能存在由于放热 化学反应失控，夹套内水蒸汽不断放热和外部火灾等极端情 况引起超压。2. 2过程计算2. 2.1爆破片设计压力厂方提供资料显示，反应釜设计压力0. 4mpa,反应釜安 装反拱形型爆破片。取1.0级反拱形爆破片，制造范围上限 为零，制造范围下限为设计爆破压力的10%。gb150-2011规 定：容器的设计压力p于爆破片设计爆破压力pb上

7、制造范 围的上限，则可计算得pb=0. 4mpa有爆破片的设计压力为 0. 3mpa,不超过最高设计压力0.4mpa。考虑到反应中可能出 现脉动压力，较大的反应温度变化，因设计压力不高，排放 以气体为主，由标准可知，选用该型号反拱型爆破片是合 理的。gb150-2011附件b4规定，当容器上安装一个泄放装置 时，泄放装置的动作压力应不大于设计压力，且该泄放装置 的超压限度应不大于设计压力的10%或20kpa中的较大值。 标准规定介质的泄放压力为爆破片动作压力与允许的积聚 压力之和。容器的超压限度为0.04mpa,则可得反应釜内的 泄放压力为0. 34mpa。2. 2. 2爆破片泄放能力2. 2

8、. 3评估由原始资料得知：反应釜上爆破片设计压力0.3mpa,爆 破直径40mmo根据上述计算可得，外部夹套水蒸汽加热引起 的容器安全泄放量、化学反应放热形成的容器安全泄放量与 外部火灾引起的容器安全泄放量之和wd,于现有规格下超压 时爆破片的安全泄放量。反应釜中现有规格下的爆破片符合 工艺生产要求。结语(1) 化工设备的超压分物理超压和化学超压两大类， 主要有设备内物料突然积聚、物料受热膨胀、过热液体突沸、 饱和液化气体受热蒸发、瞬时压力脉动及放热化学反应失控 引起的超压和可燃气体、可燃粉尘的燃爆超压。(2) 化工设备的防超压，是通过计算确定泄放装置的 泄放能力和排放面积，保证其泄放能力大于或等于容器安全 泄放量，通过泄放装置的动作使设备内的压力始终保持安全 范围以内。(3) 超压泄放装置的动作压力一般不得高于设备的设 计压力，对于设计图样中注明