管壳式换热器安全阀的设计分析.pdfVIP

聚蕾技术 P石油化工设计 etrochemical Design 管壳式换热器安全阀的设计分析 范振鲁，刘登峰，粱泽涛 (中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东 青岛266071) 摘要：通过结合行业规范和国外工程公司的做法，对管壳式换热器各种泄放工况进行逐一分析，分别 研究了出口阀关闭、热胀、火灾和换热管破裂4种工况下的安全阀泄放，提 出了管壳式换热器在出1：2阀关 闭、火灾和换热管破裂的工况木设置安全阀的设计方法和行政管理手段。同时每种工况下设置安全阀 时，通过计算公式说明了泄放量计算所需要的热通量、受热面积以及潜热等参数，并对比分析了其它国际 工程公司的一些管壳式安全阀的设置原则，并列举 了工程应用实例。 关键词：管壳式换热器 安全阀 出口阀关闭 热胀 火灾 换热管破裂 1 换热器安全阀泄放工况分析和实际应用 法烷基化装置的烷基化油 一循环碱水换热器为 换热器安全阀的设置 ，需要考虑4种工况：出 例，换热器的型式为一台BES500—1．75／1．45—55 口阀关闭；热胀 ；火灾；换热管破裂。管壳式换热 — 6／25—4I，管程走冷碱水，壳程走烷基化油，操作 器应进行逐一工况超压分析…，换热器安全阀设 参数如见表 l。 计涉及换热器安全管理、安全阀设置判断分析、换 表 1 换热器的物性参数 热器泄放计算等非常复杂，困扰很多设计人员，为 参数 烷基化油 冷碱水 人 口温度 ／℃ l6l 49 此本文提出了设置安全阀时安全阀泄放量的详细 出口温度 ／oc 102 7l 计算方法。 流量／(kg·h-1) 20220 34415 操作压力／MPa(表) 1．O7 1．40 设计压力／MPa(表) 1．45 1．75 2 出口阀关闭工况 热负荷 ／W 879200 879200 1)管壳式换热器冷侧介质出口阀关闭，热侧 冷碱水在热侧烷基化油入 口温度 161oC时饱 介质仍处于操作状态，冷侧可能会发生气化引起 和蒸汽压(表)0．63MPa，小于管程设计压力 (表) 超压，如图1所示。若冷侧介质在热侧介质入 口 1．75MPa，故无需考虑冷侧出口阀关闭气化工况。 温度下的饱和蒸汽压不超过冷侧设计压力的1．3 倍，可不考虑该工况。否则，冷侧需要设置安全 3 热胀工况 阀，冷侧泄放量可按公式(1)、(2)计算： 1)换热器冷侧 出人 口阀或管路上相关的调节 W=Q(T。一Tb。)／[A(T一t)] (1) 阀等关闭，热侧仍然处于操作状态，或从 日光中吸 t=(t1+t2)／2 (2) 热，冷侧会发生热膨胀而超压，冷侧需要设置安全 阀，烃类和水的典型膨膨胀系数见表 2；泄放量可 由下式求解 ：