6.1.2 设备最高工作压力的确定
在确定设备最高工作压力时,应考虑正常运行工况,它包括:正常操作、开停工工况、再生工况、改变进料工况和预期实际操作可能波动的工况,以及系统附加条件(如系统压力变化、系统中其它设备的影响、安全阀在系统中的相对位置对设备最高工作压力的影响等情况)。
设备最高工作压力应是正常工作压力和考虑系统附加条件后可能达到的最高压力中的较大值。必须注意的是,由于各种工况所对应的温度有时差别较大,在确定设备最高工作压力时,有必要分别列出不同工况下对应的最高工作压力。相应地,设计压力提出时必须指出对应的设计温度。
各类系统中设备最高工作压力的选取如下: a) 离心泵系统
1) 泵出口侧最后切断阀上游设备的最高工作压力,等于泵吸入侧容器的最高工作压力,加上泵出口关闭压差、再加(或减去)静压头。
2) 泵出口侧最后切断阀下游设备的最高工作压力,应是设备的正常工作压力并加上系统附加条件后的最高压力。 b) 容积式泵系统
容积泵的输出压力主要受泵壳体的强度和驱动机的力距限制,因此对容积式泵通常不用“关闭压力”一词,而用“停止压力”(即使得驱动机停止运转所需压差)。
“停止压力”通常比它的正常工作压力高许多,因此,容积式泵输出管道上的设备不应按“停止压力”设计。容积式泵输出管道上的设备最高压力是工艺专业提出的设备最高工作压力加上系统附加条件。容积泵出口管道上设备的最高工作压力,可取设备的正常工作压力加上系统附加条件。其压力应足够高,以避免压力波动时安全阀起跳。 c) 冷冻系统
冷冻系统的设备最高工作压力,其高压侧和低压侧应分别确定。
冷冻系统在停车后,高压侧压力将降低,而低压侧压力将升高至系统中两侧压力相等,此时的压力即为“停车压力”(按高压侧至低压侧等焓节流来计算)。高压侧的最高工作压力应高于“停车压力”;低压侧的最高工作压力为“停车压力”加上一定的裕量,此裕量取决于系统停车期间输入的热量和冷冻剂的热力学性质。长期停车时低压侧的最高工作压力取最高预期环境温度下的平衡压力。 d) 压缩机系统
1) 处于压缩机系统中安全阀下游设备的最高工作压力,应取安全阀的定压。 2) 处于压缩机系统中安全阀上游设备的最高工作压力,应取安全阀开启压力加上设备至安全阀在最大流量下的压力降。
3) 在选取压缩机系统中设备的最高工作压力时,同时还应注意以下两点: · 安全阀应尽可能设在系统内工作温度最接近常温的地方;
· 紧靠安全阀上游的设备的最高工作压力,是确定系统其余设备最高工作压力的基准。
e) 安全泄压系统
1) 如果某一压力源下游的所有设备上没有设置安全阀,则一旦控制阀因事故关闭或阀门误操作关闭后,阀前系统压力将上升至同压力源出口压力。故该系统中的设备最高工作压力应等于压力源在该情况下的最高压力与静压力之和。
2) 当安全阀不直接安装在设备本体上,而安装在与这些设备相连的系统上(如:加氢装置高压系统的安全阀,在高压分离器出口处而不在反应器上),这些设备(如反应器)的最高工作压力应考虑系统压降的影响。
3) 与全厂公用工程系统连通的容器,如压缩空气罐、氮气罐等,如果本身不设安全阀,其最高工作压力可根据全厂公用工程系统安全阀定压反算确定。 f) 塔系统
1) 塔系统包括塔、再沸器、塔顶冷凝器和回流罐。
2) 塔的最高工作压力,应按塔顶正常工作压力并加上系统附加条件来确定。 g) 储存液化烃容器
1)储存临介温度高于50 ℃的液化烃的压力容器,当设计有可靠的保冷设施,其最高工作压力为所储存的液化烃在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸气压,如无保冷设施,其最高工作压力不得低于该液化烃在50 ℃时的组分的饱和蒸气压。 2) 储存临介温度低于50 ℃的液化烃的压力容器,当设计有可靠的保冷设施, 并能确保低温储存的,其最高工作压力不得低于实测的最高温度下的饱和蒸气压;没有实测的数据或没有保冷设施的压力容器,其最高工作压力不得低于该液化烃在规定的最大充装量时,温度为50 ℃的液化烃的饱和蒸气压。
3)常温下储存混合液化烃的压力容器,应以50 ℃为设计温度。当其50 ℃的饱和蒸气压低于异丁烷的50 ℃的饱和蒸气压时,取50 ℃的异丁烷的饱和蒸气压为最高工作压力;当其高于50 ℃异丁烷的饱和蒸气压时,取50 ℃丙烷的饱和蒸气压
为最高工作压力;当高于50 ℃丙烷的饱和蒸气压时,取50 ℃丙烯的饱和蒸气压为最高工作压力。 h) 特殊情况
在下列情况,工艺应适当提高设备的最高工作压力:
1) 极度危害和高度危害的介质的排放,受到环境限制或直接影响到人身和环境安
全的情况;
2) 某些场合,如沥青、石蜡、油浆等易凝物料或某些浆液,在排放时会在安全装置
和排放系统中凝固;以及水或其它物料,在排放时可能冻洁,使排放系统堵塞的情况;
3) 氢气或含氢气体混合物(氢分压在0.5 MPa以上);
4) 由于化学反应或其它原因,可能引起工作压力急剧上升的情况。
6.1.3 单体设备的设计压力 6.1.3.1 设计压力取下列大者: a) 0.35 MPa(G);
b) 如果容器与火炬相连,按火炬设计压力:
? 1) 当最高操作压力P≤1.8 MPa(G)时,设计压力PD=P+0.18 [MPa(G)];
? 2) 当最高操作压力1.8 MPa(G)<P<4.0 MPa(G)时,设计压力PD=P×1.1 [MPa(G)]; ? 3) 当最高操作压力4.0 MPa(G)<P<8.0 MPa(G)时,设计压力PD=P+0.4 [MPa(G)]; ? 4) 当最高操作压力P>8.0 MPa(G)时,设计压力PD=P×1.05 [MPa(G)]。 ? 最高操作压力P应根据装置具体情况综合考虑确定。
6.1.3.2 正常操作为减压或开停工需抽空的设备按全真空设计,并且能承受在真空系统失灵的情况下设备所能达到的最高压力。
6.1.3.3 对于装有在常温下其蒸汽压低于大气压的介质可隔断的设备按全真空设计。 6.1.3.4 对于与泵入口连接的设备,若不属于上述情况,设备要核算压力为 -50 KPa的工况。 6.1.3.5 对于短时间内用蒸汽吹扫操作考虑了有敞口放空(放空可以总是敞口的)的设备不按全真空设计,但要在设备数据表中注明下句话:“承受蒸汽吹扫条件”并给出蒸汽压力和温度。
6.1.4 管壳式换热器
对一侧比另外一侧对应设计压力更高(大于130%)的管壳式换热器,其低压
侧的设计压力应该是高压侧设计压力的10/13(API最新版),这样就可以不需要考虑在管子破裂的情况下在低压侧设置泄放设施。 6.1.5 复杂系统的设计压力
6.1.5.1 当几个设备用同一个安全阀保护时,每个设备的设计压力最低应为事故状态下安全阀泄放条件传递給其的压力。
6.1.5.2 泵出口的换热器、容器和其它设备,在阀门关闭(无论调节阀还是闸阀)时,要必须承受泵的关闭扬程的设备按下列压力设计:
6.1.5.3 设计压力P为入口容器的设计压力、泵吸入口的容器HLL液位高度和120%泵的进出口压差之和。
6.1.5.4 分馏塔的设计压力参考罐底部的压力。 6.2 设计温度 6.2.1设计温度定义
容器的设计温度,应为容器在运行时压力和温度相偶合的最严重条件下的温度。 对于0℃以下的容器,应考虑流体及环境温度的影响,设计温度应取低于或等于容器的材料可达到的最低温度。
6.2.2 设备的最高(或最低)工作温度确定
6.2.2.1 当最高操作温度T≤350 ℃时,设计温度TD=T+20(℃),最低为80 ℃;当最高操作温度T>350 ℃时,设计温度TD=T+15(℃)。
6.2.2.2 对最小操作温度小于0 ℃的情况,设计温度为最低操作温度减5 ℃或最低环境温度。 6.2.2.3 应考虑某些介质由于减压到大气压自动制冷作用结果的影响(例如LPG系统)。 6.2.2.4 对反应进料或产物换热器在最大操作温度的基础上至少加25 ℃。并且要考虑在低负荷时温度分布的变化。
6.2.2.5 在冷却液断流的情况下,冷却器上游的最大操作温度应作为下游的设计温度。 6.2.3 用蒸汽吹扫的设备
对开停工过程要用蒸汽吹扫的设备应在规格书中说明。 6.2.4 循环操作条件
对于承受压力和温度摆动的设备,在规格书中应给出摆动的大小和频率。
6.2.5 最高(或最低)工作温度接近所选材料允许使用温度极限时,应结合具体情况慎重选取设备的最高(或最低)工作温度,以免增加投资或降低安全性。 6.3 设备设计寿命
表6.3的设计寿命可以作为标准基础应用于装置的设计。