压力容器安全泄放量计算

序号名称符号计算公式（或来源）数值单位1安全阀型号A28H-16 DN15 开启压力1.05MPa 2压力容器进口管内径d 按设计图
20.00mm 3压力容器进口管内气体流速ν给定
12.00m/s 4容器设计温度T1给定
100.00℃5容器设计压力P
1.10Mpa 6０℃、１个气压下气体密度ρ1查表
1.29kg/m 37安全阀整定压力p s 给 定
1.05Mpa 8在50℃、1.0MPa下的气体密度ρρ1X（psX1.1+0.1)X273/(0.1X(273+T1))11.88kg/m 39常数给定
0.0028310压力容器安全泄放量Ws 1Ws 1=0.00283ρνd 2161.33kg/h 11安全阀的公称通径DN
15mm 12安全阀的排放压力（绝压）p d p d =1.1P s +0.1 1.26Mpa 13安全阀最小流道直径d 1按设计图
10.00mm 14安全阀开启高度h 制造厂型号给定 2.50mm 15安全阀的最小排气截面积A A=πd 12/4
78.50mm 216气体摩尔质量M 查表
29.00kg/kmol 17设计温度T T1+273.3
373.30K 18压缩系数Z 查表(图4）
1.0019气体特性系数C 查《压力容器安全技术监督规程》附表5-1356.0020排放系数K 给定
0.6021安全阀排放量Ws Ws=7.6×10-2CKAp d （M/ZT）
1/2
445.76kg/h 22结论 W S >Ws 1 安全安全阀计算
（按《压力容器安全技术监察规程》计算）
压力容器安全泄放量的计算
安全阀排放能力计算。

超压泄放装置计算例题新《容规》中3.4设计文件一节，对压力容器安全泄放提出了更明确的计算要求。

但现状是因超压泄放装置计算条件的多样性，设备人员对工艺参数选择的生疏，所以每次计算都象是一次重新入门。

本文结合多年来的设计实践，编制了相应的软件与实例，力求能帮助容器及管道专业设计人员熟悉计算过程，提高设计质量和效率。

对手工或权威电算也有提示、校对和协助作用。

例1：一空气储罐最高工作压力为0.8MPa，工作温度为30℃，进口管为φ57x3.5，确定安全阀尺寸。

解：根据题意：介质：空气—查得参数：k=1.4，C=356，M=28.96，Z=1选用全启式安全阀，排放系数K取0.7（在0.6~0.7范围可选）工作压力Pw=0.8MPa，设计压力取 P=1.1Pw=0.88 MPa出口侧压力p0（绝压）：0.103MPa（近似为0.1 MPa）pd-安全阀泄放压力（绝压）：Pd=1.1Pw+0.1+0.1P=1.068 MPa (GB150附录B4.2.1)泄放温度取30℃,（本例取与工作温度相同）此温度下的密度ρ= 121.87 * M * Pd / Tk=12.44kg/m3进口管为φ57x3.5(d=50mm) ，进气流速选：15 m/s.1）计算安全泄放量：(按压缩气或蒸气公式(B1)计算)Ws=2.83x10-3ρνd2 =0.00283x12.44x15x502=1320.2 kg/h （B1）2）计算安全泄放面积：确定气体的状态条件P0/Pd=0.103/1.068=0.0936（2/（k+1））k/(k-1)= （2/（1.4+1））1.4/(1.4-1)=0.53∵P0/Pd<（2/（k+1））k/(k-1)是属于临界状态条件，∴安全泄放面积A按（B5）计算A≥Ws/（0.076CKPd（M/Z/T）0.5）（B5）=1320.2/（0.076 x356 x0.7 x1.068x（28.96/1/303）0.5）=211.12mm23）选用安全阀规格及整定压力：选用带板手全启式安全阀的喉径应：d0≥（A/0.785）1/2=（211.12/0.785）1/2=16.4mm查安全阀样本接近并大于16.4mm的喉径为20mm，入口的公称管径为DN32∴选用公称直径DN32的全启式带板手安全阀。

压力容器的安全附件是为使容器安全运行而装设的一种附属装置。

通常不仅把能自动泄压的装置称为附属装置，如安全阀、防爆片等当作安全附件，而且也把一些显示设备中与安全有关的参数计量仪器，如压力表、液面计等也作为安全附件，因为这些装置可使操作人员及时了解设备运行情况，发现不安全因素，以便采取措施，预防事故发生。

压力容器常用的安全附件有压力表、液面计和安全泄压装置。

压力表是用来测量容器内介质压力的仪表。

在压力容器中，大部分使用弹簧管压力表，。

在高压气瓶上如氧气瓶和乙炔瓶应采用专用的压力表，而在一些工作介质具有腐蚀性的容器中，也有使用薄膜压力表的。

在低压容器上则用U 型压力计。

一、液面计液面计只在个别压力容器上应用，如盛装易燃或者剧毒、有毒介质的液化气体的容器上，装置板式玻璃液面计或者自动液面指示器。

液面计或者液面指示器上应有防止泄漏的装置和防护罩。

有的容器需要控制温度，必须装设温度测量或者自动控温仪表，防止超温。

以上这些是保证压力容器安全运行的安全附件，均应定期检查，保证其精确度和安全可靠性。

二、安全泄压装置(一) 安全泄压装置的作用及其设置原则压力容器是按预定的使用压力设计的，它的壁厚只能允许承受一定的压力，即所谓最高使用压力，在这个范围内容器可安全运行，超过这个压力，容器就可能遭到破坏。

由于种种原因，压力容器在运行过程中往往浮现超压。

如压力来自容器外的压力容器，输入气量大于输出气量时，使气体密度增大，压力升高；减压阀失灵或者操作失误，高压气体直接进入容器而造成超压；装液过量或者受热温度升高，器内液体膨胀，压力剧增；容器内介质的化学反应使压力增高等等。

1．安全泄压装置的作用安全泄压装置就是防止超压，保证压力容器安全运行的一种保险装置。

当容器在正常压力工作时，它保持密闭不漏，而当容器压力超过规定时，就能把器内的气体迅速排出，使容器内的压力始终保持在最高许用压力范围以内。

它不仅有这一主要功能，还有报警作业。

在开放排气时，气体流速较高，可发生较大的声响，成为超压的报警信号。

２０２３，３３（６）王绪建　外部火灾事故工况下安全泄放量计算 王绪建：高级工程师。

２０１２年３月华东理工大学化学工艺专业硕士毕业。

现从事化工工艺包开发及化工技术管理工作。

联系电话：１８５２３１２３７１８，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｎｔｓ２０＠ｏｕｔｌｏｏｋ ｃｏｍ外部火灾事故工况下安全泄放量计算王绪建 重庆紫光国际化工有限责任公司　重庆　４０１２２０摘要　使用安全阀、爆破片是化工生产装置有效控制安全风险的重要手段之一。

事故工况下，安全泄放量的正确计算是安全阀、爆破片正确计算、选型和使用的前提。

该文重点对外部火灾事故工况下，盛装液体、气体（蒸汽）的四类典型容器（卧式、带裙座立式、不带裙座立式、球型）安全泄放量的计算进行了说明。

以上四类容器受热润湿面积可运用不同形状（圆柱体、球体、旋转椭球体、圆等）的表面积公式进行计算。

对于液体容器，外部火灾传入的热量通过容器内的润湿面积使内部物料气化，其安全泄放量的计算与受热润湿面积、容器外壁校正系数、危险系数和泄放条件下的汽化热有关。

对于正常工况下容器内的介质物性状态为气体、蒸汽或超临界流体，但在泄放条件下为全气相的情况，安全泄放量的计算与受热润湿面积、金属壁温、泄放温度、泄放压力和分子量等因素有关。

关键词　安全阀；爆破片；安全泄放量；外部火灾中图分类号：ＴＱ０５３ ２ 文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－６２４７．２０２３．０６．０１１ ２０２０年，国务院安委会印发了《全国安全生产专项整治三年行动计划》，多地要求化工生产企业对在役化工装置进行安全设计诊断。

在相关工作推进中发现，有些化工生产企业在装置设计建设或对装置进行改造时，对独立压力系统事故工况的判断和安全泄放装置的计算与选型存在缺失、错误的情况，给安全生产埋下了隐患，阻碍了安全生产的高质量发展。

化工装置中，为了防止人的误操作、设备设施故障、物料累积、能量变化、化学反应失控、外部火灾等引起系统压力过高而发生安全事故，应设置防止超压用的安全泄放装置，使系统及时将风险泄放到可接受风险的区域，并及时控制，防止风险进一步扩大。

安全阀计算
设备名称：
图号：
安全阀计算
一、压力容器安全泄放量W S′的计算
W S′＝2.83×10-3ρυd2㎏/h
=2.83×10-3×1.8×10×8002
=32601㎏/h
式中：W
′—压力容器安全泄放量,㎏/h;
S
d—压力容器进口管内径,㎜;
υ—压力容器进口管内流速,υ=10m/s;
ρ—泄放压力下的介质密度,ρ=1.8kg/m3
二、安全阀排放能力W S的计算
选用安全阀型号:A48Y-16DN300; 喉径d1=200㎜。

Ws= 5.25×KP d A kg/h
= 5.25×0.70×0.4×31400
=46157kg/h
式中: Ws—安全阀排放能力，kg/h；
P d—安全阀排放压力（绝压）P d=1.05×0.3+0.1MP a=0.4 MP a；
A—安全阀最小排放面积A=0.785d t2=0.785×2002=17671 mm2。

K —排放系数，近似取K=0.70
三、比较
W S＝46157kg/h＞W S′＝32601㎏/h 故安全
安全阀计算参考资料
1、国家质量技术监督局：《固定式压力容器安全技术监察规程》
2、GB/T150-2011《压力容器》
3、《化工管路手册》化学工业出版社
4、《石油化工基础数据手册》。

重庆四联1750m3LNG子罐安全阀设计计算书设计：日期：校核：日期：审核：日期：批准：日期：张家港中集圣达因低温装备有限公司2010年3月一、 简化计算模型1750m 3LNG 子母罐是由7个250m 3子罐和1个外罐组成，夹层空间充满珠光砂，作为绝热保护层。

为了计算方便，现简化模型如下：外罐看作是绝热保护层的外缘（直径为14450mm ），绝热保护层的厚度取 1.1米，7个子罐可看作是一个大的圆柱内罐（直径为12250mm ），内罐总的高度取子罐的容器高度（为25260mm ），内外罐底部夹层珠光砂（绝热保护层）厚度也取1.1米，采用保守计算的办法，假设火焰可烘烤到储罐的整个外表面，可不考虑混凝土基础平板对储罐的隔热作用。

二、 液化气体压力容器的安全泄放量的计算 计算根据GB150附录B 和《容规》附件五的规定：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为：W S =qAr t δλ)650(61.282.0 =6.4651.139.97309.0)138650(61.282.0×××+= 102 Kg/hW S ┈压力容器安全泄放量Kg/ht ┈泄放压力下介质的饱和温度℃；t=-138℃λ┈常温下绝热材料的导热系数KJ/(m ·h ·℃)(按JB/T9077-99选取) λ=0.025W/ (m ·K)=0.09KJ/( m ·h ·℃) A r ┈容器受热面积：A r =πD 0h 1=973.39m 2其中：D 0┈内容器外直径m ：假设D 0=12.266mh 1┈容器最高液位m ；假设h 1=25.26mδ┈容器保温层厚度；δ=1.1mq ┈在泄放压力下液体的汽化潜热kJ/kg ；q=465.6KJ/Kg 全启式安全阀的整定压力为0.46MPa三、 当子罐的排放气体可达成饱和蒸气时，所需安全阀的喉径计算当P d ≤10MPa 时,安全阀排放面积: A 1=W S5.25Kp d=56.43 mm 2 式中：K ┈安全阀额定泄放系数；取K=0.6（全启式安全阀）P d ┈安全阀泄放压力；P d =1.03×0.46+0.1=0.5738MPa （绝压） 则安全阀喉部直径必须满足 对全启式安全阀 h ≥14 dtA=0.785 dt 2dt 2=71.9 mm 2 dt= 8.5 mm四、 当子罐安全阀排出的是气体时，所需安全阀的喉径计算因PdPo =5738.01.0=0.174 (12+k )k/(k+1)=0.543 临界条件: PdPo≤(12+k )k/(k+1) A=ZTM CKPd X Ws/106.72-=27.58 mm 2k —气体绝热系数;k=1.315C —气体特性系数;C=5201112-++k k ）k k （=348.38K —排放系数;全启式安全阀K=0.6 M —气体摩尔质量Kg/Kmol;M=16Kg/Kmol Z —气体在操作温度压力下的压缩系数;Z=0.72 T —气体的温度K;T=135K 则安全阀喉部直径必须满足对全启式安全阀 h ≥14 dtA=0.785 dt 2dt 2= 35.1 mm 2 dt= 5.93 mm因此现选用DN100的安全阀，完全可满足安全排放要求。

安全阀计算实例安全阀系压力容器在运行中实现超压泄放的安全附件之一，也是在线压力容器定期检验中必检项目。

它包括防超压和防真空两大系列，即一为排泄容器内部超压介质防止容器失效，另一方面则为吸入外部介质以防止容器刚度失效。

凡符合《容规》适用范围的压力容器按设计图样的要求装设安全阀。

一．安全阀的选用方法a）根据计算确定安全阀.公称直径.必须使安全阀的排放能力≥压力容器的安全泄放量b）根据压力容器的设计压力和设计温度确定安全阀的压力等级;c）对于开启压力大于3MPa蒸汽用的安全阀或介质温度超过320℃的气体用的安全阀,应选用带散热器(翅片)的形式;d）对于易燃、毒性为极度或高度危害介质必须采用封闭式安全阀,如需采用带有提升机构的,则应采用封闭式带板手安全阀;e）当安全阀有可能承受背压是变动的且变动量超过10%开启压力时,应选用带波纹管的安全阀;f）对空气、60℃以上热水或蒸汽等非危害介质,则应采用带板手安全阀g）液化槽(罐)车,应采用内置式安全阀.h）根据介质特性选合适的安全阀材料:如含氨介质不能选用铜或含铜的安全阀;乙炔不能选用含铜70%或紫铜制的安全阀.i）对于泄放量大的工况,应选用全启式;对于工作压力稳定, 泄放量小的工况,宜选用微启式;对于高压、泄放量大的工况, 宜选用非直接起动式,如脉冲式安全阀.对于容器长度超过6m的应设置两个或两个以上安全阀. j）工作压力Pw低的固定式容器,可采用静重式（高压锅）或杠杆重锤式安全阀.移动式设备应采用弹簧式安全阀.k）对于介质较稠且易堵塞的, 宜选用安全阀与爆破片的串联组合式的泄放装置.l）根据安全阀公称压力大小来选择的弹簧工作压力等级. 安全阀公称压力与弹簧工作压力关系,见表1m）安全阀公称压力PN与弹簧工作压力关系表表1PN弹簧工作压力等级1.60.06～0.1>0.12>0.16～0.25>0.25～0.4>0.4～0.5>0.5～0.6>0.6～0.8>0.8～1.0>1.0～1.3>1.3～1.62.5>1.3～1.6>1.6～2.0>2.0～2.5只能用于大于1.3MP6.4->1.3～1.6>1.6～2.0>2.0～2.5>2.5～3.2>3.2～4.0>4.0～6.4只能用于大于1.3MPa10>4～5>5～6.4>6.4～8>8～10只能用于大于4.0MPa安全阀应动作灵敏可靠,当到达开启压力时,阀瓣应及时开启和完全上升,以顺利排放;同时应具有良好的密封性能,不仅正常工作时保持不漏,而且要求阀瓣在开启复位后及时关闭且保持密封;在排气压力下阀瓣应达到全开位置,无震荡现象,并保证排出规定的气量。

(一)安全泄压装置与安全泄放量当压力容器超过了其最高使用压力，容器就有可能因过渡的塑性变形而遭到破坏，并会由此造成恶性重大事故。

安全泄压装置就是为保证压力容器安全运行，防止它发生超压的一种保险装置。

它的性能是正常时不漏，超压时排气，使容器内的压力始终保持在最高许用压力的范围之内。

1.安全泄压装置的作用及其设置原则压力容器是一种承受压力的设备。

但是每一个压力容器都是按预定的使用压力进行设计的，所以它的壁厚只能允许承受一定的压力，即所谓最高使用压力。

在这个压力范围内，压力容器可以安全运行，超过这个压力，容器就有可能因过度的塑性变形而遭到破坏，并会由此造成恶性重大事故。

①压力容器超压的可能性：由于种种原因，压力容器在运行中，常常存在超压的可能：即内部压力超过规定的使用压力，这种现象常见于：1)压力来自器外的压力容器：输入气量大于输出，容器气体密度增大，压力增高(出口堵塞)；2)通过减压阀使用较高压力的气体的压力容器：减压阀失灵，操作失误。

使高压气体直接进入；3)盛装液化气体的压力容器：装液过量，意外受热；4)由于介质的化学反应而产生的气体的压力容器：物料控制不当(过量或杂质)；5)贮装易于发生聚合反应的气体的压力容器：贮存时间过长，未加阻聚剂，混入促进聚合反应的杂质；6)用于制造高分子聚合物的高压釜：原料、催化剂使用不当或操作失误，致使单体物料发生爆聚，产生过量的热。

②作用：安全泄压装置就是为保证压力容器安全运行、防止它发生超压的一种保险装置。

它的性能是(正常时不漏，超压时排气)使容器内的压力始终保持在最高许多压力的范围内。

实际上，安全泄压装置除了具有把容器内过高的压力自动地降低这样一种主要功能外，还有自动报警的作用。

因为当它开放排气时，由于气体的流速较高，常常发出较大的响声，成为容器内压力过高的音响讯号。

③安全泄压装置的设置原则压力容器应根据以下的原则设置安全泄压装置：1．在连续的操作系统中，如果装置有工作压力相同的多个压力容器，而气体压力在每个容器内不会自行升高者，可以按同压力的系统在连接管道或其中的一个容器上装设安全泄压装置。

各种事故工况下全阀泄放量的计算1、阀门误关闭a 、出口阀门关闭，入口阀门未关闭时，泄放量为被关闭的管道最大正常流量。

b 、管道两端的切断阀关闭时，泄放量为被关闭液体的膨胀量。

此类安全阀的入口一般不大于DN25。

但对于大口径、长距离管道和物料为液化气的管道，液体膨胀量按式(公式一)计算。

c 、换热器冷侧进出口阀门关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算，计算公式一。

d 、充满液体的容器，进出口阀门全部关闭时，泄放量按正常工作输人的热量计算。

按公式一计算液体膨胀工况的泄放量:()p l C G H B V ⋅⋅=/ （公式一）V -体积流量，h m /3；B -体积膨胀系数，℃/l ；H -工作条件下最大传热量，h J /k ；l G -液相密度，3/m kg ；p C -定压比热，()℃kg kJ /2、循环水故障a 、以循环水为冷媒的塔顶冷凝器，当循环水发生故障(断水)时，塔顶设置的安全阀泄放量为正常工作工况下进入冷凝器的最大蒸汽量。

b 、以循环水为冷媒的其它换热器，当循环水发生故障(断水)时，应仔细分析影响的范围，确定泄放量。

3、电力故障a 、停止供电时，用电机驱动的塔顶回流泵、塔侧线回流泵将停止转动，塔顶设置的安全阀的泄放量为该事故工况下进入塔顶冷凝器的蒸汽量。

b 、塔顶冷凝器为不装百叶的空冷器时，在停电情况下，塔顶设置的安全阀的泄放量为正常工作工况下，进入冷凝器的最大蒸汽量的75%。

c 、停止供电时，要仔细分析停电的影响范围，如泵、压缩机、风机、阀门的驱动机构等，以确定足够的泄放量。

4、不凝气的积累a 、若塔顶冷凝器中有较多无法排放的不凝气，则塔顶设置的安全阀的泄放量与“循环水故障”规定相同。

b 、其它积累不凝气的场合，要分析其影响范围，以确定泄放量。

5、控制阀故障a 、安装在设备出口的控制阀，发生故障时若处于全闭位置，则所设安全阀的泄放量为流经此控制阀的最大正常流量。

b 、安装在设备入口的控制阀，发生故障时若处于全开位置时:(1) 对于气相管道，如果满足低压侧的设计压力小于高压侧的设计压力的2/3，则安全阀的泄放量应按式(公式二)计算:()()2/121/3.3171T G P C C W g h v v -= (公式二)W -质量泄放流量，h kg /；1v C -控制阀v C 值；2v C -控制阀最小流量下的v C 值；h P -高压侧工作压力，Mpa ；g G -气相密度，3/m kg ；T -泄放温度，K如果高压侧物料有可能向低压侧传热，则必须考虑传热的影响。

反应器反应失控工况下泄放量计算方法在化工工程中，反应器是重要的设备之一，用于进行化学反应。

然而，由于各种原因，反应器可能会发生失控的情况，例如过高的温度或压力，进料过剩或催化剂中毒等，这些都可能导致反应发生运行失控。

当反应器发生失控时，需要进行泄放措施，以防止事故的发生。

本文将介绍反应器反应失控工况下泄放量的计算方法。

反应器失控工况下发生泄放，需要考虑以下几个关键因素：1.反应器的尺寸和容积。

2.反应器内的工作物质。

3.失控工况下的泄放压力和温度。

4.泄放装置的类型（如阀门、泄放管道等）。

首先，需要对失控工况下的泄放压力和温度进行估算。

这可以通过分析反应器失控的原因和特点来进行。

例如，如果是因为反应过程中产生了过高的压力而导致失控，那么泄放压力应该略高于反应器中的最高工作压力。

而如果是因为反应温度超过了正常工作范围而导致失控，那么泄放温度应该略高于反应器中的最高工作温度。

其次，需要计算出泄放量。

泄放量可以通过两种途径进行计算：物料平衡和工艺模拟计算。

物料平衡方法是通过考虑反应物和产物在反应器中的质量变化来计算泄放量。

假设反应器中的反应物A转化为产物B，以及通过泄放装置的泄放物C。

通过对A、B和C的物质平衡方程进行建立和求解，可以得到泄放物C的质量，并进一步转换为泄放量。

工艺模拟计算方法是使用计算机软件进行反应器的数值模拟，以了解反应器在失控工况下的行为。

首先，需要建立反应器的数学模型，包括质量和能量平衡方程，以及适当的反应动力学方程。

然后，通过输入失控工况下的初始条件和参数，运行模拟计算程序，获得反应器内物质浓度和温度的时变曲线。

最后，通过分析曲线，可以确定泄放物的生成速率和泄放量。

无论采用哪种方法，都需要准确地估算反应器反应失控工况下的相关参数，例如反应器的峰值压力和温度，反应物的浓度和性质，以及泄放装置的特性等。

此外，还需要在计算过程中考虑安全因素，例如引入安全系数，以及选择适当的压力容器和泄放装置等。