液化石油气储罐安全阀的工艺计算.pdf

2 O O 4 年 7 月 炼油技术与工程 阿r R 0 I E I R Ⅱ Ⅱ{ Y E N G I N E E R I N G 第 3 4 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 4 7 3 1 3 2 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簟安全阀喷 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阉计算选型 液化石 油气 储罐的设计压力在 1 ． 6 M P a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。 l 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 ； 二是火灾 ； 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⋯ ， 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⋯ 1 丌 ， 2． 5 5 l F A ⋯ q l， 式中 液化石油气储罐的安全泄放量， k g ／ h ； q 液相液化石油气的蒸发潜热， k J ／ k g ； F 系数。 储罐在地面以下。 用沙土覆盖 时， 取 F0 ． 3 { 储罐在地面上时， 取 F 1 ； 当设置大于 l 0 L ／ m 2 It i h 1 的喷 淋装置时， 取 F 0 ． 6 r l ； A 。 储罐的受热面积 ， m 2 。 对半球形封头的卧式储罐， A 7r D 。 I r 1 ； 对 椭圆形封头的卧式储罐， A 柚。 Z 0 ． 3 D 。 ⋯； 立式储罐， A i t“ D 。 I r 。 ； 球形储罐， A 为 0 ． 5 r D 2o ， 或从地平面起 到 7 ． 5 m高以下所包括 的外表面 积， 取两者中较大值⋯ 1 。 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 ‘ 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Po p ≤ 1 “ ’ p d 。 、 ， 亚 临 界 条 件 下 ≥ 1 “ ’ p d 。 、 ， Pd1 ． 1 p。 0． 1 式中I p o 安全阀的出口侧压力 绝压 ， M P a l 产安全阀的定压， M P a ； p d 安全阀的排放压力 绝压 ， M P a ； 绝热系数， 对于液化石油气， k 1 ． 15 ， 南 i／i - 1 一 o ． 4 。 收籍 日期 2 0 0 31 0 一l 3 ； 修改稿 日期 2 0 0 4 0 4 0 5 。 作者简介 工程师， 1 9 9 1 年毕业于华东理工大学石油加工专 盘 现从事炼油化工和油气储运工程设计。 维普资讯 炼油技术与工程 2 O O 4 年第 3 4 卷 液化石油气储罐安全 阀放空气体一般排人火 炬系统或直接高空排放， 其 出口侧压力 背压 P 0 很小 ， 即 p o ／ p d 0 ． 5 7 4 4 ， 因此安全阀的排气能力 可按临界条件计算⋯ ， 即 厂 7 ． 6 1 0 ～ C K p d A √ 2 式中 一安全阀的排放能力， k g ／ h ； K 安全阀的排放系数， 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⋯ 对全启式安全阀， K0 ． 60 ． 7 ； 对带调节圈的微启式安全阀， K0 ． 4 ～ 0 ． 5 ； 对不带调节圈的微 启式安全 阀， K0 ． 2 5 ～0 ． 3 5 ； 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， 取 0 ． 6 5 ； 安全阀的喷嘴面积， n m 2 ； 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 ■ i 可 C 5 加 √ k I 南 J 对于 液化石 油气 ， 绝 热 指数 k 1 ． 1 5 ， 计算得 C 3 3 2 ； 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 0 ． 7 【 ； 卜安全阀进 口处介质的热力学温度， K ； 气体的摩尔质量， k g ／ k r n 0 l 。 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 ． 3 5 5 1 0 6 F A 0 厨 A C Kp d q 一 ’ 丽 J 将上述液化石油气的特性系数 c 、 安全阀的 排放系数 和液化石油气的压缩因子z的值代 入式 3 ， 可 得 出安 全 阀喷嘴 面 积 的简化 计 算 公式 ． 1 ． 31 0 4 F A o 跎 厅 ，、 ■ V 4 口 p 式 4 可用于不保温的液化石油气储罐安全 阀喷嘴面积的计算， 当已知液化石油气的组分时， 可求出蒸发潜热 q 、 摩尔质量 M； 根据储罐的布置 方式和喷淋强度求出系数 F； 根据储罐的型式求 出储罐的受热面积 A ； 根据储罐的设计压力或最 高操作压力确定安全阀的排放压力 P d ； 根据排放 压力可求出排放温度 。将以上数据代人式 4 能方便地计算出安全阀的喷嘴面积， 根据计算的 喷嘴面积选用相应规格的安全阀。所选用的安全 阀喷嘴面积必须大于或等于喷嘴面积的计算值。 在液化石油气储罐设计时， 有时液化石油气 的组分不明确 ， 或盛装组分不一样的液化石油气 ， 这种情况下很难精确算出安全阀的喷嘴面积。在 近似计算中， 可参考下列液化石油气参数L 2 J 进行 计算 摩尔质量 5 0 k g ,／ m o l 2 0 ℃时的液相密度 5 0 0 ～5 5 0 o ／ m 3 汽化潜热 2 5 0 ～ 3 4 0 k J ／ k g 7 0～ 5 0 ℃ 安全阀排放温度 T 1 3 2 3 ～ 3 4 3 K 。 为了安全起见， 按以上数据计算出的喷嘴面 积， 在实际选用安全阀时应考虑一定的富余量。 3 安全阀的选型和安装 液化石油气储罐安全阀的设置是保证储罐安 全运行的必要措施 ， 因此在安全阀的选型、 安装和 管理上必须重视。 3 ． 1 安全阀的选型 压力容器常用的安全阀有多种 ， 按阀瓣 的开 启高度可分为全启式和微启式， 微启式安全阀泄 放量小 ， 一般用于液体介质； 全启式安全阀泄放量 大， 回座性能好 ， 适用于气体和液体介质【 2 J 。 按安全阀的结构分类， 可分为封闭弹簧式和 不封闭弹簧式。一般易燃易爆有毒介质应选用封 闭式， 水蒸气或惰性气体可选用不封闭式[ 。 液化石油气属易燃易爆介质， 火灾危险性属 甲 类， 因此应选用弹簧封闭全启式安全阀， 这种 安全阀泄放量大， 回座性能好 ， 可将放散 出来的液 化石油气引向高空或其它安全地点。 3 ． 2 安全阀的安装 对安全阀及其入口和出口管道安装都有详细 要求， 这里针对液化石油气储罐安全阀的安装 ， 再 强调以下几点 对于容积大于等于 1 0 0 m 3的液化石油气储 罐， 应设置两个或两个以上的安全阀， 且应采用同 一 型号和规格 ， 其中至少有一个备用。 液化石油气储罐上安全阀应垂直安装， 且应 便于维护检修。安全 阀的入 口管道应尽量短， 确 保入 口管道最 大压力损失不超过安全 阀定压 的 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 第7期 张锋． 液化石油气储罐安全阀的工艺计算 一 5 7 3％ [ 2 l 。 液化石油气储罐安全阀放空应密闭接入放空 火炬系统， 确有困难时， 应接到安全地点排放， 其 排放口应高 出相邻最高平 台 3 m以上， 且应高出 地面 5 m以上 。 为便于安全阀的检修 ， 安全阀入 口管道应安 装隔断阀， 隔断阀应采用闸阀， 且闸阀应铅封开。 另外， 正常生产中必须加强管理， 保证放空系 统管路畅通 ， 定期搬动安全阀的手柄 ， 检查安全阀 是否开启灵活。只有设计安装合理， 使用管理精 心， 才能保证安全阀的正常工作， 为安全生产提供 保障。 参考文献 1 国家质量技术监督局． 压力容器安全技术监察规程 ． 北京 中国 劳动社会保障出版社 ， 1 9 9 9 ． 9 r 7 1 0 0 2 冯长海。 徐良， 戴吾明等 ． 煤气设计手册 ． 北京 中国建筑工业 出版社 ， 1 9 8 2 ． 5 2 9 5 3 3 编辑橱金 P RoC ES S CAI CUfI ATI oN 0IF SAFE1 Y VAI V E US ED D LPG S ToRAGE TA 姗 【 Z h a n g F e n g S u r r e y，De s i g n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e／ H e n a n E x p l o r a t i o n Bu r e a u， Ab s l r a c t I n t h e p r o c e s s c a l c u l a t i o n o f L P G s t o r a g e t a n k s a f e t y v a l v e ，t h e d i s c h a r g e c a p a c i t y o f s a f e t y v a l v e i s d e t e r m i n e d a c c o r d i n g t o t h e L P G e v a p o r a t i o n i n fir i n g ．a n d t h e n t h e s a f e t y v a l v e n o z z l e a i s c a l c u l a t e d b a s e d o n t h e d i s c h a r g e c a p a c i t y．I t i s t o o t e d i o u s ．S o a c o n v e n i e n t f o r mu l a t o c a l c u l a t e t h e n o z z l e a r e a o f L P G s t o r a t a n k s a f e t y v a l v e h a s b e e n d e d u c e d．S e l e c t i o n an d i n s t a l l a t i o n o f s a f e t y v a l v e a l e e x p o u n d e d a s we l 1 ． k e y wo r d s L P G，s t o r a g e t a n k，s a f e t y v a l v e ，c a l c u l a t i o n ，s e l ecti o n 叵面 超声波技术攻克原油破乳难题 本高， 严重影响原油的深度加工。 从中国石化股份有限公 司齐鲁分公 司研究 院获悉 ， 由我国自行开发的采用超声波加电脱盐组合进行原油破 乳的技术， 在齐鲁分公司胜利炼油厂联合装置工业应用 成功。该技术有效地解决 了国内外普遍存 在的原 油乳 化 问题 ， 标志着我 国在原油破乳方面取得了突破性进展 ， 达 到国际先进水平。该技术现已获得 5 项 国家专利。 近年来， 随着我 国油田二次 、 三次采油技术 的实施和 油田化学品用量的不断增加， 导致 日趋重质化的原油乳 化现象加重 ， 给原油加工 的电脱盐工序增加 了难度 ， 国内 许多炼厂的原油 电脱盐指标达不到规定标 准。解决原油 的脱盐问题成为业 内重点攻关 的项 目。 以胜利炼油厂为例， 该厂 3 ． 5 0 M t ／ a的炼油联合装置 主要加工胜利混合原油。其电脱盐装置采用常规的加热． 高压电场． 化学破乳剂的联合方法脱盐效果较差， 且化学 破乳剂对不同种类的原油有较大的局限性， 操作复杂、 成 2 0 0 1 年， 中国石化股份有限公司齐鲁分公司研究院 开始进行超声波强化原油破乳的实验室研究。2 0 0 2年 6 月他们与胜利炼油厂合作， 率先将研究成果应用于该厂 的大型联合装置上。工业试验及一年的应用结果表明 该技术能够有效抑制原油乳化， 平稳电脱盐操作， 从而保 证了电脱盐的效果。即使在污油回炼、 回注电精制碱性 水的恶劣条件下， 超声波破乳也表现出了突出的效果。 在一年的应用过程中， 电单耗降低约6 0 ％， 节约破乳 剂费用约 3 0 0 l O 4 R MB ， 每年可获直接经济效益 4 0 0 l O 4 R MB ，并且超声波强化原油破乳降低了原油脱后含 盐量， 无论对装置本身还是后序各加工装置都有重要的 意义， 具有推广应用价值。与传统的电脱盐技术相比， 该 技术不但耗电少、 应用成本低， 而且工艺技术简单、 设备 性能可靠、 原油适应性强， 便于在全行业推广使用。 钱伯章供稿 维普资讯