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HG/T 20570.1-1995

基本信息

标准号: HG/T 20570.1-1995

中文名称:设备和管道系统设计压力和设计温度的确定

标准类别:化工行业标准(HG)

英文名称: Determination of design pressure and design temperature of equipment and piping systems

标准状态:现行

发布日期:1996-05-02

实施日期:1996-03-01

出版语种:简体中文

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标准分类号

标准ICS号:71.010

中标分类号:>>>>P7 化工>>化工综合>>G04基础标准与通用方法

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页数:18页

标准价格:18.0 元

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标准内容

设备和管道系统设计压力
和设计温度的确定
HG/T20570.195
编制单位:
中国成达化学工程公司
中国寰球化学工程公司
批准部门:化学工业部
实施日期:一九九六年九月一日编制人:
中国成达化学工程公司胡观云
中国寰球化学工程公司杨宜
审核人:
曾庆祥
化工部工艺系统设计技术中心站古龚人伟封淑元
1设备设计压力和设计温度的确定原则1.0.1职责范围
1.0.1.1工艺系统专业负责确定容器、塔、换热器(以下简称设备或容器)的设计压力。
1.0.1.2工艺系统专业确定设备设计压力时,应在满足安全要求的基础上,尽可能做到既经济又合理。
1.0.1.3工艺系统专业根据化工工艺专业提供的在正常工作情况下,容器顶部可能达到的最大压力及应属本专业考虑的系统附加条件(如系统压力变化、安全阀在系统中的相对位置对设计压力的影响等情况)来确定容器的设计压力。1.0.1.4工艺系统专业对以下特殊情况的设备应会同化工工艺等有关专业,根据具体情况,按特殊要求确定其设计压力(该设计压力相对按表1.0.4确定的设计压力更高):
(1)剧毒物质的排放受到环境限制或直接影响到人身和环境安全的情况;(2)某些场合,如沥青、石蜡、苯酐等易凝物料或某些浆液,在排放时,会在安全装置和排放系统中固化;以及水或其它物料,在排放时可能冻结,使排放系统堵塞的情况;
(3)某些贵重物料,需减少排放损失的情况:(4)由于化学反应或其它原因可能引起工作压力急剧上升的情况,1.0.1.5当需要时,工艺系统专业根据化工工艺专业提供的工作工况,提出设备元件的设计压力和设计温度。
1.0.1.6工艺系统专业不确定设备设计温度,但需根据化工工艺专业发表的数据,向设备专业提供正常工作过程中的正常或最高(或最低)工作温度,以便设备专业确定设备设计温度。如确实需要工艺系统专业提出设备设计温度时,工艺系统专业可参考1.0.8规定来确定设备设计温度。1.0.2名词说明
1.0.2.1压力
本规定中除注明者外,均指绝对压力。1.0.2.2最大工作压力
容器在正常工作过程中,容器顶部可能达到的最大压力,亦称为最大正常工作压力。此值通常由化工工艺专业提出。(1)内压容器
系指容器在正常工作过程中,其顶部可能出现的最大压力。(2)真空容器
系指容器在正常工作过程中,其顶部可能出现的最大真空度。(3)外压容器
系指容器在正常工作过程中,其顶部可能出现的最大内外压差。1.0.2.3最高压力
用以确定容器设计压力的基准压力。它是由容器最大工作压力加上流程中工艺工作系统的附加条件后,在容器顶部可能达到的压力。此值由工艺系统专业确定。1.0.2.4设计压力
系指设定的容器顶部的最高压力(包括工艺系统附加条件),与相对应的设计温度一起作为工艺系统专业向设备专业提出的设备设计载荷的条件,其值不低于最高压力。有特殊要求的设备(如1.0.1.4的情况),设计压力由工艺系统专业会同化工工艺等有关专业共同商定。设有安全泄放装置的系统中,特殊设备设计压力高于除火灾外的最高工作压力,所设安全泄放装置仅用作火灾情况下保护设备。1.0.2.5泵的关闭压力
系指离心泵在关闭出口阀门、相应流量为零时的泵的排出压力。1.0.2.6安全阀开启压力(即安全阀整定压力)安全阀阀瓣开始升起,介质连续排出的瞬时,安全阀进口处的静压力,详见《安全阀的设置和选用》(HG/T20570.2--95)。1.0.2.7最高(最低)工作温度
系指容器在正常工作过程中,元件金属可能出现的最高(最低)金属温度。1.0.3适用范围
1.0.3.1本规定仅适用于以下范围的压力容器的设计压力的确定:(1)0.1MPa(表)≤设计压力≤35MPa(表):(2)真空度高于2kPa(200mm水柱)(表)。1.0.3.2本规定仅适用于以下范围的常压容器设计压力的确定:(1)设计压力低于0.1MPa(表);(2)真空度低于或等于2kPa(200mm水柱)(表)。1.0.4设备设计压力确定原则
1.0.4.1设备设计压力选取原则见表1.0.4。2
常压下工作
未装安全泄放装置
装有安全阀
装有爆破片
出口管线上装有安全阀
设计压力选取表
设计压力
设计压力为常压,用常压加上系统附加条件校核
一般取1.00~1.10倍最高压力(表)1.05~1.10倍最高工作压力(当最高工作压力偏高时,可取下限,反之可取上限),且不低于安全阀开启压力
不小于最大标定爆破压力详见《爆破片的设置和选用》(HG/T20570.3—95)
不低于安全阀开启压力加上流体从容器至安全阀处的压力降
容器位于泵进口侧,且无安全泄放装置时Www.bzxZ.net
容器位于出口侧,且无安全泄放装置时
无夹套
真空容
夹套丙
为内压
的带夹
套真空
设有安全泄放装置
未设安全泄放装置
容器壁
夹套壁
介质为丁烷、丁烯、丁二烯时
常温储存
介质50℃时饱和蒸气压小于
下,烃类
液化气体1.57MPa(表)时
或混合液
介质为液态丙烷或介质50℃时饱化石油气
(丙烯与
和蒸气压大于1.57MPa(表),小于丙烷或丙
烯与丁烯
1.62MPa(表)时
等的混合:
介质为液态丙烯或介质50℃时饱物)容器
和蒸气压大于1.62MPa(表),小于1.94MPa(表)时
取无安全泄放装置时的设计压力,且以0.10MPa(表)外压进行校核
取泵的关闭压力
设计外压力取1.25倍最大内外压力差值或0.1MPa(表)进行比较,两者取较小值按全真空条件设计[即设计外压力取0.1MPa(表)
按外压容器设计,其设计压力取无夹套真空容器规定的压力值,再加夹套内设计压力,且必须校核在夹套试验压力(外压)下的稳定性设计内压力按内压容器规定选取设计外压力取不小于在工作过程中可能产生的最大内外压力差
0.79MPa(表)
1.57MPa(表)
1.77MPa(表)
2.16MPa(表)
1.0.4.2低压下的蒸气表面冷凝器按全真空条件设计。1.0.4.3容积大于或等于100m的盛装液化石油气的储存类压力容器,由设备设计者和工艺系统设计人员协商来确定设计温度,但不低于40℃,根据设计温度及介质的对应饱和蒸气压来确定最大工作压力和设计压力。1.0.4.4化工生产中,当同一设备需承受多种不同工况(如某些反应器要适应吹扫、试压、升温还原、化学反应、催化剂再生等多种化工过程的多种工作条件变化),该类设备设计压力的确定,按1.0.4与1.0.6规定来确定,并应向设备专业说明各阶段工作压力及工作温度相应变化时间及介质变化情况。1.0.5各类系统中设备最高压力选取1.0.5.1离心泵系统
(1)泵输出侧最后切断阀上游设备最高压力a,若吸入侧容器的设计压力按表1.0.4选取,则泵输出侧设备最高压力等于泵吸入侧容器最高压力加上泵出口关闭压差再加(或减去)静压头。b.若有特殊要求,则泵输出侧最高压力应由工艺系统专业会同有关专业共同商定。
(2)泵输出侧最后切断阀下游设备最高压力应是化工工艺专业给定的最大工作压力并加上系统附加条件后的最高压力。1.0.5.2容积式泵系统
泵的输出压力主要受泵壳体的强度和驱动机的力矩限制,因此对容积式泵通常不用“关闭压力”一词,而用“停止压力”(即使得驱动机停止运转所需压差)。“停止压力”通常比它的正常工作压力高许多,因此,容积式泵输出管道上的设备不应按停止压力”设计。容积式泵输出管道上设备最高压力是化工工艺专业提出的设备最大工作压力加上系统附加条件。1.0.5.3冷冻系统
化工工艺专业通常提供冷冻系统在工作过程中预期达到的最大工作压力。但在停车后,高压侧压力将降低而低压侧压力将升高至系统中两侧压力相等,此时的压力即为“停车压力”。
高压侧的最大工作压力通常是工艺规定的数值,此值高于“停车压力”。低压侧的最大工作压力为“停车压力”加上一定的裕量,此裕量取决于系统停车期间输入的热量和冷冻剂的热力学性质。长期停车时低压侧的最大工作压力取最高预期环境温度下冷冻剂的平衡压力,或参照1.0.5.6规定选取。“停车压力”按高压侧至低压侧等节流来计算。4
最大工作压力加上系统附加条件,即作为冷冻系统最高压力,高压侧和低压侧分别确定。
1.0.5.4压缩机系统
处理蒸气和蒸气混合物的压缩机系统和其它多种设备串联系统应按承受同一超压源的一组设备(两个切断阀之间)来选取设备最高压力,并应注意以下方面:(1)把安全阀尽可能设在组内工作温度最接近常温的地方:(2)紧靠安全阀上游的设备的最大工作压力,是确定系统其余设备最高压力的基准;
(3)安全阀开启压力等于上游设备设计压力减去该设备至安全阀最大正常流量下的压力降。
1.0.5.5塔系统
塔系统包括塔、再沸器、塔顶冷凝器和回流罐。塔的最高压力应根据化工工艺专业规定的塔顶最大工作压力并加上系统附加条件来确定。1.0.5.6盛装液化气体的容器
(1)盛装临界温度高于50℃的液化气体的压力容器,当设计有可靠的保冷设施,其最高压力为所盛装液化气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸气压力:如无保冷设施,其最高压力不得低于该液化气体在50℃时的饱和蒸气压力。(2)盛装临界温度低于50℃的液化气体的压力容器,当设计有可靠的保冷设施,并能确保低温储存的,其最高压力不得低于实测的最高温度下的饱和蒸气压力没有实测数据或没有保冷设施的压力容器,其最高压力不得低于所装液化气体在规定的最大充装量时,温度为50℃的气体压力。(3)常温下盛装混合液化石油气的压力容器,应以50℃为设计温度。当其50℃的饱和蒸气压力低于异丁烷50℃的饱和蒸气压力时,取50℃异丁烷的饱和蒸气压力为最高压力;当其高于50℃异丁烷的饱和蒸气压力时,取50℃丙烷的饱和蒸气压力为最高压力如高于50℃丙烷的饱和蒸气压力时,取50℃芮烯的饱和蒸气压力为最高压力。
1.0.6设备设计压力最终确定原则按表1.0.4设计压力选取表中确定的是每台设备的初步确定的设计压力。初步确定的设计压力还需根据该设备在每一安全系统中与安全泄放装置的相对位置进行调整而得出设备的最终确定的设计压力,即作为对设备专业进行设备计算的依据,其调整原则如下:
1.0.6.1装有安全泄放装置的设备及其上游设备的设计压力(最终确定的)5
可按表1.0.4设计压力选取表确定。1.0.6.2安全泄放装置下游设备的设计压力(最终确定的)设计压力等于安全泄放装置的开启压力(或标定压力上限),或按表1.0.4确定的设计压力,二者中取大者。
1.0.7典型系统设备设计压力选取1.0.7.1有安全阀的工艺系统(单个设备不再装设安全阀)设备设计压力选取(1)
位于安全阀下游的设备设计压力,如图1.0.7一1所示。E101
精馏塔
换热器
回流罐
图1.0.7—1示意流程图(—)
系统中设备设计压力应按控制阀关闭系统内流体不流动,管道和设备的压力降为零(即△P0)的状态来考虑,回流罐F101的设计压力应为:PD,-PD,+AP
APF—系统压力降;
PD,—安全阀开启压力;
一回流罐设计压力:
一静压头。
(1.0.7-1)
位于安全阀上游的设备设计压力,如图1.0.7-2所示。E101
精馏塔
换热器
回流罐
图1.0.7—2示意流程图(二)
系统设备设计压力应反映安全阀开启压力、液体静压头以及在设计流量和结垢情况下的管道和设备的压力损失。设备E101的设计压力PD,应为:PD,=PD+(4P)大+AP
AP——液体静压头;
PD,一安全阀开启压力
一管道及设备的压力损失,
(1.0.7—2)
位于离心泵系统中有安全阀的设备设计压力,如图1.0.7-3所示。a.
离心泵
换热器
换热器
图1.0.73示意流程图(三)
当安全阀仅用于着火保护
设备(如换热器)设计压力一泵出口关闭压力C103
换热器
6、当安全阀是用于着火情况以外的或与之同时发生的任何其它情况(如热膨胀)保护设备,则设备设计压力应是安全阀的开启压力加上管道压力降(α)当泵吸入容器设计压力比吸入容器正常工作压力高得多[即泵出口关闭压力和正常排出压力之间有较高的压差,致使设备(如换热器)设计压力可定在泵出口关闭压力也不致产生安全阀泄漏时,设备设计压力如下:设备(如换热器)设计压力一泵出口关闭压力(6)当泵吸入容器的设计压力较吸入容器正常工作压力高得不多(吸入容器设计压力较低)时,设备设计压力如下:设备(如换热器)设计压力一1.1×泵出口关闭压力(4)位于容积式泵出口安全阀下游设备的设计压力,是根据系统型式来确定的。在所有情况下,对于满流系统,即使在泵处装有缓冲器,剩余脉冲也不可能全部排出,设备设计压力应能承受此剩余脉冲,以避免系统中安全阀泄漏,系统如图1.0.7—4所示。
容积式泵
图1.0.7-4:示意流程图(四)
系统中,安全阀下游满流设备设计压力如下:设备(如换热器)设计压力=安全阀开启压力C101
换热器
无论泵是否装设缓冲器,任何单缸泵或双缸泵的出口管上安全阀开启压力a.
应至少比泵设计流量时最大工作压力高20%。6对于一台有三个或更多缸的泵,在泵出口管上装一个缓冲器,其出口管上安全阀的开启压力应至少较泵设计流量时最大工作压力高15%。c。对于一台有一个缸或两个缸的泵,在出口管道上装一个缓冲器,在泵排出系统中满流设备上任何安全阀的开启压力应至少比最大工作压力高15%,设备设计压力应与之相适应。
d.对于一台有三个或更多缸的泵,在出口环路如c条款中满流设备的设计压力,应允许在任何安全阀开启压力和最大工作压力之间至少有12%的增量。1.0.7.2位于泵环路中设备的设计压力选取(1)离心泵环路系统中设备的设计压力a.离心泵环路有泄放保护系统,满流设备的设计压力见1.0.7.1(3)规定。6.离心泵环路无泄放保护系统的设备的设计压力,如图1.0.7一5所示。离心泵出口有设备(如换热器),并在设备(如换热器)上游有控制阀,下游无阀。9
离心泵
换热器
图1.0.7-5示意流程图(五)
换热器
换热器
系统中,设备(如换热器)设计压力应以泵出口最大工作压力减去沿程压力降(为最大正常流量时的压力降)为基础设备(如换热器)设计压力=(MNOP一AP)×1.I式中
MNOP—泵出口最大工作压力;
△PF—-泵至换热器沿程压力降。(1.0.7-3)
(a)如上所述系统,在泵下游有一切断阀时,情况与1.0.7.1(3)规定相似,设计压力按1.0.7.1(3)规定确定。(6)如上所述系统,但系统易堵,则设备(如换热器)设计压力应提高,等于系统最高压力。
(2)位于容积式泵环路系统中设备的设计压力见1.0.7.1(4)规定。1.0.7.3塔系统设备设计压力
在确定塔系统中设备设计压力时,应考虑塔内压力降(APT)和静液柱(HD)等因素,典型塔系统见图1.0.7一6所示。图1.0.7~6中设备的设计压力如下,塔设计压力=DPr(指塔顶的设计压力,按1.0.4设备设计压力确定原则确定)塔底设计压力=DP+△P十HD
安全阀开启压力P=DP一AP
(1.0.7-4)
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