事故隔油池泄放设施的设计
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摘要： 按照NFPA68《爆燃泄放防爆标准》2007的要求，确定密闭隔油池的安全泄压面积，基于工程实例为密闭隔油池的本质安全提出了新的设计思路。
Abstract： According to NFPA68 Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting 2007 Edition， the paper calculates safety relief areas， and gives a new engineering design method for sealed oil separating tank essential safety based on an engineering example.
关键词： 隔油池；溶剂；己烷；爆破片
Key words： sealed oil separating tank；solvent；Hexane；bursting disc
中图分类号：X742 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）10-0059-02
1 概述
采用德国Lyondell basell低压淤浆工艺的高密度聚乙烯装置，为保障安全性，设置密闭事故隔油池。在装置发生泄漏事故时，隔油池能够迅速收集泄漏的工艺物料，避免发生火灾后火势向其它工艺设施蔓延。隔油池布置在装置的安全区域，但由于池内收集到的液体在池内会不断有己烷向池子的气相空间扩散产生薄雾易于闪爆（主要成分是己烷），一旦发生事故，可能对周围的设备和人员造成次生灾害。为了保证装置的本质安全，设计中对密闭隔油池设置了紧急泄压设施。本文对密闭隔油泄放设施的本质安全设计提供一个新的设计思路。
2 设计思路
密闭隔油池的设计，在国内通常采用通气孔加水封井的常规组合防火防爆模式来保证安全。在排放物含固体、易聚合、高粘度等物料的工况下，隔油池入口水封井就会失效，使隔油池处于不安全状态。常规组合防火防爆模式无法保证此类隔油池的本质安全。
参考容器或储罐的设计，引入防爆膜来完善隔油池的设计，可以彻底解决事故闪爆的泄放问题，从而保护隔油池，同时防止发生次生灾害，实现隔油池的本质安全。
3 基础数据
隔油池：长15m，宽13m；深5m；
全容积：975m3；有效容积：565m3；
收集介质：己烷、水、聚乙烯粉末，己烷爆炸下限1.25%（v），上限6.9%（v）；
隔油池顶盖承压：50kPaG；
隔油池爆破膜设定压力：10kPaG（取
4 泄放面积计算[1]
4.1 爆燃泄放面积计算标准 隔油池内易燃易爆物料主要为己烷。当隔油池内己烷蒸汽的浓度达到爆炸下限值时就可能产生爆炸火灾的危险。本文根据NFPA68《爆燃泄放防爆标准》2007对隔油池泄放面积进行计算。
4.2 相关定义 在NFPA68中，规定了相关术语如下：
折合压力（Pred）：爆燃泄放过程中，泄放时封闭空间内产生的最大压力（bar）；
静态激活压力（Pstat）：压力缓慢上升时激活泄放终止的压力（bar）（压力上升速率小于0.1bar/min=1.5psi/min）；
封闭体强度（Pes）：对于低强度封闭体，高达极限强度的三分之二；对于高强度封闭体，封闭体的设计压力为折合压力（Pred）；
极限强度：导致封闭体最弱的结构组成损坏的压力（bar）；
Pmax：未排气爆炸下产生的最大压力（bar）；
Pred：排气过程中产生的最大压力（bar）；
V：封闭体容积（m3）；
Av：排气孔面积（无排气管道）（m2）；
KG：气体的爆燃指数。
4.3 隔油池计算基础参数 隔油池为长方形的封闭体，可以按照封闭容器计算泄放量，隔油池的顶盖面积为最大有效泄放排气面积。在NFPA68标准中规定了封闭体的长度和直径比L/D决定了必需泄放面积的计算等式，并且非圆形封闭容器，应用其水力学直径计算L/D值。对于正方形隔油池，最大横截面的长宽之比在1至1.2之间时，当量直径如下：Dhe=（Aeff）0.5
长15m，宽13m，长宽比为1.15，在1～1.2之间，符合上面公式，当量直径Dhe为：
Dhe=（15×13）0.5=13.9m
长径比：L/D=L/Dhe=5/13.9=0.35
静态激活压力取爆破膜的设定压力，Pstat=0.1bar
最大排放压力Pred=0.5bar
体积V=975m3
NFPA68中表E.1 给出了几种气体的KG值。这些值是在5L（0.005m3）球形容器中用约10kJ能量的电火花点燃测得。这有燃料具有足够的蒸气压力，测试在室温下进行。查表E.1戊烷KG为104bar-m/sec。
可燃气体的KG值可以通过以下公式从另一个可燃气体近似得到：K■■=K■■■
式中：
基本燃烧速度Su，S■■=46cm/sec，S■■=46cm/sec[1]
正己烷：KG=104bar-m/sec
4.4 计算爆燃泄放面积 NFPA68中规定了不同情况下的必需泄放面积Av计算方法，当L/D值小于等于2时，按照的7.3.3.2式计算必需泄放面积Av，单位m2。
Av=（0.127）·log■K■-（0.0567）·P■■·V■+
（0.175）·P■■P■-1·V■
式中：KG=104bar-m/sec；Pred=0.5bar；V=975m3；Pstat=0.1bar。
爆燃必需泄放面积Av：
Av=[（0.127×log10（104）-0.0567）×0.5-0.582]×9752/3+[0.175×0.5-0.572×（0.1-1）]×9752/3=6.34（m2）
经计算该隔油池所需的泄放面积为6.34m2。
5 工业应用
工程设计中该事故隔油池采用了6个爆破片组合的方案，单片面积1.46m2，爆破片的总有效泄放面积为8.76m2，高于计算爆燃泄放面积6.34m2。爆破装置结构图及实物图详见图1和图2。
6 结束语
本文将防爆膜引入了隔油的工程设计，为隔油池的安全设计提供了新的思路，提升了隔油池的安全等级，能够有效降低隔油池闪爆产生的爆炸危害。
通过对NFPA68规范的研究，为特殊工况密闭隔油池防爆膜的选择提供了详细计算过程。本文可作为类似工况的密闭隔油池、废水池等的工程设计的必要参考。
参考文献：
[1]NFPA 68 Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting 2007 Edition[1] 17-21，68-72.
[2]斜板沉淀除油器[Z].国家科技成果.
[3]梁志伟，刘国防，王云龙，杨尚源.旋流式波纹板隔油池[P].中国专利：CN102320679A，2012-01-18.