Предохранительные клапаны и дыхательные устройства для резервуаров для хранения при атмосферном, низком давлении и в системах с избыточным давлением
Сброс давления в резервуарах для хранения защищает резервуары с фиксированной крышей, резервуары с азотной подушкой, резервуары низкого давления, резервуары для растворителей, химические резервуары, резервуары для сырой нефти, дизельные резервуары, резервуары СУГ, криогенные емкости и технологические расходные резервуары от избыточного давления, повреждения вакуумом, воздействия огня и небезопасного выброса паров. Правильный выбор начинается с определения того, является ли оборудование резервуаром атмосферного типа, резервуаром низкого давления или сосудом под давлением, затем подтверждения нормальной вентиляции, аварийной вентиляции, защиты от вакуума, расчетного давления резервуара, давления подушки, скорости заполнения/опорожнения жидкости, свойств паров, риска коррозии, защиты от пламени, места сброса и требуемой документации.
Где используются предохранительные клапаны и дыхательные устройства резервуаров на резервуарах для хранения
Защита резервуаров для хранения — это не один тип клапана. Атмосферные резервуары обычно требуют клапанов сброса давления/вакуума, аварийных дыхательных устройств, пламегасителей или консервационных клапанов. Резервуары низкого давления могут потребовать вентиляции большей производительности и анализа газовой подушки. Резервуары под давлением требуют сертифицированных предохранительных клапанов, рассчитанных по случаям сброса давления сосудов под давлением.
Атмосферные резервуары с фиксированной крышей
Применяется для сырой нефти, дизельного топлива, мазута, растворителей, химикатов для очистки воды и наливных жидкостей. Защита обычно включает нормальную вентиляцию при давлении/вакууме, аварийную вентиляцию, защиту от пламени и доступ для осмотра.
Резервуары для хранения с азотной подушкой
Применяется для растворителей, мономеров, жидкостей, чувствительных к кислороду, промежуточных продуктов API и специальных химикатов. Анализ сброса должен включать отказ регулятора подушки, скорость подачи инертного газа, возврат паров, защиту от вакуума и контроль выбросов.
Резервуары для хранения низкого давления
Применяется там, где рабочее давление выше простого атмосферного сброса, но ниже давления сосуда под давлением. Выбор клапана должен подтверждать расчетное давление, вакуумную нагрузку, рабочий диапазон, производительность вентиляции и место сброса.
Резервуары для хранения СУГ и углеводородов под давлением
Применяется для резервуаров СУГ, хранения пропана, хранения бутана и сосудов для углеводородов под давлением. Эти применения требуют расчета предохранительных клапанов для пожарного случая, повышения давления паров, переполнения и безопасной маршрутизации сброса.
Резервуары для химических и коррозионных жидкостей
Применяется для кислот, щелочей, хлоридов, растворителей, аминов и агрессивных химикатов. Необходимо учитывать совместимость материалов, токсичность паров, противодавление скруббера, пламегашение и коррозию вентиляционной линии.
Криогенные и холодильные резервуары
Применяется для СПГ, холодильного хранения СУГ, жидкого азота, жидкого кислорода и хранения промышленных газов. Необходимо учитывать низкотемпературные материалы, отпарной газ, тепловое расширение и защиту вакуумной рубашки.
Защита резервуаров начинается с нормальной вентиляции, аварийной вентиляции и случаев вакуума
Резервуары для хранения разрушаются иначе, чем сосуды под давлением. Резервуар может быть поврежден даже небольшим положительным давлением или вакуумом, если он не рассчитан на это. Защитное устройство должно соответствовать расчетному давлению резервуара, расчетному вакууму, скорости движения жидкости, парообразованию, воздействию огня и пути сброса.
Нормальный выход пара при заполнении или нагреве
Когда жидкость поступает в резервуар или содержимое резервуара нагревается, пар и газ должны выходить из резервуара. Производительность сброса давления должна учитывать скорость заполнения, тепловое расширение, давление пара и поведение газа-заполнителя.
Нормальный вход воздуха при опорожнении или охлаждении
Когда жидкость откачивается или содержимое резервуара охлаждается, воздух или инертный газ должны поступать в резервуар. Устройство защиты от вакуума должно быть рассчитано исходя из скорости откачки, теплового сжатия и номинального вакуума резервуара.
Аварийное воздействие огня
Внешний огонь может нагреть содержимое резервуара и быстро вызвать парообразование. Аварийный сброс должен быть рассмотрен с учетом смачиваемой поверхности резервуара, свойств жидкости, изоляции, условий воздействия огня и направления сброса.
Отказ регулятора давления инертного газа
Азотная подушка защищает продукты, но может вызвать избыточное давление в резервуаре, если регулятор выходит из строя в открытом положении. Производительность сброса должна учитывать максимальную подачу инертного газа и оборудование для контроля паров в нижней части.
Заблокированный вентиляционный канал, засорение пламегасителя или замерзание вентиляционной линии
Пламегасители, линии рекуперации паров, дыхательные клапаны и выпускные коллекторы могут быть ограничены из-за засорения, коррозии, льда, полимеров или изоляции для обслуживания. Заблокированная вентиляция может привести к избыточному давлению или разрушению резервуара.
Аварийный случай пожара для резервуара под давлением
Газовые баллоны для СУГ и другие сосуды для хранения под давлением обычно защищаются сертифицированными ПСК, а не дыхательными устройствами для низкого давления. Необходимо совместно рассматривать пожарный случай, давление паров, максимальное допустимое рабочее давление (MAWP) и маршрутизацию на факел или в вентиляционную систему.
Примеры применения предохранительных клапанов и систем вентиляции для резервуаров хранения с типичными данными для запроса коммерческого предложения
Эти примеры показывают, как обычно описываются требования к сбросу давления для резервуаров хранения перед выбором модели. Окончательный расчет размеров должен быть подтвержден техническими условиями резервуара, свойствами жидкости, скоростью заполнения/опорожнения, применимым стандартом, проверенным расчетом вентиляции и анализом безопасности объекта.
Пример 1: Предохранительный клапан давления/вакуума для дизельного резервуара с фиксированной крышей
Нормальная вентиляцияВентиляционное устройство для резервуара с фиксированной крышей должно быть рассчитано как на работу под давлением, так и под вакуумом. Правильное устройство защищает стенку и крышу резервуара от чрезмерного давления при дыхании, ограничивая при этом потери паров при нормальной эксплуатации.
Кейс 2: Консервационный вентилятор для резервуара с растворителем под азотной подушкой
Резервуар под подушкойРезервуары с растворителем под азотной подушкой требуют тщательного разделения между давлением подушки, настройкой консервационного клапана и настройкой аварийного сброса. Неправильное перекрытие настроек может привести к увеличению расхода азота, окислению продукта или избыточному давлению в резервуаре.
Пример 3: Коррозионностойкий сбросной клапан для химического резервуара с кислотой
Коррозионностойкий парВентиляционные отверстия для коррозионных резервуаров не следует выбирать только по давлению срабатывания. Коррозия паров, перепад давления в скруббере, конденсация, унос капель и материал вентиляционной линии могут определить правильную конфигурацию.
Случай 4: Аварийный вентиляционный клапан для резервуара хранения легковоспламеняющихся жидкостей
Воздействие огняАварийный сброс осуществляется отдельно от нормального дыхания. Нормальный клапан P/V может не иметь достаточной производительности при воздействии огня, поэтому производительность аварийного вентиляционного клапана следует рассматривать отдельно.
Пример 5: Предохранительный клапан для резервуара хранения СУГ
Резервуар под давлениемХранение СУГ под давлением не защищается простым дыхательным клапаном резервуара. Оно требует выбора предохранительного клапана для сосуда под давлением на основе MAWP, аварийной ситуации с пожаром и сертифицированной пропускной способности.
Пример 6: Система сброса давления для криогенного резервуара хранения
Криогенное хранениеСброс давления в криогенных резервуарах должен учитывать низкотемпературные материалы, рассеивание холодного пара и риск блокировки вентиляционного отверстия. Обледенение выходного отверстия и управление запорным клапаном важны для безопасной эксплуатации.
Матрица данных по сбросу давления и вентиляции резервуаров
| Тип резервуара | Типичная среда | Типичный случай сброса давления / вентиляции | Необходимая инженерная проверка | Рекомендуемый обзор устройства | Риск при упущении |
|---|---|---|---|---|---|
| Резервуар с фиксированной крышей атмосферного типа | Дизельное топливо, сырая нефть, мазут, вода, жидкости с низкой летучестью | Заполнение, опорожнение, тепловое дыхание и аварийный пожарный режим | Скорость заполнения, скорость опорожнения, номинальное давление/вакуум в резервуаре и смачиваемая площадь | Клапан сброса давления/вакуума плюс аварийный вентиляционный клапан, где это необходимо | Повреждение крыши резервуара, деформация корпуса или чрезмерная потеря паров |
| Резервуар с азотной подушкой | Растворитель, мономер, промежуточный продукт API, чувствительная к кислороду жидкость | Отказ регулятора подушки, тепловое дыхание и вакуумное дыхание | Давление подушки, производительность подачи азота, контроль ЛОС и настройка вентиляционного клапана | Консервационный вентиляционный клапан, сброс вакуума и проверка аварийного сброса | Избыточное давление в резервуаре, окисление продукта или высокое потребление азота |
| Резервуар для хранения химикатов | Кислоты, щелочи, амины, хлориды, растворители или токсичные пары | Заполнение, откачка, тепловое дыхание и ограничение скруббера | Совместимость материалов, противодавление в скруббере, коррозия и токсичность | Вентиляционное отверстие для коррозионностойких резервуаров, пламегаситель или вентиляционное отверстие, подключенное к скрубберу | Коррозия вентиляционного отверстия, выброс токсичных веществ или заблокированная линия вентиляции |
| Резервуар для хранения низкого давления | Летучая жидкость, охлажденная жидкость, углеводородный пар | Тепловое дыхание, парообразование, воздействие огня и отказ системы контроля давления | Расчетное давление, расчетный вакуум, скорость парообразования и путь сброса | Клапан сброса низкого давления, вакуумный разрывной клапан и система аварийной вентиляции | Деформация резервуара, избыточное давление или выброс парового облака |
| Резервуар для хранения под давлением | СУГ, пропан, бутан, аммиак, сжатый газ | Воздействие огня, переполнение, отказ регулятора и повышение давления паров | Максимальное допустимое рабочее давление, требуемая производительность, смачиваемая поверхность, давление паров и реакция на сброс | Сертифицированный ПСК, рассчитанный для защиты сосуда под давлением | Недоразмеренный предохранительный клапан, превышение давления в сосуде или небезопасный выброс легковоспламеняющихся веществ |
| Криогенный резервуар для хранения | СПГ, Жидкий азот, Жидкий кислород, Жидкий аргон, криогенный пар | Газ испарения, теплоприток, заблокированный выход и расширение запертой жидкости | Низкотемпературный материал, производительность по газу испарения, обледенение вентиляционного отверстия и безопасная прокладка холодного пара | Криогенный предохранительный клапан, термопредохранительный клапан и сдвоенная схема сброса | Низкотемпературное охрупчивание, превышение давления или заблокированный ледяной выброс |
Как правильно указать предохранительный клапан или вентиляционное отверстие для резервуара для хранения
1. Определите категорию конструкции резервуара
Сначала убедитесь, является ли оборудование резервуаром атмосферного давления, низкого давления, охлаждаемым резервуаром, криогенной емкостью или сосудом под давлением. Это решение определяет применимый метод вентиляции, тип устройства и основу для расчета.
2. Подтвердите расчетное давление и вакуумный рейтинг резервуара
Резервуары для хранения могут быть чувствительны к небольшим изменениям давления или вакуума. Перед выбором настроек подтвердите расчетное давление, расчетный вакуум, нормальное рабочее давление, давление подушки, предел аварийного давления и конструкцию крыши.
3. Определите нормальный расход вентиляции
Нормальный расход при выдохе и вдохе обусловлен скоростью заполнения, скоростью откачки, тепловым расширением, изменением температуры, давлением паров и газом подушки. Необходимо проверить оба направления: давление и вакуум.
4. Определите аварийный расход вентиляции
Воздействие огня, отказ регулятора, блокировка рекуперации паров, переполнение или образование паров могут превысить нормальный расход вентиляции. Аварийные вентиляционные устройства или сертифицированные предохранительные клапаны следует рассматривать отдельно от консервационных вентиляционных устройств.
5. Проверьте материалы, защиту от пламени и выбросы
Легковоспламеняющиеся, коррозионноактивные, токсичные, чувствительные к кислороду и летучие жидкости требуют проверки пламегасителей, совместимости материалов, мягких уплотнений, покрытий, контроля ЛОС, подключения скруббера и противодавления системы рекуперации паров.
6. Подтвердите требования к установке и документации
Вентиляционные устройства резервуаров и предохранительные клапаны должны быть указаны с размером соединения, давлением настройки, вакуумной настройкой, производительностью, материалом, прокладкой, сеткой, защитным колпаком, интерфейсом пламегасителя, отчетом об испытаниях и маркировкой.
Устройства сброса давления для резервуаров для хранения должны рассматриваться совместно с путями рекуперации паров, скрубберов и аварийной вентиляции
Как установка вентиляции резервуара влияет на эффективность защиты
Защита резервуара зависит от всего пути вентиляции. Правильно подобранное устройство может не защитить резервуар, если пламегаситель загрязнен, линия рекуперации паров заблокирована, скруббер создает избыточное противодавление, сетка от птиц обледенела или сопло крыши изолировано во время технического обслуживания.
При установке следует учитывать расположение сопла резервуара, вертикальность вентиляционного отверстия, защиту от погодных условий, перепад давления пламегасителя, путь вакуумирования, доступность аварийного вентиляционного отверстия, дренаж конденсата, припуск на коррозию, нагрузку на крышу, доступ для осмотра и направление выброса вдали от персонала, источников воспламенения и воздухозаборников.
Проверки при монтаже на объекте
- Перед выбором настроек подтвердите расчетное давление и вакуумное значение резервуара.
- Рассчитайте производительность как по давлению (выдох), так и по вакууму (вдох).
- Проверьте производительность аварийного вентиляционного отверстия отдельно от производительности нормальной вентиляции.
- Проверьте перепад давления пламегасителя, риск загрязнения и интервал обслуживания.
- Направляйте легковоспламеняющиеся, токсичные или коррозионные пары в безопасную вентиляционную систему, скруббер или систему рекуперации.
- Избегайте использования сетчатых защит от птиц, замерзания вентиляционных линий и образования конденсата.
- Обеспечьте доступ для осмотра, очистки, испытаний и обслуживания аварийных вентиляционных систем.
Стандарты и документы для подтверждения перед заказом
Типичные ссылки для резервуаров хранения
Спецификации сброса давления для резервуаров хранения могут ссылаться на стандарты API, ISO, EN, NFPA, ASME, GB, местные экологические нормы, противопожарные нормы, спецификации владельца и стандарты резервуарных парков. Комплект применимых документов должен быть подтвержден до выставления коммерческого предложения.
- API 2000 для вентиляции атмосферных резервуаров и резервуаров низкого давления.
- API 650 для сварных резервуаров для хранения нефти, где резервуар спроектирован по данному стандарту.
- API 620 для крупномасштабных проектов сварных резервуаров низкого давления, где это указано.
- API 653 где требования к инспекции, ремонту или изменению находящихся в эксплуатации резервуаров являются частью контекста проекта.
- NFPA 30 где указаны требования к хранению легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.
- ASME Section VIII где оборудование для хранения представляет собой сосуд под давлением, а не резервуар атмосферного типа.
- Технические условия заказчика на газовое дыхание резервуаров, контроль ЛОС, пламегасители, аварийную вентиляцию, скрубберы и работу с коррозионными парами.
Типовой пакет документов
Документация должна быть согласована до начала производства, особенно для резервуарных парков, химических хранилищ, емкостей для растворителей, хранилищ СПГ/СУГ, аварийных клапанов, интерфейсов пламегасителей и систем регулируемых выбросов.
- Технический паспорт с указанием типа устройства, размера, присоединения, установочного давления и установочного вакуума.
- Подтверждение нормальной и аварийной вентиляционной производительности.
- Сертификат на материал корпуса, тарелки, седла, пружины и крепежа, если указано.
- Протокол испытаний установочного давления и установочного вакуума, если требуется.
- Протокол испытаний на расход, герметичность или стендовых испытаний, если указано.
- Совместимость с пламегасителем или данные о перепаде давления, если требуется.
- Общая компоновка, размеры, вес и ориентация присоединений.
- Подтверждение номера позиции, паспортной таблички, покрытия, упаковки и маркировки проекта.
Чек-лист данных для запроса цены на предохранительный клапан для резервуара и дыхательный клапан
| Необходимые данные | Почему это важно | Пример ввода |
|---|---|---|
| Тип резервуара | Определяет, является ли устройство дыхательным клапаном резервуара, аварийным дыхательным клапаном или сертифицированным предохранительным клапаном (PSV). | Резервуар по API 650, резервуар по API 620, резервуар с газовой подушкой, резервуар для СУГ, криогенный резервуар |
| Расчетное давление / вакуум в резервуаре | Определяет пределы давления и вакуума для защиты. | +20 мбар / -5 мбар, +56 мбар / -6 мбар, максимальное допустимое рабочее давление 16 бар изб. |
| Уставка давления и вакуума | Определяет точки открытия устройства и рабочий диапазон. | Давление 15 мбар, вакуум -3 мбар, PSV 10 бар изб. |
| Свойства среды и паров | Влияет на производительность, материал, защиту от пламени и контроль выбросов. | Дизельный пар, пар растворителя, азот, СУГ, пар HCl, отпарной газ СПГ |
| Скорость заполнения и скорость опорожнения | Определяет нормальные требования к дыханию при выдохе и вдохе. | Заполнение 300 м³/ч, опорожнение 250 м³/ч, скорость загрузки автоцистерны |
| Основа теплового дыхания | Определяет потребность в вентиляции из-за изменения температуры окружающей среды и солнечного нагрева. | Открытая площадка резервуаров, тропический климат, зимняя эксплуатация, изолированный резервуар |
| Основа аварийной вентиляции | Определяет производительность аварийного сброса в случае пожара. | Диаметр резервуара, высота обечайки, площадь смачивания, свойства жидкости, пожарный случай |
| Данные системы азотной подушки | Проверяет отказ регулятора и риск потребления азота. | Давление подачи азота, производительность регулятора, установочное давление азотной подушки |
| Место назначения сброса | Определяет противодавление, контроль токсичности и безопасный сброс. | Атмосферный, пламегаситель, рекуперация паров, угольный фильтр, скруббер, факел |
| Требования к материалам и коррозии | Предотвращает коррозию, заедание, утечки и загрязнение. | Алюминий, углеродистая сталь, 304SS, 316SS, седло из PTFE, вентиляционное отверстие с футеровкой FRP/PVC |
| Подключение и монтаж | Обеспечивает совместимость с патрубком резервуара и доступ для обслуживания. | Фланцевое, резьбовое, быстроразъемное соединение, аварийный вентиляционный люк, ориентация патрубка крыши |
| Необходимые документы | Позволяет избежать задержек в закупках, инспекции и вводе в эксплуатацию. | Технический паспорт, чертеж, запись о материалах, испытание на настройку, подтверждение производительности, перечень маркировки |
Окончательный выбор должен быть подтвержден данными резервуара, расчетным давлением, расчетным вакуумом, скоростями заполнения и опорожнения, свойствами рабочей среды, применимым стандартом, проверенным основанием для вентиляции и инженерной оценкой.
Типичные ошибки при выборе систем сброса давления и вентиляции для резервуаров хранения
Рассмотрение каждого резервуара хранения как сосуда под давлением
Атмосферные резервуары обычно нуждаются в вентиляции по давлению/вакууму и аварийной вентиляции, в то время как резервуары под давлением требуют сертифицированных ПСК. Тип устройства должен соответствовать категории конструкции резервуара.
Проверка сброса давления, но игнорирование вакуума
Откачка или быстрое охлаждение могут вызвать деформацию резервуара, если вдыхание вакуума недостаточно. Настройки вакуума и производительность вдыхания должны рассматриваться совместно.
Использование нормальной вентиляции для пожарного случая
Производительность нормальной вентиляции отличается от производительности аварийной вентиляции. Воздействие пожара должно рассматриваться отдельно с учетом данных резервуара и жидкости.
Игнорирование перепада давления пламегасителя
Пламегаситель может создавать перепад давления и засоряться в процессе эксплуатации. Его следует учитывать в системе вентиляции и плане технического обслуживания.
Забывая о отказе регулятора азотной подушки
Азотная подушка может защитить качество продукта, но может привести к избыточному давлению в резервуаре, если отказ регулятора не будет учтен при рассмотрении системы сброса давления.
Неправильный материал для коррозионных паров
Кислотные пары, хлоридные пары, амины, щелочи и растворители могут повредить седла, пружины, сетки и корпуса. Материал должен соответствовать химии паров, а не только названию жидкости.
Продолжите обзор клапанов сброса давления для резервуаров
Эти связанные страницы помогут перейти от требований к применению резервуаров к детальному расчету вентиляции резервуаров, подбору предохранительных клапанов, подбору материалов и подготовке документации.
Часто задаваемые вопросы по предохранительным клапанам и вентиляции резервуаров для хранения
Подготовьте полную спецификацию для дыхательного устройства резервуара перед запросом стоимости
Укажите тип резервуара, расчетное давление, расчетный вакуум, установку давления, установку вакуума, среду, скорость заполнения, скорость опорожнения, основу теплового дыхания, основу аварийного сброса, данные по инертизации, место назначения сброса, требования к материалам, стандарт соединения и необходимые документы. Полная спецификация помогает избежать небезопасных предположений и ускоряет инженерный анализ.
