【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油化工安全工程，特别涉及一种石化装置塔类设备安全泄放评估方法及系统。
技术介绍
1、泄压及火炬系统是石油化工企业的最后一道安全保障，以应对非正常工况下的超压事故。从化工厂全厂来说，泄压及火炬系统虽然是很小的部分，却是一个巨大的潜在风险源，泄压系统能力不足可能导致装置背压过高无法及时泄放，造成装置超压泄漏从而引发火灾爆炸事故。
2、石化企业装置运行多年，由于原料和操作条件的变化以及装置改造等因素，导致实际运行装置与设计工况存在偏差，同时粗放的泄放量核算可能忽视某个泄放量很大的工况(如反应失控、高压串低压等)，导致安全阀尺寸设计不合理，不足以提供充分的超压保护，设备运行存在风险。目前针对石化装置设备的安全泄放能力评估多基于api 521/api520规范进行泄放量核算及安全阀校核，专利技术人经研究发现，石化装置工艺较为复杂，对于塔类设备，api 521仅提出了典型的超压泄放工况及相应的泄放量计算原则，部分工况并未考虑或缺乏具体的计算方法，物料的物性参数也考虑的不全面，从而导致分析结果不准确。
3、中国专利申请cn108563809a公开了一种液化石油气储罐泄压系统泄放量的计算方法，该方法虽然可以形成对液化石油气罐的有效保护，但考虑的特征参数和工况分析并不全面。因此，亟需一种针对石化装置中塔类设备安全泄放评估方法，从而帮助企业排查泄放瓶颈，并提出有针对性的解决方法和措施，有效防止超压工况下塔设备安全阀泄放面积不足导致安全事故。
4、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种针对石化装置中塔类设备安全泄放评估方法和系统，能够更为准确地计算泄放量，可有效防止超压工况下塔设备安全阀泄放面积不足导致安全事故。
2、为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种塔设备安全泄放评估方法，包括如下步骤：a、采集塔设备进、出物料物性数据以及设备信息，物性数据包括焓值；b、根据现场实际工艺情况对塔设备的物料和设备参数、泄放参数进行设置；针对塔设备进行工况分析，确定超压泄放工况；c、将不同的泄放工况下泄放量计算模型分为外部火灾、入口阀全开以及热不平衡三类模型，基于计算模型对塔设备所有超压工况分别进行泄放量计算；d、根据泄放量计算结果，基于安全阀输入参数计算获取每种超压泄放工况对应泄放量所需的安全阀面积，对现有安全阀的泄放尺寸进行校核。
3、进一步，上述技术方案中，步骤a中的物性数据还包括：物料组分、质量流量、气相摩尔分数、温度、压力、汽化潜热以及换热器的热负荷。
4、进一步，上述技术方案中，步骤b中的塔设备的物料和设备参数包括进料驱动方式、换热方式；出料驱动方式；换热器中工艺物料的驱动方式、换热介质、换热介质的驱动方式、换热器热负荷占比等；
5、泄放参数包括安全阀整定压力和泄放压力等。
6、进一步，上述技术方案中，步骤c中的基于热不平衡计算模型的泄放工况包括：气相出口堵塞、回流中断、局部停电、冷剂中断、中段循环停、异常热量输入、冷进料中断、动力蒸汽中断、全厂停电、全厂停水以及全厂仪表风中断。
7、进一步，上述技术方案中，热不平衡类工况下的泄放量计算可采用如下模型：
8、
9、其中，f为进料/出料的质量流量，kg/h；h为进料/出料的焓值，kj/kg；qreboiler为再沸器、中间换热器带入的热量，kj/h；qcondenser为冷凝器、中间冷凝器带走的热量，kj/h；λ为泄放物料的汽化潜热，kj/kg；w为泄放的气体量，kg/h。
10、进一步，上述技术方案中，外部火灾工况下的泄放量计算可采用如下模型：
11、1)当储存介质可汽化且无绝热保温层时，所述泄放量计算具体为：
12、w＝2.55×105fa0.82/hl 公式(2)；
13、其中w为质量泄放流量，kg/h；a为总湿润面积，m2；hl为泄放条件下汽化潜热，kj/kg；f为容器外壁纠正系数，取f＝1.0；
14、2)当储存介质可汽化且有完整的绝热保温层时，所述泄放量计算具体为：
15、w＝2.61×(650-t)×λ×a0.82/(hl×do) 公式(3)；
16、其中w为质量泄放流量，kg/h；a为总湿润面积，m2；hl为泄放条件下汽化潜热，kj/kg；λ为保温材料的导热系数，kj/(m×h×℃)；do为保温材料厚度，m；t为泄放温度，℃；
17、3)当所述塔设备涉及无润湿表面容器时，所述泄放量计算具体为：
18、w＝8.764×(mp1)0.5×a1×(tw-t)1.25/t11.1506 公式(4)；
19、其中w为质量泄放流量，kg/h；m为分子量；p1为泄放压力，mpaa；a1为距地面7.62m以下的容器外表面面积，m2；tw为金属壁温，k；t1为气体温度，k，t1＝p1/pn×tn；pn为气体正常操作压力，mpaa；tn为气体正常操作温度，k。
20、进一步，上述技术方案中，入口阀全开工况下的泄放量计算可采用如下模型：
21、1)气体调节阀故障导致的排放量：
22、若p2>p1/2，v＝2763cv[δp(p1+p2)/(gg·t)]0.5 公式(5)；
23、若p2≤p1/2，v＝2396p1cv/(gg·t)0.5 公式(6)；
24、2)水蒸汽调节阀故障导致的排放量：
25、若p2>p1/2，w＝139.7cv[δp(p1+p2)]0.5/(1+0.0013δt) 公式(7)；
26、若p2≤p1/2，w＝121.3p1cv/(1+0.0013δt) 公式(8)；
27、3)液体调节阀故障导致的排放量：
28、w＝2737cv(δp·g1)0.5；δp＝p1-p2 公式(9)；
29、其中，v为阀的体积排放量，nm3/h；w为阀的质量排放量，kg/h；cv为阀的cv值；gg为气体或蒸汽的比重；g1为液体的比重；p1为阀上游的压力，mpaa；p2为安全阀泄放压力mpaa；δp为阀上游与泄放压力之差，mpaa；δt为水蒸汽的过热度，k。
30、进一步，上述技术方案中，步骤d中的安全阀输入参数可包括步骤c中计算获取的泄放量、泄放温度以及泄放压力，还可包括：安全阀校正系数，安全阀定压、附加背压、累积背压以及安全阀类型。
31、进一步，上述技术方案中，步骤d中的对现有安全阀的泄放尺寸进行校核可以具体为：取最大所需安全阀面积并与现有安全阀面积进行对比，若最大所需安全阀面积大于现有安全阀面积，则判断该安全阀泄放能力不足。
32、根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种塔设备安全泄放评估系统，包括：数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤A中的物性数据还包括：物料组分、质量流量、气相摩尔分数、温度、压力、汽化潜热以及换热器的热负荷。
3.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤B中塔设备的物料和设备参数包括进料驱动方式、换热方式；出料驱动方式；换热器中工艺物料的驱动方式、换热介质、换热介质的驱动方式、换热器热负荷占比；所述泄放参数包括安全阀整定压力和泄放压力。
4.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤C中基于热不平衡计算模型的泄放工况包括：气相出口堵塞、回流中断、局部停电、冷剂中断、中段循环停、异常热量输入、冷进料中断、动力蒸汽中断、全厂停电、全厂停水以及全厂仪表风中断。
5.根据权利要求4所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述基于热不平衡的泄放量计算模型如下：
6.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述外部火灾工况下的泄放量计算采用如下模型：p>
7.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述入口阀全开工况下的泄放量计算采用如下模型：
8.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤D中的安全阀输入参数包括所述步骤C中计算获取的所述泄放量、泄放温度以及泄放压力，还包括：安全阀校正系数，安全阀定压、附加背压、累积背压以及安全阀类型。
9.根据权利要求8所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤D中的对现有安全阀的泄放尺寸进行校核具体为：
10.一种塔设备安全泄放评估系统，其特征在于，包括：
11.一种塔设备安全泄放评估电子设备，其特征在于，包括：
12.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行如权利要求1～9中任意一项所述的塔设备安全泄放评估方法。
...【技术特征摘要】
1.一种塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤a中的物性数据还包括：物料组分、质量流量、气相摩尔分数、温度、压力、汽化潜热以及换热器的热负荷。
3.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤b中塔设备的物料和设备参数包括进料驱动方式、换热方式；出料驱动方式；换热器中工艺物料的驱动方式、换热介质、换热介质的驱动方式、换热器热负荷占比；所述泄放参数包括安全阀整定压力和泄放压力。
4.根据权利要求1所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述步骤c中基于热不平衡计算模型的泄放工况包括：气相出口堵塞、回流中断、局部停电、冷剂中断、中段循环停、异常热量输入、冷进料中断、动力蒸汽中断、全厂停电、全厂停水以及全厂仪表风中断。
5.根据权利要求4所述的塔设备安全泄放评估方法，其特征在于，所述基于热不平衡的泄放量计算模型如下：
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘迪，党文义，张杰东，张武涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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