压力容器的伤害后果分析及安全泄压装置的设计(2).doc

四川理工学院毕业设计(论文) 压力容器的伤害后果分析析及安全泄压装置设计 学 生：李燕青学 号：06031040137专 业：安全工程班 级：安全工程2006.1指导教师：熊中平 四川理工学院材料与化学工程学院 二一年六月0四川理工学院毕业设计（论文） 中文摘要压力容器的伤害后果分析及安全泄压装置设计摘 要压力容器是化工生产的主要设备之一，是一类具有潜在爆炸危险的特种设备，一旦发生爆炸事故将造成严重的后果。本设计以液化石油气储罐破裂爆炸发生的事故为例，通过对压力容器爆破时爆炸能量、爆炸冲击破、冲击破影响半径、冲击波损害半径的计算来进行事故伤害后果分析，通过对安全泄压装置的设置、工艺计算、安装及注意事项等内容来进行安全泄压装置设计。本设计可用于相关的事故分析和后果研究，也可用于压力容器爆炸能量的计算和爆炸后果破坏情况的预测，对工业生产和防护有一定的指导作用。 关键词：压力容器；事故分析；泄压装置；设计四川理工学院毕业设计（论文） 英文摘要 Consequence Analysis of Pressure Vessels injury and Design of Safe Pressure-relief DeviceAbstract Pressure vessels is one of the main equipment in Chemical production and a series of potentially explosive special equipment.As a special equipment,it exists potential danger,which will cause serious consequences once happening explosion accidents.Takeing the LPG tanks rupture explosion accident for example,this design analyzes the consequences of accident injuries by calculating the explosion energy of pressure vessel,blast wave,destruction range and the damage radius.Through setting up the principle of the Safe relief device,technical calculation,installation and announcements to design of safe relief pressure device.This design not only can be used for related analysis and consequences for accidents,but also can be used for pressure vessel explosion energy computation and blast damage prediction,it just like a guide for industrial production and protection.Key words: pressure vessels, accident analysis,pressure-relief device,design四川理工学院毕业设计（论文） 目录 目 录 1 绪论11.1 压力容器的概念11.2 压力容器的分类11.3 压力容器的用途21.4 压力容器的操作条件21.5 压力容器爆炸事故及危害31.6 安全泄压装置的概念及作用51.7 安全泄压装置的类型51.8 设计概况62 压力容器的伤害后果分析82.1 压力容器的爆破能量82.1.1 物理爆炸能量82.1.2 化学爆炸能量92.2 压力容器爆破时冲击波超压的计算102.3 冲击波影响范围112.4 蒸气云爆炸的冲击波损害半径123 安全泄压装置设计133.1 安全泄压装置的设计原则133.2 安全泄压装置的工艺计算143.2.1 计算安全阀排放能力时应考虑的共同原则143.2.2 泄放量的确定143.2.3 安全泄压装置排放面积的确定153.3 安全泄压装置的安装153.4 注意事项164 结论与建议174.1 主要结论174.2 主要建议17参考文献18致 谢19四川理工学院毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论 随着我国国民经济及生产技术的高速发展，在化学工业、石油工业、冶金、交通运输、日常生活、国防工业等方面使用压力容器的量日益增多，因此压力容器是化工生产的主要设备之一，由于压力容器极宽广的操作范围(包括压力、温度、介质、周围环境等)，使其在设计、使用和管理等方面与其他一般机械设备不同。尤其在安全性方面的要求更为苛刻和严厉。压力容器就其广义的定义而言，不仅是承受流体压力(包括内压或外压)的密闭容器，从安全使用管理角度而言，更是一类具有潜在爆炸危险的特种设备，一旦发生爆炸事故将造成严重的后果。因此，压力容器设备常常作为重大危险源的首先考虑对象。1.1 压力容器的概念压力容器是指盛装气体或者液体，能承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器： （1）最高工作压力 （表压） （2）内径 （3）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于其标准沸点的液体压力容器具有各式各样的形式结构，从小至只有几十升的瓶或罐，到大至上万立方米的球型容器或高达上百米的塔式容器，在工业生产中都得到广泛的运用，尤其是在化学和石油化学工业中，几乎每一个工艺过程都离不开压力容器，而且它们还常常是生产中的主要设备。 1.2 压力容器的分类 目前，关于压力容器的分类有以下几种1： （1）按工作压力可分为： 低压容器（），多用于化工、机械制造、冶金采矿等行业; 中压容器（），多用于石油化工; 高压容器（），主要用于氮肥工业和部分石油化学工业； 超高压容器（），主要是高分子聚合设备。 （2）按工艺用途可分为: 反应容器（如反应锅、合成塔、聚合釜等）；换热容器（如热交换器、冷却塔、蒸煮锅等）；分离容器（如分离器、吸收塔、洗涤器等），储存容器（如储罐、压力缓冲器等）。 （3）从管理使用角度来划分，常把压力容器分为两大类，即固定式容器和移动式容器。其中移动式容器（如气瓶、槽车等）没有固定的使用地点，一般没有专职的管理和操作人员，使用环境经常变化，管理较复杂，因而交易发生事故。国内对这两类容器分别制定了不同的管理章程和技术标准、规范。 （4）按安全的重要程度分类。根据压力高低、介质的危害程度及在生产中的重要作用，将压力容器分为三类，即第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器最为重要，要求也最为严重。1.3 压力容器的用途压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器按用途分为四类，即：反应容器、传热容器、分离容器和储运容器。 （1）反应容器：主要用来完成工作介质的物理、化学反应的容器称为反应容器。如：反应器、发生器、聚合釜、合成塔、变换炉等。 （2）传热容器 主要用来完成介质的热量交换的容器称为传热容器。如：热交换器、冷却器、加热器、硫化罐等。 （3）分离容器：主要用来完成介质的流体压力平衡、气体净化、分离等的容器称为分离容器。如：分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤塔、铜洗塔、干燥器等。 （4）储运容器 主要用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体的容器称为储运容器。如：储槽、储罐、槽车等。1.4 压力容器的操作条件 压力容器的操作条件有下面几个方面2： （1）压力 压力容器的压力可以来自两个方面，一是压力是容器外产生的，二是压力是容器内产生的。 最高工作压力，多指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。 设计压力，系是指在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力，压力容器的设计压力值不得低于最高工作压力；当容器各部位或受压元件所承受的液柱静压力达到5设计压力时，则应取设计压力和液柱静压力之和进行该部位或元件的设计计算；装有安全阀的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的开启压力或爆破压力。容器的设计压力确定应按GB 1501998的相应规定。（2）温度 金属温度，系指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。任何情况下，元件金属的表面温度不得超过钢材的允许使用温度。 设计温度，系指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。当壳壁或元件金属的温度低于20，按最低温度确定设计温度；除此之外，设计温度一律按最高温度选取。设计温度值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度；对于0以下的金属温度，则设计温度不得高于元件金属可能达到的最低金属温度。（3） 介质 生产过程所涉及的介质品种繁多，分类方法也有多种。按物质状态分类，有气体、液体、液化气体、单质和混合物等；按化学特性分类，则有可燃、易燃、惰性和助燃四种；按它们对人类毒害程度，又可分为极度危害（I）、高度危害（）、中度危害（）、轻度危害（）四级。 易燃介质：是指与空气混合的爆炸下限小于10，或爆炸上限和下限之差值大于等于20的气体，如一甲胺、乙烷、乙烯等。 毒性介质：压力容器安全技术监察规程对介质毒性程度的划分参照GB 504485职业性接触毒物危害程度分级的规定，分为4级。最高容许浓度分别为：极度危害（I级），01 mgm3；高度危害（级），0. 1 10 mgm3；中度危害（级），10 0.10内脏严重损伤或死亡大部分人员死亡表 1.2 冲击波超压的破坏作用p/MPa伤害作用p/MPa伤害作用0.0050.006 门窗玻璃部分破碎0.050.07木建筑厂房房柱折断，房架松动0.0060.015受压面的门、窗玻璃大部分破碎0.070.10砖墙倒塌，人内脏严重损伤0.0150.02窗框损坏0.100.20防震钢筋混泥土破坏，小房屋倒塌，大部分人员死亡0.020.03墙裂缝，对人体有轻微损伤0.200.30大型钢架结构破坏0.040.05增大裂缝，瓦屋掉下 压力容器因严重超压而爆炸时，其爆炸能量远大于工作压力估算的爆炸能量，破坏和伤害情况也严重得多。 （2）爆破碎片的破坏作用压力容器破裂爆炸时，高速喷出的气流可将壳体反响推出，有些壳体破裂成块或片向四周飞散。这些具有较高速度或较大质量的碎片，在飞出过程中具有较大的动能，也会造成较大的伤害。碎片还可能随害附件的设备和管道，引起连续爆炸或火灾，造成更大危害。 （3）介质伤害 介质伤害主要是有毒介质的毒害和高温蒸汽的烫伤。 在压力容器所盛装的液化气体中有很多是有毒介质，如液氨、液氯、二氧化硫、二氧化氮、氢氰酸等。盛装这些介质的容器破裂时，大量液体瞬间气化瓶向周围大气中扩散，会造成大面积的毒害，不但造成人员中毒，致死致病，也严重破坏生态环境，危及中毒区的动植物。 有毒介质由容器泄放气化后，体积曾大100250倍。所形成的毒害区的大小及毒害程度，取决于容器内有毒介质的质量，容器破裂前的介质温度、压力机介质毒性。高温介质泄放气化也会烫伤、伤害现场人员。 （4）二次爆炸及燃烧危害当容器所盛装的介质为可燃烧化气体时，容器破裂爆炸在现场形成大量可燃蒸汽。其汽化速度与空气混合形成可爆炸性混合气，在扩散中遇到明火即形成二次爆炸。可燃液化气体容器的这种燃烧爆炸常使现场附件变成一片火海，造成严重的后果。 （5）压力容器快开门事故危害 快开门式压力容器开关盖频繁，在容器泄压未尽签或带压下打开端盖，以及端盖未完全闭合就升压，极易造成快开门式压力容器发生爆炸事故。1.6 安全泄压装置的概念及作用安全泄压装置是指为了使压力容器能够安全运行而装设在设备上防止它超压的一种器具。安全泄压装置的作用是当容器在正常工作压力下运行时，保持严密不漏，若容器内压力一旦超过规定，则能自动地、迅速地排泄出容器内的介质，使设备的压力始终保持在许用压力范围以内。一般情况下，安全泄压装置除了具有自动泄压这一主要功能外，还有自动报警的作用。因为当它启动排放气体时，由于介质以高速喷出，常常发出较大的响声，这就相当于发出了设备压力过高的报警音响讯号。1.7 安全泄压装置的类型安全泄压装置按其结构型式分为以下四种6： （1）阀型安全泄压装置阀型安全泄压装置是最常用的安全泄压装置，它是通过阀的开启排出气体，以降低设备内的压力。这种安全泄压装置仅仅排泄压力设备内高于规定的部分压力，当设备内的压力降至正常操作压力时，它即自动关闭，所以可以避免因设备超压而造成的气体浪费和生产中断，装置可以重复使用，安装调整也较容易。阀型安全泄压装置的缺点是密封性能较差，即使是合格的安全阀，在正常的工作压力下也免有轻微的泄漏。由于弹簧的惯性作用，阀的开放有滞后现象，因而泄压反应较慢。另外，安全阀用的介质如果是一些不洁净的气体时，阀口就有可能被堵塞或阀瓣被粘住，因此，阀型安全泄压装置只适用于那种比较洁净的气体介质，如空气、水蒸汽等的设备，不宜用于具有剧毒性介质的设备，也不能用于器内有可能产生剧烈化学反应而使压力急剧升高的设备。 （2）断裂型安全泄压装置断裂型安全泄压装置有两种型式：爆破片和爆破帽。爆破片安全泄压装置一般用于中低压容器；爆破帽安全泄压装置多用于超高压容器。断裂型安全泄压装置是通过爆破元件在较高压力下发生断裂而排放气体的。它的密封性能较好，泄压反应较快，气体中的污物对装置元件的动作压力影响较小。但这种泄压装置在完成降压后，元件不能继续使用，容器也得停止运行，而且爆破元件在高压作用下，易产生疲劳损坏，导致元件寿命缩短。另外，爆破元件的动作压力也不易控制。所以，断裂型安全泄压装置宜用于器内因化学反应等升压速率高或介质具有剧毒性的容器，不宜用于液化气体贮罐。对于压力波动较大，即超压机会较多的容器也不宜采用。 （3）熔化型安全泄压装置熔化型安全泄压装置即常用的易熔塞，它是利用装置内的低熔点合金在较高的温度下熔化，打开通道，使气体从原来填充有易熔合金的孔中排放出来而泄放压力。它结构简单、更换容易，较易控制由熔化温度而确定的动作压力。但在完成降压作用下也不能继续使用，容器要停止运行，且因易熔合金强度的限制，泄放面积不能太大。熔化型安全泄压装置有时还可能在不应该发生动作的情况下，因合金受压或其它原因而脱落或熔化，导致发生意外事故。所以，熔化型泄压装置只能用于器内气体压力完全取决于温度的小型容器，如气瓶等。 （4）组合型泄压安全装置组合型泄压安全装置是同时具有阀型和断裂型或阀型和熔化型结构的泄放装置。常见的是弹簧式安全阀与爆破片的串联组合，这种泄压装置同时具有阀型和断裂型的优点，但其结构复杂。组合型安全泄压装置一般用于工作介质有剧毒或为稀有气体的容器。又因安全阀的滞后作用，它不能用于器内升压速度极高的反应容器。1.8 设计概况设计假定某厂新建3台的球罐，直径为5.7m,罐底高度3.2m，盛装介质为液化石油气（以乙烷为主），球罐设计压力为1.77MPa，设计温度 为-19.7 58，罐外壁采用50mm 厚聚氨脂泡沫隔热，外保护层为镀锌铁皮。设计以液化石油气储罐破裂爆炸发生的事故为例，通过对压力容器爆破时爆炸能量、爆炸冲击破、冲击破影响半径、冲击波损害半径的计算来对事故进行后果分析，通过对安全泄压装置的设置、工艺计算、安装及注意事项等内容来进行安全泄压装置的设计。四川理工学院毕业设计（论文） 2 压力容器的伤害后果分析2 压力容器的伤害后果分析 压力容器是一种具有潜在爆炸危险的特殊设备。把压力容器作为一种特殊设备，不仅是因为它比较容易发生事故，更主要的是事故危险的严重性。压力容器发生事故，不仅设备本身遭到破坏，往往还会破坏周围设备和建筑物，甚至诱发一连串恶性事故，如烫伤、烧伤、大面积中毒，甚至更为严重的火灾等，造成人员伤亡，给国民经济造成重大损失。2.1 压力容器的爆破能量压力容器内的介质，有的是以气态存在，如空气、 氧、 氢等；也有的是以液态存在的，如液氨、 液氯等液化气体及高温饱和水等。容积与压力相同而集态不同的介质，在容器破裂时的爆炸过程不是完全一样的，释放的能量也有差别。液化石油气储罐爆炸的能量包括瓶内物理爆炸能量和瓶外二次爆炸（化学爆炸）能量两部分。2.1.1 物理爆炸能量介质为液化石油气的压力容器在破裂时所释放出的能量包括容器内气体的能量以及处于过热状态下的液体的能量。液化石油气在发生物理爆炸时，膨胀及蒸发的时间极短，所以它是一个绝热过程7。有压力的饱和液体绝热膨胀为常压时所作之功 ,亦即处于过热状态的液体的爆破能量可以按下式计算： (2.1)式中：在容器破裂前的压力或温度下饱和液体的焓，J/kg； 在大气压力下饱和液体的焓，J/kg； 在容器破裂前的压力或温度下饱和液体的熵， Jkg-1K-1； 在大气压力下饱和液体的熵，Jkg-1K-1； 介质在大气压力下的沸点，K； 饱和液化气体的质量，。容器的容积为，设在58时，储罐发生破裂爆炸，则： 式中：恒容比热，； 容器破裂前饱和液体的温度，； 容器破裂后饱和液体的温度(沸点），K； 容器破裂前液体的饱和蒸气压，； 容器破裂后液体的饱和蒸气压(大气压)，； 液体的体积，。 将上式带入公式（2.1），得： 压力容器爆炸时，爆炸能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量三种形式表示出来，即： (2.2) 式中：压力容器爆炸时释放的总能量，J； 冲击波能量，J； 碎片能量，J； 容器残余变形能量，J。 由于容器残余变形能量与其余两种形式能量相比可忽略不计，所以近似认为： (2.3) 根据一些实验研究，可以按下式计算爆炸时的冲击波能量和碎片能量 (2.4) (2.5) 其中F为碎片破裂能屈服系数，对于脆性破裂，F=0.2；对于塑性破裂，F=0.6。带入公式（2.4），得： 2.1.2 化学爆炸能量液化石油气钢瓶破裂时，瓶内的液化石油气大量流出，并迅速与外面的空气相混合，形成一团可爆性混合气体。由于气体高速流出产生的静电火花，或钢瓶碎片撞击产生的火花，或气瓶周围外界火源的作用，可引起混合气体爆炸。即发生所谓的二次爆炸。钢瓶破裂爆炸时,由于液化气体一般以球状或其它形状在空间扩散，只有外围一部分液化气与大气中的氧混合形成爆炸性混合气体。所以并不是全部液化气都参与反应 。而参与反应的液化气量的多少则与许多因素有关。例如：气瓶周围的气流情况，出现火源的时间等。因此，先假定参与爆炸反应气体所占的百分比为40% （重量 ），然后按液化石油气的燃烧热计算其爆炸能量，即爆炸能量按下式计算： (2.6)式中：化学爆炸能量，J； 参与爆炸反应的液化石油气的质量，； 液化石油气在气态下的燃烧热，。 将上式带入公式（2.6）得： 2.2 压力容器爆破时冲击波超压的计算 液化石油气储罐破裂爆炸时的冲击波超压值，按其爆炸能量，先换算成TNT炸药的当量值q，然后应用TNT 炸药爆炸的数据按比例法则确定。同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与Ro之比与q与qo之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下： (2.7)式中：目标与爆炸中心距离，假设R=100m； 目标与基准爆炸中心的相当距离，m； 基准炸药能量，相当于TNT炸药量，kg； 爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT，kg； 目标处的超压，MPa； 基准目标处的超压，MPa； 炸药爆炸试验的模拟比。 液化石油气储罐爆破时爆炸当量由下式计算： (2.8) 带入公式（2.8），得： 式中：压力容器发生物理爆炸时的TNT当量； 压力容器发生化学爆炸时的TNT当量。 带入公式（2.7），得： 式中：压力容器发生物理爆炸时的炸药爆炸试验的模拟比； 压力容器发生化学爆炸时的炸药爆炸试验的模拟比。带入公式（2.7），得： 式中：压力容器发生物理爆炸时目标与基准爆炸中心的相当距离； 压力容器发生化学爆炸时目标与基准爆炸中心的相当距离。 根据目标与基准爆炸中心的相当距离找出距离为Ro处的超压po(中间值用插入法），已知药量的冲击波超压如下表9（表2.3）所示：表2.3 1000kg TNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击破超压距离R0/m14161820253035超压P0/MPa0.330.2350.170.1260.0790.0570.043距离R0/m40455055606570超压P0/MPa0.0330.0270.02350.02050.0180.0160.0143 因此，距离为R处的冲击波超压是： 式中：压力容器发生物理爆炸时基准目标处的超压； 压力容器发生化学爆炸时基准目标处的超压。 据此可在表1.1和表1.2中查看此冲击波超压对人体的伤害作用和对建筑物的破坏作用。2.3 冲击波影响范围 冲击波以爆炸源为中心向外传播，冲击波超压逐渐衰减。冲击波超压大于某一破坏压力的范围即为冲击波影响范围，一般以冲击波影响半径来度量。 压力容器爆炸时冲击波影响半径R可以按下式计算： (2.9)式中：影响半径变化率，； 冲击波能量，J； 压力容器直径。带入公式（2.10）,得： 2.4 蒸气云爆炸的冲击波损害半径 液化石油气以液态储存，当储罐破裂时，罐内的液化气体大量蒸发，并与周围的空气混合，遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸10。 蒸气云爆炸的冲击波的损害半径R可按下式计算： (2.10) 式中：E爆炸能量，J； N效率因子，冲击波能量与总能量的比率，一般N=10%； Cs经验常数，取决于损坏等级，可查表112.4。 表 2.4 损害等级表损害等级Cs/mJ设备损害人员破坏10.03重创建筑物和加工设备1%死亡于肺部伤害50%隔膜玻璃50%被碎片击伤20.06建筑物外表可修复性破坏1%隔膜破裂1%被碎片击伤30.15玻璃破裂被碎破裂击伤40.410%玻璃破碎 带入公式（2.10），得： 式中：压力容器发生物理爆炸时冲击波损害半径； 压力容器发生化学爆炸时冲击波损害半径。四川理工学院毕业设计（论文） 3 安全泄压装置设计3 安全泄压装置设计安全泄压装置是化学工业过程中必不可少的安全附件。当被保护系统内介质压力超过规定值时，泄压装置动作并向外排放介质，防止压力继续升高而导致承压设备破坏。安全泄压装置的设计应包括：安全泄压装置的设计原则，工艺设计计算，即确定安全泄压装置泄放量的确定和排放面积的确定，安全泄压装置的正确安装及注意事项。3.1 安全泄压装置的设计原则很多设计标准和文献都对安全泄压装置的设计和正确选用有规定，但均未给出详细的设计指南1213。安全泄压装置的设计原则主要包括以下几方面： （1）在操作过程中由于工艺操作条件异常、误操作、动力故障、火灾事故等不正常条件下，介质压力有可能超过设计压力的设备，均应设置安全泄压装置14，如：顶部操作压力大于0.07MPa的压力容器和顶部操作压力大于0.03MPa 的蒸馏塔、蒸发塔和汽提塔(汽提塔顶蒸汽通入另一个蒸馏塔者除外)15；往复式压缩机各段出口或电动往复泵、齿轮泵和螺杆泵等容积式泵的出口(设备本身已有安全阀者除外)；鼓风机、离心式压缩机、离心泵和蒸汽往复机的出口(仅指与机泵出口连接的设备不能承受其最高压力时)；可燃的气体或液体受热膨胀时可能超压的设备(两个切断阀之间总容积比较大的管道视同一个压力容器)；物料有可能突然超压或发生瞬时分解、爆聚、连锁反应等剧烈反应(不包括反应速度达到爆轰的设备)从而造成操作压力超过设计压力的反应器或其他设备；处理的介质为其组成处于爆炸极限范围内的混合物的设备、管道系统。 （2）加热炉的炉管不宜设置安全阀。 （3）在同一压力系统中，压力来源处已有安全泄压装置，则其余设备可不设。 （4）由于使用安全阀可以不完全损失物料，并通常可以保持工艺过程不致因其而中断等许多优点，因此应首先考虑设置安全阀。只有当安全阀不能满足工艺要求和可靠工作时，如容器内压力快速增长、对密封有更高要求、由于物料导致安全阀被堵塞、腐蚀、锈死等情况时，可采用爆破片装置或安全阀与爆破片装置的组合装置。爆破片装置不宜用于液化气体贮罐和经常超压的场所16。 （5）安全阀的型式通常采用直接载荷弹簧式安全阀。若采用非直接载荷弹簧式安全阀，则必须做到即使副阀失灵时，主阀应仍能在规定的开启压力下，自行开启并排出全部额定泄放量。3.2 安全泄压装置的工艺计算 3.2.1 计算安全阀排放能力时应考虑的共同原则 在计算安全阀排放能力时应考虑以下原则： （1）在计算安全阀排放能力时，通常应将排放气体作为实际气体而不是理想气体来处理。排放能力的计算状态均应采用排放条件下的温度、压力17。 （2）因为大多数情况下，工艺物料均为混合物，所以许多情况下，排放物料的组成会随着排放进程而改变，这会影响到排放能力的计算，应予以注意。 （3）因为所有控制阀设计时都有一定的余量，所以都应考虑其最大通过能力，而不是设计能力。并且有必要考虑某些控制动作失灵的情况18。 （4）对于“故障保持”型调节阀，应按全开状态来计算安全阀的排放能力。对于装有限位开关的控制阀，应按照没有限位阀来考虑。 （5） 当泄放排入一个密闭系统时，要采用正确的背压参数。对普通型安全阀，随着出口侧压力P0值的增大，安全阀的理论泄放量随之减少19。3.2.2 泄放量的确定首先根据操作条件、介质组成等确定所需要的各种工艺参数，再按容器、管道系统的泄放量计算确定安全泄压装置的泄放能力20。泄放量的大小应视工艺过程的具体情况而定，按可能发生的最大危险考虑，但不应机械地叠加不利因素。液化石油气储罐的安全泄放量可按有完善绝热保温层（保温材料以选绝热阻燃耐高温抗水的为好）21的安全泄放量计算公式进行计算，但考虑到使球罐更安全的运行和现场实际的应用经验，在设计中采用按无绝热保温层的计算公式，即： (3.1)式中： 容器的安全泄放量，kg/h； 在泄放压力下，液体的汽化潜热，kJ/kg； 容器受热面积，m2； 容器外直径，m； 系数,容器置于地面上时，F =1. 0。 由于液化石油气为球形容器，因此容器受热面积可按下式计算： （3.2） 代入公式（3.2），得： 代入公式(3.1)，得： 3.2.3 安全泄压装置排放面积的确定安全泄压装置的功能是保证设备或系统不超压。要达到这个目的，就必须使安全泄压装置的排放能力大于容器的泄放量，将引起超压的气体或液体介质泄放出去。液化石油气储罐安全阀的出口压力较小，其排放面积可按气体在临界条件时的计算公式进行计算，即： （3.3）式中：安全阀的最小排放面积，mm2； 气体特性参数，； 安全阀的额定泄放系数，对于全启可取 K =0.6 0.7； 安全阀的泄放压力，； 气体的摩尔质量，； 气体的压缩系数，； 泄放装置进口侧的气体温度，。 代入公式（3.3），得： 所以，根据计算结果选用规格为DN150的全启式弹簧安全阀。 3.3 安全泄压装置的安装 安全泄压装置的安装包括下面几个方面22： （1）在相邻两个或几个压力容器之间如果没有切断阀，可在最前面一个设备上设置安全泄压设施来保护下游的几个设备。 （2）安全泄放装置应设置在压力容器本体或其附属管线上容易检查、修理的部位，并应有足够的结构强度，能承受该泄放装置泄放时所产生的反力。安全阀的阀体应处于垂直方向。 （3）全启式安全阀和反拱形爆破片装置必须装设在容器液面以上气相空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上，且连接入口和管道的截面积应不小于安全阀进口截面积的总和。用于液体的安全阀出口管直径不应小于15mm。 （4）安全泄压装置与容器之间一般不得装设截止阀门，若由于特殊情况需要设置，则在容器正常运行期间截止阀门必须保证全开并加铅封或锁定，截止阀的结构和通径应不妨碍安全阀的安全泄放。为实现安全阀的在线校验，可在安全阀与压力容器之间装设爆破片装置。 （5）对易燃介质或毒性程度为极度、高度或中度危害介质的压力容器，应在安全阀或爆破片装置的排出口装设泄放管，将排放介质引至安全地点，并进行妥善处理。严禁将混合后可能发生化学反应并形成爆炸性混合气体的几种介质混合排放。 （6）泄放管应尽量作成垂直管，并在适当部位开设排泄孔，以防止雨、雪及冷凝液等积聚在泄放管内。锅炉上的安全阀排汽管底部应装设接到安全地点的疏水管。3.4 注意事项在安全泄压装置的安装过程中应注意以下几方面： （1）安全泄压装置的动作压力可按操作工况、容器的设计压力或最大允许工作压力确定，但当采用容器的最大允许工作压力时，应在图样和铭牌上注明。在安全泄压装置存在背压的情况下，容器空间的超压限度不能超过规定。 （2）容器不能承受可能出现的负压条件时，应装设防负压的泄放装置。 （3）在把多个容器看成一个容器时，只需在危险的空间设置一个泄放装置，但计算泄放装置的泄放量应把容器间的连接管道包括在内。 （4）安全泄压装置只能用来限定压力升高到给定值，而不能用来降压。对于减压系统，在考虑火灾的情况下，容器内润湿部分以上的设备材料的温度可能达到足以降低材料强度的水平。所以在这种情况下，安全阀并不能防止设备的爆破。 因此，除了设置安全阀防止一般超压外，还应采用蒸汽减压系统来保护设备。 （5）对于火灾危险类别为甲、乙、丙类的设备除按要求设置安全泄压装置以外，还应考虑设有事故紧急排放、处理设施。四川理工学院毕业设计（论文） 4 结论与建议 4 结论与建议4.1 主要结论 此设计以液化石油气储罐发生爆炸的事故进行了后果分析，并对安全泄压装置进行了安全设计。总结起来主要有以下几个方面： （1）介绍了压力容器和安全泄压装置的基本知识； （2）以液化石油气储罐为例计算了压力容器的爆炸能量、爆炸冲击波超压、冲击波影响范围和冲击波损害半径； （3）以液化石油气储罐为例从安全泄压装置的设置原则、工艺计算、安装及安装过程中的注意事项对安全泄压装置进行了设计。4.2 主要建议针对液化石油气储罐发生的事故和安全泄压装的设计提出以下建议： （1）气瓶充灌必须按规定留出气化空间，不能充装过满。 （2）当液化石油气储罐发生泄漏，在确保安全的情况下，采取措施及时消除泄漏源，控制泄漏气体扩散蔓延的方向和途径，预防泄漏气体着火和爆炸，如关闭阀门，带压堵漏，