压力容器划类的常见问题

原创 胡伟明  2020-07-27 20:56:00  阅读 73 次 评论 0 条
摘要:

由于类别划分涉及容器的使用原理、压力等级、容积大小、PV乘积以及介质的状态、易燃性、毒性危害程度等诸多因素,设计者容易顾此失彼,造成类别划分错误。1.划类依据压力容器是否划类取决于该容器是否属于《容规》的监察范围,《容规》规定的压力容器三个必要条件为:    (1)工作压力大于或者等于0.1MPa;    (2)容积大于或者大于或者等于0.03m3,并且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm;    (3)盛

由于类别划分涉及容器的使用原理、压力等级、容积大小、PV乘积以及介质的状态、易燃性、毒性危害程度等诸多因素,设计者容易顾此失彼,造成类别划分错误。

1.划类依据

压力容器是否划类取决于该容器是否属于《容规》的监察范围,《容规》规定的压力容器三个必要条件为:

    (1)工作压力大于或者等于0.1MPa;

    (2)容积大于或者大于或者等于0.03m3,并且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm;

    (3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于后者等于其标准沸点的液体。

    第1项强调的是压力。

    第2项强调的是容积。这一界限值实际上是反映容器所盛装介质的内能,即容器一旦发生事故时,将释放的能量。

    第3项强调的是介质。问题较多的表现在对这句话后半部分的理解,实际上可以将第三条简化为:盛装介质为气体和“潜在的”气体。液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体,一旦摆脱容器壳体束缚,将变成气体。《容规》所管辖的容器是盛装“气体”的容器,而不是一般意义上的“液体”,并且这种“潜在”气体的爆炸威力往往远大于一般的压缩气体。受历史上“低级压力容器”概念的影响,有些人对盛装液体的压力容器也予以划类,这是错误的,原因之一是对这一概念的理解不全面。

2.压力问题

容器划类根据《容规》的要求按设计压力进行,而确定容器是否接受《容规》监察的压力是最高工作压力。有时,容器的最高工作压力为常压或小于

0.1MPa,但是其设计压力大于或等于0.1MPa,这时该设备可不接受《容规》监察,因此没有划类问题,可不划类。

GB 150的适用范围按设计压力确定,《容规》的监察范围按最高工作压力确定,两者不尽统一。在这种情况下的压力容器需要按GB 150进行设计、制造,但可以不受监察,即属于“不受监察的压力容器”,受GB 150的习惯影响,设计中有时会混淆两者的区列,这种现象在一些引进化工项目中曾出现过。对于成套的化工装置而言,虽然有些设备的工作压力为常压、微压或真空,但是考虑到装置的一致性,有时要求对这些设备采用统一的压力设计,如0.3MPa,有时设计压力提得更高。这样做在建造中有利于统一采购,在操作时,有利于统一管理和维护。例如:

    ①有一台压力容器,其最高工作压力为真空度680mmHg,设计压力为0.16MPa,它属不属《容规》监察范围?应划为几类?

压力容器受《容规》监察与否,要根据《容规》所定的三个充分且必要条件来判断。就其压力条件而言,要看它的最高工作压力是否大于或等于0.1MPa,而与设计压力无关。属于《容规》监察范围的压力容器,才可按上述的方法进行划类,划类时,所依据的压力应为该压力容器的设计压力。所以,上述压力容器不受《容规》监察,也没有划类问题。

    ②对于承受外压的压力容器,若容器内腔是常压或真空,夹套腔是P≥0.1MPa的气相介质,则按夹套腔的压力、温度、容积、物料性质及该台容器的用途确定其类别。而不是把夹套腔的压力与容器内腔的介质匹配划类。如容器内腔

介质为高度危害介质,常压操作,夹套内采用120℃的饱和蒸汽加热,此时是一类压力容器,而不是二类,更不是三类。

    ③有些介质的标准沸点在常温范围之内,这时,应注意对设计温度的规范表达和相关问题的全面考虑。如有一种具有高度危害的燃料,其标准沸点为27℃,这时在“设计温度”一栏中,如果填写“常温”字样,就对划类造成困难。因为在物理化学中,对介质常温的规定值是25℃(298K),金属材料以20℃为“常温”时的许用应力,而在压力容器设计人员的习惯中“常温”往往是不大于50℃。此时,应当对该容器进行划类。

    ④许多石油化工介质的标准沸点随介质组分的不同在一定范围内变化,对此类介质应先注意其组分所对应的标准沸点,然后,再考虑标准沸点与工作压力的关系。

3.压力等级

容器的工作压力是设计条件给定的,设计压力容器往往由容器设计人根据设计条件经过判断后再确定,因此,当工作压力接近0. 1MPa、1.6MPa、10MPa这些数值时,在划类与否,划为几类等问题上要给予注意。最高工作压力是接受监察的前提,设计压力是划类的具体依据。

在划类问题上,反应容器等效于储存容器;换热容器等效于分离容器;极度危害介质等效于高度危害介质;易燃介质等效于中度危害介质。还应注意压力与容积的乘积对划类的影响。

4.介质问题

介质的最高工作温度低于标准沸点的容器不划类,但考虑到容器的气相空间问题,即容器内主要介质为最高工作温度低于标准沸点的液体时,如,气相空间(非瞬时)大于或等于0. 03m3,且最高工作压力大于或等于0.1MPa时,也应考虑划类问题。这时就要考虑容器接管的配置情况,能够实现在容器顶部排出气体,才能保证容器内部完全被液体充满,进而避免气相空间的存在。多腔压力容器需要综合考虑各腔情况。管壳式换热器在正常设计情况下不应当存在这种气相空间。卧式管壳式换热器的进出口应设计在容器的上部或下部;立式管壳式换容器应在壳程的最高处设置排气口,最低处设置排液口,以保证换热效率。

5.特殊介质

有些压力容器虽然可以不受《容规》的监察,但其盛装的如果是一些特殊的危害介质,则应当提出一些有针对性的技术要求。如,氯化二乙基铝、三乙基铝等强还原性液体介质,极易燃烧,遇空气自燃,与水、水蒸气、二氧化碳等物质相遇发生剧烈反应,并起火爆炸,有些还具有强的毒性。这些介质一旦外泻,后果严重。这些介质不常见,碰到了要给予特别的注意。


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