石油化工装置安全阀的配管设计

石油化工装置安全阀的配管设计

刘志杰 {1} 喻杨晨 {2}

新疆寰球工程公司 {1} 新疆 830019

中泰创新技术研究院^{2}新疆 830000

摘要：石油化工装置由机、泵、阀和不同的容器组成，根据各自的功能，通过管道将它们有机地结合起来。虽然这些设备都严格按照各自的标准进行了验收，但每年仍会发生泄漏和爆炸事故。在石油化工生产过程中，由于阀门误操作、循环水故障、停电、外部火灾等原因，导致生产系统压力超过容器和管道的设计压力，从而发生事故，石油化工装置中几乎所有的压力设备和管道都需要设置安全阀，由于安全阀不能依靠任何外界的能量和作用，所以往往作为压力设备的最后保护装置。从这个意义上说，它的作用是其他防护装置无法替代的。因此，安全阀是防止设备和管道在非正常运行时损坏的重要设施。

关键词：石油化工；设备；安全阀；管道设计；分析

1石油化工设备安全阀概述

1.1安全阀分类。

安全阀分类标准是指目前国家对安全阀的一般要求的分类，可分为四个方面。第一类是直接加载式，该类卸压阀主要依靠机械加载来克服常规重力条件的影响，实现反力卸压阀装置。带动力辅助安全阀。驱动辅助安全阀一般是指压力低于正常标准值的启动型安全阀。附加负载型安全阀。附加负载型安全阀主要通过外部能量的补充来提高压力的方式，达到安全控制使用的实际要求，在安全阀整体压力达到一定值后即可释放。先导式安全阀。先导式安全阀通过先导阀的排出介质实现安全控制功能。先导阀本身的设置应符合负载安全技术标准的要求。

1.2安全阀的设置和选择。

在石油化工装置安全阀的设置和选择过程中，应遵循一定的原则和技术原则。一些管道系统需要安全阀，以避免在异常条件下超压。部分最高工作压力在0.1MPa以上的设备需要安全阀系统，汽提塔和蒸馏塔最高工作压力在0.03MPa以上的设备需要安全阀系统，容积泵出口管区的往复式压缩机等设备需要增设安全阀；鼓风机、离心泵等往复式工作设备在连接到设备上时往往承受不了最大设计压力，此时需要特殊的安全阀设备。有些生产过程中会出现液体受热膨胀等现象，此时有超压的危险，要加装安全阀设备。石油化工装置安全阀的选择应考虑管道内部的操作空间、稳定性、压力和严密性。综合考虑诸多因素，科学选择安全阀对提高石化装置安全阀配管设计水平具有重要意义。一般来说，安全阀可以适应各种低粘度流体，并选择先导式安全阀为主的设计模式。如果是易燃、易爆或有毒介质，则需要选择弹簧式安全阀的设计方式，通过释放介质排入安全区域。排放不可压缩流体时，应考虑安全阀的安全范围，对于某些可压缩流体，应选择全启动安全阀设备。

2安全阀的选择

在安全阀的选择上，根据不同压力容器系统和管道系统的运行工况、负荷特性、严密性、背压、安全泄放量等客观因素进行综合评价，科学合理地选择安全阀的型式。首先，安全阀更适用于低粘度、清洁无颗粒液体的生产设备，在石油化工生产设备中，一般使用的安全阀是先导式和弹簧式安全阀。如果是易燃、易爆和有毒介质流动的液体，则需要使用弹簧式安全阀，并在安全的地方进行介质排放。如果是蒸汽或压缩空气，则使用打开的弹簧加载安全阀。如果要排出的液体是不可压缩的液体，如水或油，那么可以选择使用微开式安全阀，也可以选择使用全开式安全阀。全开安全阀还可以排放可压缩流体，如蒸汽和其他气体。如果介质有一定程度的腐蚀，那么在一定程度上会影响安全阀弹簧的正常工作，可以选用平衡波纹管式安全阀，但这种泄压阀不适合盛装焦粉、重质石油馏分和蜡等流体，波纹管在使用过程中可能受到污染甚至损坏。带有扳手的安全阀可用于蒸汽和空气排放，扳手可用于提升板。如果工作场所对安全阀的密封性要求较高，那么可以选择使用先导式安全阀，先导式安全阀也可以用于排量较大、直径较大的高压系统。

3石油化工装置安全阀配管设计

3.1安全阀进口配管设计。

在石油化工装置安全阀进口管线的配管设计中，重点是满足安全阀运行稳定可靠和安全阀开启速度满足两个标准。通常，当安全阀进口管的阻力降超过标准值时，会使石化压力容器内的压力升高，因此，安全阀进口管内介质的不稳定流动会导致安全阀的振动和抖动，影响安全阀的安全性和稳定性。因此，为了改善这一问题，在管道设计中可以从安全阀出口管径、压力等方面进行考虑。

3.1.1安全阀入口管压力。

为解决石油化工装置安全阀的振动问题，提高安全阀运行的安全性、稳定性和可靠性，在管道设计中应做到以下几点：，科学调整安全阀进口管线，确保压降小于安全阀设定压力值的3%。其次，为了实现安全阀对石化装置压力的有效控制，安全阀应安装在装置出口管道的上游或高于出口管道的压力容器顶部，并在符合相关规定的基础上，尽最大努力缩短安全阀配管。第三，为了减小阻力降，在安全进口管上采用了长半径弯头。第四，石油化工装置安全阀的出口直径允许接近安全阀的进口直径，但在直径调整过程中，出口直径不应超过安全阀进口直径三级以上。第五，安全阀的配管设计需要特殊处理，如特殊环境下安全阀进口配管应采用适当的辅助设备或优化策略。

3.1.2泄压阀进口管直径。

微开安全阀开度、中开安全阀开度和全开安全阀开度是石化装置安全阀开度的主要形式。因此，应根据安全阀开启方式的不同，科学设计安全阀出口管线的直径。石油化工液体系统设备中安装的安全阀通常采用“微开”方式开启，开启高度不大于流道直径的1/40～1/20。因此，对于这种装置的安全阀出口管的设计，有关人员根据具体要求计算安全阀的出口直径。在大型石化生产过程中，石化装置的安全阀多为全开式安全阀，全开式安全阀的开启高度大于流道直径的1/4，管道面积必须大于流道面积。因此，在安全阀配管设计中，不仅要选择合适的进口管径，还需要考虑安全阀配管的进口面积。

3.2泄压阀出口管道的管道设计

3.2.1泄压阀出口管道压力。

为了实现安全阀稳定可靠的运行，在石油化工安全阀出口管线的设计中应综合考虑“背压值”。通常，当安全阀出口管道的背压值高于安全阀的额定压力值时，会或多或少地影响整个装置系统，管道运行不稳定。因此，背压的计算对于实现管道压力的有效控制具有十分重要的意义。由于石油化工减压装置中经常出现背压值，其受介质流动状况的影响很大。因此，有必要考虑安全阀的开启方式、管径设计、管道敷设方向等。同时保证管道背压不大于安全阀整定压力的10%。

3.2.2泄压阀出口管径。

石化生产的特殊性决定了装置安全阀开启后出口管线介质排放控制的重要性。因此，要实现对出口管道介质排放的严格控制，就必须准确、科学地确定安全阀的出口管道直径。一般情况下，安全阀出口管的直径必须大于安全阀进口管的直径，并且必须满足出口管的总排放能力。此外，还应科学处理泄压阀出口管道的细节，包括泄压阀的管道曲率、管道位置等。例如，在应力作用下，石化装置的安全阀损坏。因此，科学设计排水方式，优化管道设计是十分必要的。

4结论

安全阀作为石油化工生产中压力装置和管道的最后一道保护屏障，对企业的安全生产有着重要的影响和作用。因此，石油化工装置安全阀配管设计必须引起高度重视，避免因安全阀配管设计不合理而引发安全事故。安全阀配管的合理设计是保证安全阀正常运行的前提。

参考文献：

[1]高光虎.石油化工装置安全阀的配管设计标准研究[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(21):3-4.

[2]李楠.石油化工装置安全阀的配管设计研究[J].广东化工,2017,44(04):110-111.

[3]刘泼.石油化工装置配管设计及细节问题阐述[J].化工设计通讯,2017,43(02):73-74.