评析化工装置安全阀进\出口配管的设计

【摘 要】石油化工装置中安全阀进、出口配管设计是重中之重。本文主要是从保证石油化工装置安全阀可靠、平稳运行对石油化工装置安全阀配管设计进行了阐述，以便石油化工生产企业以及有关人员参考。

【关键词】石油化工；安全阀；配管设计

中图分类号：F407.22 文献标识码：A 文章编号：

安全阀配管设计的正确与否对安全阀能否在设定的压力与排量下工作影响极大。.通常，在工程设计中人们一般不注意安全阀的出口朝向与汇总管的交接, 殊不知合理的安全阀的安装标高及火炬总管的坡度、坡向等是安全阀的正常运行的保证。因此,只有重视安全阀的配管设计。才能让安全阀真正起到保护设备与管道的作用

石油化工装置安全阀进口管的设计

石油化工装置安全阀进口管的设计要点是：（1）进口管的设计要保证石油化工装置安全阀的运行可靠、平稳。 （2）进口管的设计要满足石油化工装置安全阀流速要求。

1.1进口管的设计

保证安全阀运行平稳、可靠。影响安全阀可靠运行的主要原因如下：

（1）入口管道的阻力降太大，安全阀产生颤振，安全阀既要满足正常的液流运行，又要防止容器和管道内的压力超压，起到保护作用。一般情况，安全阀设定的开启压力，为正常流程工作压力的 1.15 倍，排放压力为1.05-1.15倍的开启压力。回座压力应≥0.8倍的开启压力。安全阀开始排放前，安全阀入口静压力即为容器内的静压力；当安全阀开始排放后，安全阀入口静压力低于容器内的静压力；此时，若安全阀入口管道压降过大，安全阀入口静压力低于安全阀回座压力时，安全阀即刻关闭，一旦安全阀关闭，安全阀入口管道内无介质流动，则安全阀入口管道内的动压头损失为零；安全阀入口静压力回升到容器内静压力，当超过安全阀的定压时，安全阀再次开启；如此，安全阀反复启闭，产生颤振。这种颤振会使安全阀密封泄漏，提前开启或某些零件以及入口和出口管道出现过早的疲劳损坏。国内标准GB/T12241-2005HG/T20570.2-95对入口管道的阻力降均规定：入口管道的阻力降不大于安全阀设定压力（表压）3%。因此在任何情况下，该压力降都不得超过整定压力的3%或最大允许启闭压差的1/3（以两者中的较小值为准）。若安全阀入口管道的总压力降超过安全阀整定压力的3%，可增大入口管径以降低压力降。

（2）使用软件CAESAR对管道应力对安全阀及其相连管道的破坏核算；和安全阀入口管道相连的工艺管道热胀冷缩的长度变化核算。计算是否需要补偿，

1.2进口管的设计要满足石油化工装置安全阀流速要求。

在安全阀配管的设计中，根据实际情况选择合适的长度，套管材料要与内管相同，来保证内管和套管的热膨胀一致。但是在实际的设计中由于套管和内管的介质不同，造成介质的温度差较大，因此应当分别进行热应力的计算。内管产生的热膨胀需要补偿时，要采用π型补偿器，或者是自然补偿。

在配管设计中，要尽量不要有死角或 U形管，保证配管内的伴热介质能够顺畅流通。配管材料的选用及壁厚的要求应符合管道等级的规定，要考虑到工作介质对管道的腐蚀，管壁的厚度要能承受最大的工作压力。

2.石油化工装置安全阀出口管道设计

2.1石油化工装置安全阀出口管要满足安全阀流速要求

因为石油化工流程中输送的物质主要是强腐蚀、剧毒、易爆、易燃性液体，要严防污染环境，在国外ASME标准、国内化工行业标准都相关要求安全阀开启后液体排放标准。在ASME第Ⅷ卷规定：泄放阀的出口面积小于或等于隔离阀的最小流道面积；国内化工行业标准HG/T20570.2-95《安全阀的设置与选用》规定：安全阀的出口直径大于或等于安全阀出口管道直径。因此石油化工装置安全阀管道设计时，安全阀出口截面积大于或等于排放管的截面积。当出现很多安全阀向一个总管进行排放，这些安全阀的总排放量不能超过排放总管的承受能力。

2.2要保证石油化工装置安全阀运行可靠、稳定石油化工装置

安全阀设计不正确会产生应力，并且应力会传递给进口管道以及安全阀。对于应力的消除可以通过合适的管道弯曲度、支撑方式以及正确的安装等方式，以达到减弱对系统的破坏。计算其应力分析应根据安全阀的排放系统的闭式和开式采取不同的方法.

石油化工装置安全阀出口管道设计会影响其运行情况，例如背压过大，造成不稳定性增加，开启压力出现偏差，流量也会出现下降。背压是产生于泄压装置出口处，属于排放系统中的压力。背压可以分为排放背压和附加背压：排放背压是指泄压装置出口的压力，是由于介质的流动引起。附加背压可以是可变的也可以是固定的，主要是指排泄系统其它压力源以及出口侧的静态压力。当常规安全阀附加背压是恒定值时，补偿背压可以通过降低弹簧载荷进行，此时，排放背压不可以超过许可的超压。在对石油化工装置安全阀管道进行配置时，需要根据流程图要求的最终管道走向、整定压力、安全阀的形式、管道管径进行布置，对背压进行核算是否符合要求。石油化工装置安全阀出口积液。石油化工装置安全阀积液类似液封，一方面安全阀开启后，安全阀出口积液就是液锤，影响管系的安全。另一方面安全阀出口积液影响安全阀的正常开启。

2.3石油化工装置安全阀管道要满足工艺要求

石油化工装置安全阀出口管防止有积液，朝向必须向下，出口积液会导致石油化工装置安全阀出口背压增加，流通截面积变小，从而使石油化工装置安全阀不能在设定的压力下起跳。

2.4石油化工装置安全阀安装位置和标高石油化工装置

安全阀一般应当采取直立安装，它的安装位置要与被保护的管道或设备尽可能靠近，但是也需要注意的是石油化工装置安全阀不应该装在水平管道的死端，防止固体或液体聚集。因此，石油化工装置安全阀安装应该做到要布置在靠近管廓的顶端或管廓的平台上。对于高塔，石油化工装置安全阀一般都应当高于汇总管的标高，布置在操作平台边缘的位置上。石油化工装置安全阀为了便于定压时的拆卸和定期校验，也便于管理，一般布置安全阀时应该在易于靠近的平台上。石油化工装置安全阀进口管道应该布置成为能够自泄，到被保护的管道主管或设备内。

排氢氮合成气、水蒸汽的石油化工装置安全阀可以直接向大气中排放，这类石油化工装置安全阀出口管主要注意：

石油化工装置安全阀出口管端要切成平口，主要是方便能够高速排出气体，出口管管口要做到远离平台，以尽量把对周围环境影响降到最低。

石油化工装置安全阀排出口不要朝向邻近电缆、梯子、平台、设备等。

石油化工装置安全阀出口端比安全阀高时，为了避免冷凝液或雨雪集聚，应当在出口管的水平段底部开泪孔。

石油化工装置安全阀排放口高于以排放口为中心的7.5m半径内的操作平台、设备、地面2.5m以上，对于一些易燃、有腐蚀性、有毒的物料，要依据有关规定执行。

石油化工装置安全阀应当做好支撑，支撑方式应当依据石油化工装置安全阀所在的管道或设备附属构件的具体情况确定。

安全阀出口管道高于放空总管时，应顺介质流向45°斜插至放空总管顶部。

（7）对于可能用蒸汽吹扫的出口管道，应考虑管道的热膨胀影响。

结语

石油化工装置安全阀对石油化工装置系统有着很重要的作用，关系到整个是石油化工系统的安全，因此，对石油化工装置安全阀配管设计必须引起重视，尽量避免由于石油化工装置安全阀配管设计引起的安全事故发生。石油化工装置安全阀进口管、出口管设计比较复杂，因此要重视起来，进行合理的设计，保证石油化工装置长期、安全、有效、稳定地运行，从而提高经济效益，降低能源消耗，减少维护费用。

【参考文献】

［1］李晓亮，陆洋，丁旭.安全阀配管设计[J].化工设计,2011,21(1).

［2］马朝玲，谭强.化工装置安全阀进、出口配管的设计探讨[J].通用机械,2007,(8).

［3］文昱舜.浅谈安全阀在石油化工及管道上的安装设置[J].贵州化工,2006,31(6).