SY/T 10043-2002 泄压和减压系统指南

ICs75.180.10
E09
备案号：10486一2002 SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T10043.-2002代替SY/T4812-92
泄压和减压系统指南
Guide for pressure-relieving and depressuring systems

2002-05-28发布2002-08-01实施
国家经济贸易委员会发布

1.1范围
本标准适用于压力泄放和蒸汽减压系统。提供的资料是用来帮助选择最适用于各种装置在出现危
险情况时的泄压和减压系统。本标准的目的是补充API RP520I炼油厂压力泄放装置的尺寸确定、
选择和安装第一部分尺寸确定和选择（第五版）所规定的作法，以便确立一个设计依据。
本标准为分析超压的主要原因、确定单项释放量以及选择和设计诸如容器、火炬和放空塔在内的
处理系统提供了指南。
在本标准5.4.1中提出了与泄压系统有关的管线资料。但是，实际管线应按照ASM正（美国机械
工程师学会)B31.3或其他适用的规范进行设计。
健康危险与压力泄放设备的操作可能有关。特殊风险的讨论超出了本标准的范围。
1.2参考文献（略）
1.3术语和定义
本标准在1.3.1一1.3.37中给出了使用与泄压系统有关的术语词汇的定义。许多术语和定义取自
API RP520I和ASME PTC25。
1.3.1
压力蓄积值accumulation
压力泄放装置进行排放时，超过容器最大允许工作压力的压力增量；压力蓄积值用压力单位或百
分数表示。最大允许压力蓄积值是根据操作和火灾意外事故适用标准确定的。
1.3.2
大气排放atmospheric discharge
蒸气和气体通过压力泄放和诚压装置排向大气。
1.3.3
背压back pressure
由于排放系统内的压力而导致在压力泄放装置出口处存在的压力。背压可能是恒量或变量，背压
是叠加背压和积聚背压之和。
1.3.4
平衡式压力泄放阀balanced pressure relief valve
弹簧加压式泄放阀的一种，它可使背压对泄压阀的操作特性的影响降低到最低程度（见API RP520I)。

1.3.5
泄放压差blowdown
压力泄放阀的设定压力与关闭压力之差，用设定压力的百分数或用压力单位表示。
1.3.6
积聚背压built-up back pressure
当一个或多个压力泄放装置打开之后，由于介质的流动而在排出汇管中建立起来的压力增量。
1.3.7
爆破压力burst pressure
引起爆破片装置动作的人口静压。

2.1概述
本章讨论炼厂设备超压的主要原因并为装置设计提供指南，以尽量减少这些原因所造成的影响。
超压是由于物料和能量的正常流动出现不平衡或异常造成的，超压将引起物料或能量，或二者在系统
某部分积聚。因此，分析超压原因和超压大小时，对工艺系统中物料和能量平衡进行研究，是一项重
要而复杂的工作。
对于每一个工艺系统，本章所述原理的应用都是不同的。虽然，本标准已努力能包含所有主要情
况，但读者注意不要把所描述的超压条件认为是仅有的超压原因。本标准所提供的超压处理方法只能
作为建议。在系统设计时，应考虑到在各种工作条件下系统中可能构成危险的任何情况。安装压力泄
放装置是为了保证系统或其中任何一部分中的压力避免超过最大允许蓄积压力。
2.2判断超压的准则
如果超压原因之间不存在工艺或机械或电气之间的联系，或如果可能相继发生超压的原因所间隔的时间很长，足以对它们进行单独的分类，那么包括外部火源在内的超压原因都被认为是独立的。如
果这些原因是独立的，那么能引起超压的两个或多个同时发生的情况将不假定。
操作者的失误是超压的潜在根源。
本章所述作法应该和良好的工程判断结合起来应用，并应全面考虑联邦政府、州、地方政府的条列和法则
此外，某些泄放方案要求安装高度完善的保护性仪表系统，以防止超压和（或）超温。如果采用
该方案，保护性仪表系统至少应和压力泄放装置系统一样可靠，而且只有当压力泄放装置不能使用
时，该系统才能使用。
事故安全装置、自动启动装置和其他常规的控制仪表不能代替压力泄放装置作为单个工艺设备的
保护。然而，在设计一个泄放系统的某些单元时，例如泄放汇管、火炬和火炬头，可假定仪表系统中
合适的仪表反应百分率，其值可根据冗余度、维修周期和其他影响仪表可靠性的因素进行计算。
2.3可能的超压原因
2.3.1概述
压力容器、热交换器、操作设备及管系是按照承受的系统压力设计的。设计是根据()操作温
度下的正常操作压力；(b)可能发生的机械荷载任何组合的影响以及不同作业间差值的影响；()压
力泄放装置的设定压力。工艺系统设计者必须确定最小释放量以防止设备中的压力超过最大允许蓄积
压力。本章2,3,2~2.3.16列举的主要超压原因可作为制定通常可接受的安全措施的指南。
2.3.2容器出口关闭
当装置运行时，若一个压力容器出口的截断阀误操作关闭，容器内的压力可能会超过最大允许工
作压力。如果出口截断阀关闭就可能引起超压，除非管理程序控制阀门的闭合，如安装锁定装置或锁
紧器，否则需要安装压力泄放装置。应考虑每一个控制阀可能的非正常动作，一般来说，在串联容器
出口上省略截断阀可以简化压力泄放的要求。
对于系统能力设计，可以假定：控制阀始终保持在正常操作位置下操作，该阀通常是开启的，在
出现故障时也能起作用且不受主要故障原因的影响。其他信息参见3.10.4。

3.1超压的主要原因
确定由各种超压原因引起的单项释放量的依据，将以一般要考虑的问题和专门建议的形式在本节
中提出。在各种情况下，要应用良好的工程判断能力，而不盲目地拘泥于这些建议。所得的结果应在
经济上、操作上以及机械性能上都是可行的，但无论在任何情况下，都应把装置及其操作人员的安全
放在首位。
表2列出了可能需要超压保护的一些常见的情况。表2建议的最大泄放能力并不全面或完整，它仅作为一种推荐的指导原则。本章的其他部分将提供更详细的分析。

3.2超压原因
确定需要泄放的液体或蒸气量是根据输入的净能量推算出来的。两种能量输入最普避的形式就是
(a)热输入即通过汽化或热膨胀过程引起的间接压力输入和(b)来自高压源引起的直接压力输入。
超压可能由其中一个或两个原因引起。
单项释放量的峰值就是为了保护设备所必须释放的最大流量。以免任何一种原因引起超压。两种独立的故障问时发生的可能性是很小的，通常不需考虑。
3.3压力、温度及组分的影响
为确定各种释放量应考虑温度和压力，因为它们影响液体和蒸气的体积及组分特性。当液体被加热时将产生蒸气。由于在固定的空间内压力的增加以及连续流进流出设备的物流焓值改变着平衡条件，因而产生的蒸气量随着平衡条件的改变而变化。在许多情况下，一定体积的液体可能是由许多沸点不同的组分组成的混合物。在泄压条件下，没有达到其临界温度的液体因吸热产生的蒸气多为低沸点组分。随着吸收的热量不斯增加，较重的组分将会陆续汽化。最后，如果吸收足够的热量，最重的组分也会汽化。
在泄压过程中，应研究不同时间间隔内蒸气量及分子质量的变化，以便确定释放量峰值及蒸气的组分（见API RP520I)。时间间隔的变化也可能影响到进口物流的组分，这还需作进一步的研究。

释放压力有时可超过系统中组分的临界压力（或假临界压力）。在这种情况下，为了计算系统流体的密度一温度一焓之间的关系，必须考虑确定压缩系统的修正值。如果超压是由于进口物流过量而引起的，那么超出的物流量应该在进口焓值等于出口焓值时所确定的温度下泄成掉。
在没有其他物流进出的系统中，如果超压是由于外部输人热量过多引起的，那么释放量将是初始物流量与在泄放过程中任何时刻计算的剩余物流量之差。无论初始物流量是留在容器中还是被放空，累积外部输入焓值等于初始物流量增加的总焓值。通过计算或绘制累积放空量与时间的关系曲线，可确定瞬间最大释放量。该最大值通常出现在临界温度附近。
在这种情况下，假设为理想气体可能太保守，用3.15.2.1.2中的公式(5)计算出安全泄放阀的尺寸过大，式(5)只有在缺乏流体的物理特性的情况下使用。
3.4操作人员反应的影响
在确定最大释放量条件时，判断操作人员的反应需要考虑操作人员在操作中的责任心和对非正确操作所造成后果的理解。根据装置的复杂程度，通常人们所接受的反应时间范围在10min~30min之间。这种反应的效果取决于工艺动态特性。
3.5出口关闭
当容器或系统的所有出口被堵塞时，为了防止容器或系统超压，泄放装置的释放量必须至少等于压力源的处理量。如果不是所有的出口都被堵塞，可以适当考虑没有堵塞出口的处理量。超压源包括泵、压缩机、高压管汇、从富吸收剂中脱出的干气以及工艺加热源。在有热交换器的情况下，出口关闭可能引起热膨张（见3.14），也有可能产生汽化。
所释放的物料量应该在设定压力加超压的条件下确定，而不是按正常的操作条件来确定。当考虑到各种条件的差异时，所需阀门的流通能力经常明显地降低。当确定需要的通过量时，也应该考虑到超压源与被保护系统之间的连接管线阻力降的影响。

4.1概述
处理方法的选择，可能要受到某一特殊位置或某一单独装置许多特定因素的制约。处理系统的用途在于使泄放流体输送到一个可以安全排放的地方。处理系统一般由管路和容器组成，所有部件在尺寸、压力等级和材料方面都应满足作业条件的要求。本章概述了确定最合适处理系统的一毅原理和设计方法。
4,2影响设计的流体特性
4.2.1物理及化学性质
在NFPA325M1(见6.1)中列出了某些可燃液体、气体和固体的闪点、可燃极限和燃点。在
含有不同情性气体和水蒸气量的空气和大气中的纯化合物及混合物的可燃特性的其他资料，可以在美
国矿业局通告6272中查到。这些文献还提供了关于爆炸极限的资料和根据纯化合物的性质提出了混
合物可燃特性的计算方法。
注：括号中的数字与4.7参考文献号对应。
不论是由于压力降低而导致液体蒸发，还是由于冷却而引起的蒸气冷凝，相态变化都应予以考
虑。对于自动制冷，除非向设施内加入蒸发所需要的热量，否则易挥发的液体是不可能完全蒸发的。
应注意避免混合可能在火炬管汇内起反应的化学剂。反应物在火炬管汇内引起高压，高火炬压力
会导致火炬管汇破裂。当反应物（例如烷基、钠、钾和硅烷）与水混合时反应剧烈，因此应输往不含
水的独立的管汇。
4,2.2生理及公害特性
应该研究压力泄放和减压系统泄放物质的生理和公害性质，以便确立正确的处理系统。
4.2.3回收价值
炼油厂废弃物的经济价值可能确保将排出物回收到工艺流程而采用的专门手段是经济可行的。工
程经济评价可以根据物料的回收价值来确定安装一套废弃物回收装置是否合理。如果安装一套回收系
统是合理的，请参见5.5作为指南。为了避免损失有价值的工艺物料，泄压装置的设定压力要高于正
常操作压力，以便给出可靠的压差余量（见图4）。

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