探究化工装置中压力自动泄放设计

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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

2、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

3、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GB150-2

4、011《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

5、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，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

6、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。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.

7、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

8、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2.2.3评估由原始