压力容器设计中安全阀的选用.docx
《压力容器设计中安全阀的选用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力容器设计中安全阀的选用.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
压力容器设计中安全阀的选用
安全阀是石油化工行业中常用的一种安全泄放
装置。
当压力容器在使用过程中遇到意外情况导致内部压力骤增可能引起爆炸时,安全阀会立即动作并自动泄放压力介质,使容器实际承受的压力被限制在安全许可范围内,从而防止压力容器过度超压并保护容器免于发生破坏事故。
根据设备的具体工作条件正确
选用安全阀,是保证安全阀能否正常工作以及能否起到安全保护作用的必要条件。
1安全阀的类型
安全阀的种类有很多,使用者可根据需要正确选用。
安全阀分类及性能特点见表1[1]。
[收稿日期]2010-02-07
[作者简介]陈雪静（1982-,女,助理工程师,从事化工设备
设计工作。
压力容器设计中安全阀的选用
（河北凯米克化工医药工程设计有限公司,河北
石家庄050000
陈雪静,闪建平,刘智明,张
雷
[摘要]简述了安全阀的种类及性能特点,介绍了安全阀选用的适用工况、步骤及一般规则,并通过计算泄放面积来确定选
型。
[关键词]安全阀;安全泄放量;开启压力[中图分类号]TQ051.3
[文献标识码]B
[文章编号]1003-5095（2010
07-0062-03
2压力容器安全泄放量的计算
2.1盛装压缩气体或水蒸气压力容器的安全泄放量
的计算
Ws=2.83×10-3ρνd2
（1
式中Ws———压力容器的安全泄放量,kg/h;
ρ———泄放压力下的气体密度,kg/m3;
v———压力容器进口管内气体的流速,m/s;d———压力容器进口管的内径,mm。
2.2盛装液化气体压力容器的安全泄放量计算
①介质为易燃液化气体或位于有可能引发火灾的环境下工作的非易燃液化气体:
无绝热保护层的压力容器安全泄放量按下面公式计算:
Ws=2.55×105FAr0.82/q
（2
有完善的绝热材料保温层的液化气体压力容器
的安全泄放量计算。
Ws=2.61（650-tλAr0.82/δq
（3
式中Ws———压力容器的安全泄放量,kg/h;q———在泄放压力下液化气体的汽化潜热,
表1
分类方式
类型结构与性能特点适用范围弹簧式
利用弹簧加载于阀瓣上
应用最普遍按加载机构重锤式或杠杆重锤式
利用重锤直接加载或利用重锤通过杠杆加载于阀瓣上
各种气体、液体、蒸汽直接载荷式
直接依靠介质压力产生的作用来克服作用在阀瓣上的机械载荷,使阀门开启带补充载荷式微启式阀瓣开启度较小（最大升高为喉颈的1/20~1/40。
阀瓣位置随入口压力的升高而成比例升高液体介质,排量小
全启式气体介质,量大封闭式阀帽（弹簧泵封闭,介质全部从泄放口排出不允许直接向大气排放的介质
不封闭式阀帽（弹簧泵不封闭,介质小部分从阀帽的孔道排出,大部分从泄放口排出水、
蒸汽、空气、氮气背压平衡式开启压力由弹簧控制,用活塞或波纹管抵消背压变化对动作性能影响
背压不固定,背压变化量较大
带散热器阀体上带有散热元件,用以降低阀体和阀杆的温度
高温场合带扳手可供人工开启阀门
蒸汽、易黏结介质内装式
阀体及阀座伸入容器内,可降低外伸高度,以免运输途中被撞坏
液化气体运输车
按作用原理非直接载荷式
由主阀和先导阀组成,主阀阀瓣的关闭载荷由介质压力提供,主阀的开启
压力由导阀控制,优点是密封性好,动作压力基本不受背压影响密封要求高,排量、口径较大,背压大于动作
压力30%以上
在进口压力达到开启压力前,阀瓣上始终有一增强密封性的附加力,
该附加力在阀门达到开启压力后能可靠地卸除
先导式按开启高度阀瓣开启度较大（最大升高为喉颈的1/4,入口静压达到设定压力,阀瓣开启
迅速,其升高与入口压力升高不成比例
按介质排
放方式有附加功能的元件或结构
kJ/kg;
F———系数,压力容器置于地面以下,用沙土覆盖
时,取F=0.3;压力容器置于地面以上时,取F=1.0;压力容器设置>10L/（m2·min喷淋装置下时,取F=0.6;
λ———常温下绝热材料的导热系数,kJ/（m2
·h·℃;t———泄放压力下的饱和温度,℃;Ar———压力容器受热面积（半球形封头的卧式容
器Ar=πD0L;椭圆形封头的卧式容器Ar=πD0（L+0.3D0;立式压力容器,Ar=πD0L';球形压力容器,Ar为12
πD02
或从地面起到7.5m高以下所包括的外表面积,取两者中较大的值,m2;D0———压力容器外径,m;L———压力容器总长,m;L'———压力容器内最高液位,m。
②介质为非易燃液化气体的压力容器,置于无火灾危险下的环境下工作时,安全泄放量可根据有无保温层,分别参照式（2或式（3计算,取不低于计算值的30%。
③因化学反应使气体体积增大的压力容器,其安全泄放量应根据容器内化学反应所需时间或压力上升速度来确定[2]。
3安全阀排放能力的计算
在这里只讨论气体且处于临界条件下,安全阀的排放能力。
临界条件:
P
opd≤（2k+1
k
k-1
W=7.6×10-2×CKpdA
M
ZT
姨
（4
式中W———安全阀的排放能力,kg/h;
K———安全阀的额定泄放系数,等于泄放系数
与减低系数（取0.9的乘积[3];Pd———安全阀泄放压力（绝压,取Pd=1.1ps+
0.1,MPa;
Ps———安全阀的整定压力,MPa;
P0———安全阀的出口侧压力（绝压,MPa;A———安全阀最小排气截面积,mm2。
D———安全阀阀座口径,mm;C———气体的特性系数,C=520
K（2K+1
K+1
K-1
姨
其圆整值见表2;k———气体的绝热系数,k=Cp/Cv;
M———气体的摩尔质量,kg/kmol;
T———泄放装置进口侧气体的温度,K;Z———气体在操作温度下的压缩系数,可按有
关手册查得,对空气Z=1.0。
泄放系数与安全阀的结构有关,通常由安全阀制造厂提供,最好按实际试验数据选用。
在没有试验数据时,可按下述规定选用:
全启式安全阀K=0.60~0.70;带调节圈的微启式安全阀K=0.40~0.50;不带调节圈的微启式安全阀K=0.25~0.35。
全启式安全阀,即h≥d1时,A=πd12
4
;微启式安全阀,即h<120
d1时,平面密封:
A=πDh;锥面密封:
A=πd1hsinφ。
φ为锥形密封面的半锥角;h为安全阀的开启高度,mm;d1为安全阀最小流通直径（阀座喉径,mm。
表2气体的特性系数[4]
k
C
k
C
k
CkC
335
1.38
354
1.58
371
4安全阀最小排放面积和口径计算
安全阀的排放能力W必须≥压力容器的安全泄
放量Ws,
在已知压力容器的安全泄放量后,就可以确定安全阀的最小排放面积以及安全阀阀座口径,参照安全阀样本或其他资料,选用适当的安全阀。
A=13.16W
CKpdM/ZT
姨（5
式中A———安全阀最小排气截面积,mm2。
全启式安全阀,即h≥14d1时,A=πd
12
4
;
微启式安全阀,即h<120
d1时,平面密封:
A=πDh;锥面密
封:
A=πd1hsinφ。
式中h———安全阀的开启高度,mm;
d1———安全阀最小流通直径（阀座喉径,mm;D———安全阀阀座口径,mm;φ———锥形密封面的半锥角。
·63·
第7期陈雪静等:
压力容器设计中安全阀的选用
全启式安全阀:
d1=2
A
π
姨
微启式安全阀:
d1=A/πhsinφ
根据计算出的安全阀阀座喉部直径d1,按稍大于而较接近于d1的标准系列安全阀阀座喉部直径,确定安全阀的公称直径,具体见表3。
表3安全阀阀座喉部直径与安全阀公称直径对照[5]
15
2025
32405080100150
200
5确定安全阀的公称压力
安全阀是按照公称压力标准系列进行设计制造。
公称压力是安全阀在常温状态下最高许用应力,因此,高温压力容器在选用安全阀时,还应考虑髙温下
材料许用应力的降低,即选用的安全阀其公称压力不
应小于设计压力除以材料在该温度下许用应力的减弱系数,用算式表示:
PN≥p[σ]
[σ]t
式中PN———安全阀的公称压力,MPa;
P———压力容器的设计压力,MPa;
[σ]t———阀体材料在高温下的许用应力,MPa;[σ]———阀体材料在设计温度下的许用应力,
MPa。
[参考文献]
[1]安全阀[M].中国标准出版社,2002.
[2]压力容器安全技术监察规程[M].国家质量技术监督局,1999.[3]GB12241-2005,安全阀的一般要求[S].国家质量技术监督局,2005.
[4]GB150-1998,钢制压力容器[S].国家质量技术监督局,1998.[5]工艺管道安装设计手册[M].中国石化出版社,1997.
全启式安全阀阀座喉部直径/mm微启式安全阀阀座喉部直径/mm1216202532
4065
8020
253250
65100
125安全阀公称直径/mmSelectionofInstallationofSafetyValveinPressureVesselDesign
CHENXue-jing,SHANJian-ping,LIUZhi-ming,ZHANGLei
（HebeiKMKChemical&MedicalEngineeringDesignCo.,Ltd,Shijiazhuang050000,China
Abstract:
Thispaperoutlinedthetypesandperformancecharacteristicsofasafetyvalve,andintroducedthesafetyvalveselectedconditions,proceduresandgeneralrules,andtodeterminedtheselectionbycalculatingthedischargearea.
Keywords:
safetyvalue;safetyreliefamount;openingpressure
（上接第53页
姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨
洗苯塔阻力,影响洗苯效果及整个粗苯回收系统的正常生产。
另外由于洗油不溶物和煤焦油混溶后的综合利用,不但节约了能源,而且还具有明显的经济效益和社会效益,值得在同行业推广应用。
[参考文献]
[1]库咸熙.化产工艺学[M].北京:
冶金工业出版社,1995.
[2]周德悟,等.提高洗油质量降低洗油消耗的措施[J].煤化工,1994,（2:
45-49.
TheBirthandReusingofInsolubleSubstanceinAbsorberOil
LIUZhong-qiang,SUTao,PANGYu-ting
（PingmeiTianhongCokingGroupCo.,Pingdingshan467021,China
Abstract:
Thisarticlesummrizedthetechnologyofreusinginsolublesubstanceinabsorberoil,andanalyzedthereasonthattheinsolublesubstancesareformedanditsbadeffectinproducting.Accordingtoactualfactinthefirm,thear-ticleadvancedthattheinsolublesubstancesaremeltedwithvaporandpumpedintotarpitsoastoreusethem.Theeco-nomicresultsandsocialvaluearedesirable.
Keywords:
absorberoil;insolublesubstance;reusing
河北化工·64·第7期
升级会员 