丙烯球罐的本质安全设计分析

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1、石油化工设计设计技术PetrochemicalDesign2012，29(1)1～3丙烯球罐的本质安全设计分析王子宗，孙成龙(中国石化工程建设公司，北京100101)摘要:介绍了本质安全设计的基本概念。运用本质安全设计的概念对球罐的安全设计进行了分析，特别是对于丙烯球罐在安全阀泄放过程中的温压变化进行了动态模拟;对处于低温状态下球罐的温升进行了模拟，探讨了球罐的材质选择及安全防护策略。通过对丙烯球罐的各种工况进行深入的研究，选择合适的设备材料，对于保证本质安全是至关重要的，并且往往可以去掉冗余的联锁系统或降低其复杂性。关键词:丙烯球罐本质安全设计泄压动态模拟

2、丙烯球罐在石油化工行业得到了广泛的使2丙烯球罐的本质安全设计分析用，它往往作为上下游工艺装置之间工艺物料或2．1强化/最小化最终产品的临时储存设施。因为球罐储存大量危如果工艺装置没有易燃易爆物质，那我们就险性很高的丙烯，操作压力比较高，一旦发生泄漏不用担心泄漏后发生火灾爆炸事故。在很多情况或破裂有可能造成重大的人身伤亡和财产损失。下无法消除危险物质，但可以尽量减少系统中物料的储量。因此在方案设计时，可以考虑是否取本文结合本质安全设计的一些理念，对丙烯球罐消球罐，而使用低温储存系统。很多时候必须采的本质安全设计进行分析研究。用球罐，此时可以考虑能否在不影响工艺

3、操作的前提下，使球罐和管道的储存量是否可以大大减1本质安全设计的基本概念少?同样体积的球罐，装填系数为50%时，其储存本质安全的设计主要是依靠基本的物理和化的物料量要远远低于80%、90%等，结果是安全性学特征，即化学品的数量、性质和操作条件等来预大大提高。防人员伤害、环境破坏和财产损失，而不是单纯依2．2减弱靠控制系统、联锁系统、报警和操作程序来阻止事在丙烯出装置前或进入球罐前如果能够对物［1］故的发生。本质安全设计的基本理念包括:料进行闪蒸降温降压，然后使之储存在一个较低(1)强化/最小化:如尽量使用最少的危险物的压力下，则可以增强系统的安全性。质。2．

4、3限制影响(2)替代:用本质安全性更高的物质代替危险对于丙烯球罐，在总平面布置时，应该尽量使的物质，如在循环水系统中用次氯酸钠而不是氯之远离有人的建筑物、社区及装置的常压罐区等气。敏感性地点，使之有足够的安全间距，这样一旦发(3)减弱:如在更温和的操作条件下使用危险生爆炸、火灾事故，最大限制事故的影响。图1是物质;改变危险物质的状态，尽量降低物料能量释用安全计算软件模拟的蒸气云爆炸产生的爆炸冲放的影响。(4)限制影响:如围堤、围堵性质的建筑物;增收稿日期:2011－12－26。作者简介:王子宗，男，1988年毕业于天津大学化学工大安全距离。程专业，硕士，现任

5、中国石化工程建设公司副总经理、(5)简化或容错:如提高设备的设计压力而取总工程师，一直从事技术管理工作。E－mail:Wangzz．消联锁系统等附加设施。sei@sinopec．com·2·石油化工设计第29卷击力与随距离的变化关系。从图1可看出，爆炸安全阀复位后到罐体温度尚未回到常温时又二次冲击力随安全距离的增加衰减较快，因此适当增充装物料进罐(即低温中压工况)。即在罐体温度加安全距离是限制事故影响的行之有效的方法。尚未恢复到常温时就立即二次充压，这是最危险的工况，需考虑材料的耐低温性能，但如选低温钢材料仍可保证安全，避免事故发生，如选择Q345R(16M

6、nR)钢则有可能发生材料的低温脆化问题。(2)泄放过程的温压变化模拟。为了研究采用Q345R(16MnR)材质的球罐的安全性，利用工艺模拟软件对工况2进行了模拟。假设在某种超压工况下，安全阀起跳没有回座，那么在不断泄压的过程中，球罐内物料的温度和压力在不断降低。图1爆炸超压随距离的衰减利用工艺模拟软件，对安全阀不能回座的工况进2．4简化或容错行偏向安全的动态模拟，得到温度、压力随泄放时通过对球罐的各种工况进行深入的研究，选间的变化曲线(见图2)。择合适的设备材料，对于保证球罐的本质安全是至关重要的，并且往往可以去掉冗余的联锁系统或降低其复杂性。(1)丙烯球罐

7、设计工况分析。一般来讲，球罐设计工况的选择原则是:1)由工艺操作的正常工况确定操作温度、压力，然后由操作温度、压力确定设计温度、设计压力，再由设计温度、设计压力及介质特性决定选用材质。球罐的正常操作工况包括球罐开车(进料)、停车(卸料)及正常运行的工况。质量安全事图2丙烯球罐内温度和压力随泄放时间变化故造成的泄漏事故不作为正常操作工况。球罐操可以根据上图对任何泄放时间点对应的系统作温度、操作压力是指球罐正常操作工况下的进压力和温度进行查询，然后对比球罐和管件、附料、出料、储存及安全卸压阀排放下的温度、压力。件、仪表所用材料的性质、壁厚等数据对球罐的安2)目前

8、大部分丙烯球罐采用的材质为全性进行分析，判断是否会发