TCCSAS 049.2-2023 石油化工企业安全泄放评估技术规范 第2部分：气液两相流安全泄放技术要求
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2024-05-26
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ICS13240
CCS C 65
团
体
标
准
T
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CCSAS0492
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2023
石油化工企业安全泄放评估技术规范
第2部分
气液两相流安全泄放技术要求
Technicals
p
ecificationfor
p
ressure-reliefassessment
of
p
etrochemicalenter
p
rises
—
Part2
Technicals
p
ecificationfor
p
ressure-reliefof
g
as
/
li
q
uidtwo-
p
haseflow
2023-12-25发布 2023-12-25实施
中国化学品安全协会 发 布
中国标准出版社 出 版
目次
前言
引言
范围
规范性引用文件
术语和定义
基本要求
泄放装置与管线设计
泄放尺寸计算
泄放物料处置系统
附录
规范性
安全泄放系统尺寸设计的流程
附录
规范性
泄放类型的确定
附录
规范性
是否发生两相流的判断方法
附录
规范性
泄放计算所需信息
附录
规范性
泄放量计算
附录
规范性
两相流泄放能力计算
参考文献
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前言
本文件按照
标准化工作导则第部分
标准化文件的结构和起草规则
的规定
起草
本文件是
石油化工企业安全泄放评估技术规范
的第部分
已经
发布了以下部分
第部分
泄放评估总则
第部分
气液两相流安全泄放技术要求
请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任
本文件由中国化学品安全协会提出并归口
本文件起草单位
中石化安全工程研究院有限公司
中石化国家石化项目风险评估技术中心有限公
司
中石化
宁波
安全科技有限公司
中石化宁波工程有限公司
本文件主要起草人
孙峰
周明川
徐伟
孙冰
姜杰
张广宇
赵健
刘迪
张帆
邢涛
钱亚 男
盛晓
尚汝松
陈萌萌
张启云
胡晓昕
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引言
压力泄放系统是保护设备免遭超压破坏的最后一道安全屏障泄放过程中物料可能是由气相或液
相组成的单相流体
也可能是气
液两相混 合流体 等相比气相流体的泄放
两相流泄放过程物料的泄
放量及相态会发生改变
这对泄放通道尺寸
泄放设备 选型与泄放 物料 处置系 统 的设计 影 响较大
因此
在开展泄放系统的设计之前
应识别泄放过程是否可能出现两相流本文件详细规定了两相流的识别
计算方法
提出了针对两相流的泄放设备选型
泄放物料处置系统设计等要求本文件拟由个部分
构成
第部分
泄放评估总则主要明确开展安全泄压设 施 泄放评 估 的范围
评估 原 则
评估方法
和评估报告编制要求
第部分
气液两相流安全泄放技术要求主要明确在安全泄压设施存在两相流工况下的基
本要求
泄放装置与管线设计
泄放尺寸计算
泄放物料处置要求
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2023
石油化工企业安全泄放评估技术规范
第2部分
气液两相流安全泄放技术要求
1范围
本文件规定了石油化工企业以及油气储存企业气液两相 流安全泄 放 评估基 本 要求
泄放装置与管
线设计
泄放尺寸计算及泄放物处置系统等方面的要求
本文件适用于石油化工企业以及油气储存企业压力容器涉及气液两相流的泄放装置设计与评估
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中
注日期的引用文
件
仅该日期对应的版本适用于本文件
不注日期的引用文件
其最新版本
包括所有的修改单
适用于
本文件
安全阀的设置和选用
石油化工可燃性气体排放系统设计规范
石油化工装置安全泄压设施工艺设计规范
钢制法兰连接泄压阀
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件
31
设定压力set
p
ressure
在使用条件下
设定的安全泄放装置开启压力
注设定压力简称定压
32
泄放量massflowrateofrelievin
g
在维持设备内的压力不超过其规定压力值的前提下
设备在单位时间内从泄放口泄放出去的流
体量
33
泄放能力relievin
g
ca
p
acit
y
在安全泄放装置处于泄放压力与泄放温度条件下的全开状态时
能够从泄放口在单位时间
单位面
积内泄放出去的流体量
34
临界充装比criticalfillin
g
threshold
发生两相流的最小初始充装体积与系统总容积之比
35
泄放体系的类型t
yp
esofreliefs
y
stem
根据泄放体系压力来源
以及泄放过程压力
温度的关系
注泄放体系的类型分为蒸气体系
气体体系和混合体系
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36
均质平衡模型homo
g
eneouse
q
uilibrium model
两相流泄放的一种理想模型
假设液相和气相混合均匀
相间无滑移
相间满足热平衡和气液平衡
37
阻塞流chokedflow
可压缩流体流经泄压装置
管道或其他装置时不受下游压力或背压影响的一种状态
注质量流率只取决于上游条件这可发生于气体
蒸气或两相流体系中
也指临界流
38
临界流压力criticalflowp
ressure
可压缩流体流经泄放装置
管道或其他装置时不受下游压力或背压影响时的流动压力
39
背压backp
ressure
安全泄放装置出口处压力
排放背压与附加背压的总和
310
泄放系数dischar
g
ecoefficient
由通过同一制造商类型的试验确定的质量通量与通过安全装置的理论上可排放的质量通量的比值
所确定的修正因子
311
超压over
p
ressure
超过安全泄放装置设定压力的压力增量
通常用设定压力的百分数表示
312
泄放压力relievin
gp
ressure
设定压力加超压
也称排放压力
4基本要求
41对于独立的压力系统
定义见
应开展非正常工况下的超压分析
确定可能导
致系统压力超出设计压力的危险工况
42应设计足够尺寸的安全泄放装置
保证所有工况下超压不超过
中第章规定
的值
43若某超压工况下所需泄压尺寸过大而无法工程实施
应通过变更工艺或设备
如改变工艺条件
提
高容器设计压力
控制泄压等
避免该超压工况出现
或者通过与安全泄放装置同等可靠性的安全仪表
系统替代安全泄放装置
44在需要安装安全泄放装置的场景
应至少有一个泄放装置的开启压力不高于压力容器的设计压
力
对于压力剧烈升高或存在反应失控危险的体系
在不影响正常运行前提下宜尽量降低设定压力
45当通过安全泄放装置的流体为处于气液混合相态或气液平衡的液相时
应按照两相流工况进行安
全泄放系统设计
46当反应
混合
分离或储运等设备中正在或可能发生放热或者放出气体的反应
存在反应失控风险
时
泄放系统设计宜考虑化学反应失控超压工况
47应设计能够满足最大瞬时泄放速率与总泄放量处理要求的泄放物料处置系统
满足气液两相流超
压工况下的泄放物料排放要求
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5泄放装置与管线设计
51针对气液两相流的泄放装置可选用安全阀与爆破片
安全阀可选类型包括弹簧直接载荷式安全
阀
平衡式安全阀与先导式安全阀
52针对气液两相流泄放
如果入口处气体质量分数低于 时
宜选用供液体
或液体 和 气体
用的
安全阀
53安全阀背压小于 设 定 压 力 的 时
宜选用弹簧直接载荷式安全阀
安全阀背压在设定压力的
之间时
宜 选 用 平 衡 式 安 全 阀
当安全阀背压大于设定压力的 时
宜选用先导式安
全阀
54当由于闪蒸或两相流而导致背压增加过大或无法预测时
宜使用平衡式或先导式安全阀
55反应失控导致系统压力快速增长时
宜选择爆破片
56系统需要的安全泄放量大而导致安全阀选型困难时
宜选择爆破片
57物料中存在腐蚀性气体或液体时
宜选择爆破片
58涉及聚合反应时
宜选择爆破片
59物料中存在固体颗粒或黏度较大时
宜选择爆破片
510安全阀应直立安装
当安全阀进出口管道上设有切断阀
且切断阀为闸阀时
阀杆应水平安装
511爆破片和爆破片
爆破片和安全阀串联 使 用时
爆破片与安全阀之间的腔体应设置排气阀
压力
表或其他报警指示器
512安全阀入口管线压力损失应不超过安全阀设定压力的
6泄放尺寸计算
61适用条件
泄放尺寸计算采用单组分气液混合物的均质平衡模型
计算适用条件如下
闪蒸流
最大累积压力下温度与临界温度比值不宜超过
最大累积压力与临界压力比值不
宜超过
多组分闪蒸流
在多组分闪蒸体系中
各组分沸程差不宜超过
冷凝流
泄压过程气体冷凝产生两相流
需采用 方程
方程等真
实气体状态方程来描述气体的状态
并考虑气体冷凝过程中释放的能量
反应失控体系
反应失控过程温升速率不宜超过
压升速率不宜超过
计算不适用液体中溶解大量气体的体系以及存在不可混溶液体的体系
如乳液聚合
62设计
/
评估流程
安全泄放系统尺寸设计的流程按附录
包括下列步骤
步骤
识别可能的超压工况
应识别装置运行时所有合理的可能异常与事故状态
以确定阀门的泄放设计工况
步骤
确定泄放管路系统入口的流体相态
步骤
计算需要的泄放量
步骤
计算泄放系统的泄放能力和压力变化
应考察进出口管道对泄放能力的影响
步骤
泄放系统设计
在设计过程中
应考察安全阀可能出现的高频颤振情况
以避免阀门
进出口管道的损坏
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63识别超压工况
631各类设备潜在超压工况的确定方法见
632两个或两个以上毫无关联的超压工况可不考虑同时发生
633导致反应失控的非正常工况
包括但不限于以下情况
错误的加料顺序
冷却失效
搅拌失效或失效后重启搅拌器
反应物污染
加料过快
加料延迟
温度过低或过高
非预期反应
浓缩或局部富集
低沸点溶剂的挥发
加热器关闭失效
循环中断
如环管式反应器轴流泵故障停等
外部火灾
64判断泄放装置入口的流体相态特征
641初步判断
6411可能产生两相流的工况如下
所有反应失控工况
表面热量输入
火灾
日照
加热介质等
工况
容器下部气体窜压工况
高温流体
高于物料沸点
窜压工况
换热器内漏工况
涉及超临界状态流体
其他可能同时出现气体与液体的场合
注
条件下
需同时满足容器内初始液位超过临界充装比
才会发生两相流
见
6412容器内流动状态类型有以下种
均质型
气泡均匀致密
一般总是发生两相流
气泡型
气泡小而分散
以较慢的速度上升
易发生两相流黏度 的物料体系倾向于
气泡型
搅混型
气泡相互结合形成大气泡
上升速 度较快相同的气相速率
搅混型的液位升高小于
气泡型的液位升高程度
故相比气泡型不易发生两相 流泄放黏度 的物料体系倾向
于搅混流
6413应判断气体或蒸气是在内部产生
如反应
还是在壁面产生
如火灾工况
夹套加热等
对于
内部产生气体或蒸气的体系
泄放过程更易产生两相流
642反应失控工况流体相态判断
6421反应失控泄放体系的类型有如下种
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蒸气体系
体系的压力主要由蒸气压产生
泄放时通过气化或闪蒸从液相中移走热量
温度与
压力上升或下降趋势一致蒸气体系为调节体系
气体体系
产生不凝性气体
例如通过化学反应或溶液解吸
并且在泄放条件下不会通过蒸
发从液体中移走大量的能量
压力下降可能不会导致温度下降气体体系为非调节体系
混合体系
在泄放条件下
系统内压力是由产生的不凝性气体和蒸气共同作用的结果混合体
系如果泄放时温度与压力上升或下降趋势一致
则为调节混合体系
混合体系如果泄 放时随着
压力下降不会导致温度下降
则为非调节混合体系
6422反应失控工况泄放计算时
应首先确定反应泄放的类型
确定反应泄放类型的试验方法按附
录确定泄放类型
6423两相流的临界充装比计算按下述规定
反应失控工况下
应确定泄放体系的类型
计算气体
蒸气通过液体表面的速率
计算产生两相流的临界充装比
采用附录 中所述算法
643外部加热
/
火灾工况流体相态判断
外部加热
火灾工况下
低黏液体产生两相流的临界充装比采用 所述算法
65计算泄放量
651反应失控工况
6511对于反应失控产生的两相流
泄放计算所需试验数据按附录
6512对于均质两相流泄放
采用附录 中所述的计算方法
6513对于非均质两相流
采用 所述的计 算方法
其中蒸气型与调节混合型结果偏保守
气体型
与非调节混合型应进一步评估是否可能出现浓缩现象与二次失控
6514对于气体型两相流泄放
应检查初始泄放后残留在容器内的物料是否可能出现浓缩现象与二
次失控
泄放装置应保护到可能的二次失控工况
652外部加热
/
火灾工况
对于外部加热
火灾工况下产生的两相流
采用 所述计算方法
66确定泄放尺寸
661一般原则
6611泄放管线系统的泄放能力计算需考虑泄放管线组件及流体阻力的影响
主要包括进 料管线
安
全阀或爆破片以及出口管线
6612用于两相流
可压缩流体的压力泄放阀
根据流体是临界流动还是亚临界流动分为两大类如
果阀嘴下游的压力小于或等于临界流动压力
将会产生临界流动
如果下游的压力大于临界流动压
力
将会产生亚临界流动
需对泄放能力采用背压校正系数
K
进行校正
6613根据
选择标准规格的安全阀及进出管口径
662泄放能力计算模型
6621简化平衡速率模型
适用于蒸气型两相流泄放能力的 计算
实际泄放能力需要根据出口
管道进行修正
计算方法按附录中
6622
法适用于气体型两相流泄放能力的计算
仅适用无摩擦流动
因此需要用
法对摩擦效应进行修正
计算方法按
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6623泄放能力计算宜采用基于均质平衡模型
的方法
计算过程见
663确定面积
6631安全装置的理论泄放能力大于实际泄放能力
应采用排放系数
K
进行校正
6632压力泄放阀上游带爆破片的装置的组合时需要进行校正
未安装爆破片时校正系数
K
爆破片与压力泄放阀组合安装且该组合无已公布的数值时校正系数
K
6633泄放面积的计算公式按附录
7泄放物料处置系统
71可燃气体排放系统设计应满足的规定
72对于无毒
无腐蚀性
不燃
不会造成公众影响或危害的物质可直接排放至大气中
排放过程应受
控
可监测
73易燃的气液两相流体不宜直接排大气
应采取完全收集
洗涤或焚烧的方式处置
74外部安全收集装置应设计具有足够的强度以承受泄放过程中产生的最大压力
75对于气液混合物应根据混合物的物理化学性质
气液比例
扩散 度
液滴尺寸
尺寸分布等选取气
液分离装置在缺乏上述信息的情况下
可通过试验或计算的方式 进行判 断
计算过程宜考虑压力降
最小流率
结污能力
腐蚀性等因素
76对于高温
含有毒物质或活性物质的泄放物宜采用淬熄池对其进行必要的冷却
稀释或活性抑制
77选择淬熄液需考虑热参数
物性
成本
安全 性
回收利用等因素一般情况下
水为最佳选择
对
于反应体系
必要时应添加反应抑制剂
抑泡剂
防冻液等
具体方案应根据试验确定
78当泄放物存在冷凝
反应
溶解等作用
或含有高浓度不凝气
多级接触或 低压时
应采用洗涤塔进
行洗涤
79火炬进料为气液混合物时
应控制液滴直径小于
不宜大于
防止形成
火雨
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摘要：
展开>>
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ICS13240CCSC65团体标准T/CCSAS0492—2023石油化工企业安全泄放评估技术规范第2部分气液两相流安全泄放技术要求Technicalspecificationforpressure-reliefassessmentofpetrochemicalenterprises—Part2Technicalspecificationforpressure-reliefofgas/liquidtwo-phaseflow2023-12-25发布2023-12-25实施中国化学品安全协会发布中国标准出版社出版目次前言...
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分类：行业资料
价格：1库币
属性：27 页
大小：1.25MB
格式：PDF
时间：2024-05-26
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