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泄压装置的设定点应等于设计压力吗?

张贴者 Himanshu Chichra 于03.26.19

首席过程安全工程师Himanshu Chichra,“过程安全与风险博客”的主持人 www.staub-ex.blogspot.com [staub-ex.blogspot.com]

这个博客 着重于行业中有时与设定值相关的一般惯例 泄压装置 工艺设备。期间多次 过程危害分析 (PHA),我遇到了一种普遍的理念,就是将反应堆泄压装置的设定值保持等于设计压力。这对于非反应性系统可能就足够了。但是问题是,它对于反应系统是否足够?

在这里,反应系统是一种由于化学反应而存在危险的系统,其中包括分解或聚合或某些副反应的可能性等。基于正常动力学,我们知道反应速率与温度成正比,转弯与压力成正比。简单来说,反应温度每升高10℃,化学反应的速度就会增加一倍。因此可以说:

更高的设定压力 导致相应的 较高的“设定”温度(即释放温度)。反过来,这导致 反应速率更高 导致 较高的自热或较高的升温速率(dT / dt,即℃/ min)和较高的压力产生速率(dP / dt,即bar / min) 。这是非常重要的,因为对于化学反应系统而言,所需的泄压面积直接取决于泄压条件下的自热和升压速率。

参考下面的甲醇和乙酸酐反应的合成图(来自绝热量热测试),我们看到在给定的设定压力下,可以从压力与温度的关系图中获得相应的温度值。例如,如果设定压力为20 psi(约35 psia),则设定温度为约99摄氏度。基于该设定温度,可以从自热率(dT / dt)曲线获得温度上升率在此图中给出的值约为20摄氏度/分钟。数据表明,温度升高速率随温度升高呈指数增长,并且系统压力升高速率必须紧随其后。请注意,如果设定压力较高,例如35 psig(约50 psia),则设定温度约为110摄氏度,相应的自热速率约为34摄氏度/分钟。这意味着在较高的设定压力下,反应速率较高,因此所需的泄压(排气)面积较大。

VSP2中的复合图甲醇乙酸酐 

回想一下我们在我以前的博客文章中讨论过T2实验室, //staub-ex.blogspot.com/2018/05/relief-device-sizing-and-worst-case.html [staub-ex.blogspot.com],过程是分批装载三种不同的反应物,将它们加热到99摄氏度,启动搅拌器,然后继续加热到过程温度。提供了用于反应堆整体冷却的冷却水,并且为反应堆提供了设定值为400 psig的4英寸破裂盘。但是在事故发生之日,冷却系统故障导致所需反应失控,进一步导致第二个不希望的放热反应。破裂盘的设定点太高,导致在破裂盘打开之前甚至更高的温度。较高的温度导致反应速率增加,并且4“破裂盘为不足以引起爆炸的所需释放率。通过实验室试验,已证明设定点为75 psig的同一4“破裂盘可能足以缓解和防止反应堆爆炸。

这应该清楚地表明,如果将压力释放装置设置为较低的化学反应性系统压力,则该压力释放装置的尺寸将小于在同一系统中设置为高压的释放装置的尺寸。

感谢您阅读这篇文章。让我知道您是否有任何意见或疑问 [email protected]。另外,您可以共享您想学习的主题,我可以在以后的博客文章中考虑这些主题。

Chichra先生是一位客座博客作者, Fauske &Associates,LLC(FAI)最近致力于为印度的客户提供支持。阅读他有关过程安全的更多文章 at www.staub-ex.blogspot.com [staub-ex.blogspot.com] 并订阅FAI的博客,绝对不会错过任何新的过程安全内容。

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话题: 工艺安全管理, 化学的

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