填料塔式乙炔阻火器的设计和计算.pdf

第12期
填料塔式乙炔阻火器的设计和计算
龚灵
(上海华谊工程有限公司,上海200235)
[摘要]乙炔是生产聚氯乙烯的重要原料,极易发生爆炸。本文介绍了乙炔且火器的形式,并对其中的填料塔式乙炔阻火
器在低压工况下的塔径、填料层高度、填料层压降等进行了设计和计算。通过计算认为,压力降较低的Φ50不锈钢鲍尔环
是较为合适的填料选择
[关键词]乙炔;阻火器;填料塔;压降计算;鲍尔环
乙炔是生产聚氯乙烯的重要原料。在塑料行生火灾爆炸事故而影响另一装置。
业中,生产乙炔的传统方法为电石法。随着我国1乙炔阻火器的种类
西部天然气资源的大量开发,天然气制乙炔工艺
逐渐兴起,青海盐湖集团在格尔木兴建了我国首
乙炔阻火器通常有填料塔阻火器、液压止回
套以天然气为主要原料的聚氯乙烯装置。
阀、高压阻火器等几种
由于乙炔独特的性质,其生产、储存和运输1.1填料塔阻火器
的过程非常危险。乙炔的爆炸极限很宽,在空气
图1是一种典型的填料塔式阻火器,由于填料
中的爆炸极限为2.3%~82%(V),是各类危险品中爆微孔的降温熄火及液相的冲洗,能够有效阻止乙
炸极限范围最宽的一种;乙炔的点火能量在各级炔管道或设备中爆燃或爆轰向上下游两个方向的
危化品中也是最小的,若与氧混合,在常压下
传播。
其浓度为7.73%时的最小点火能为0.0003MJ2。
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常压下乙炔一般不易分解,但在加压的条
件下极易分解,压力越高,越容易发生分解、爆
st cairn?im改 tot sect1
Acetylene
炸。由于乙炔的这一特性,GB50031-1991《乙快
Raschip
站设计规范》对其高、中、低压的分类有明确规
ya求 ef inlet
定:工作压力不超过0.02MPa的乙炔管道为低压管
Spray n: calc
道,工作压力为0.02~0.15MPa的乙炔管道为中压
Packed section
管道,工作压力0.15~2.5MPa的乙炔管道为高压管
Raschig ting.,.
乙炔与多种金属(如铜、锌等)接触,会生
Acety lere c-st
成危险的金属炔化物。乙炔和固体银接触后,在
nici
银的表面会生成乙炔银,乙炔银具有炸药的全部
特性,在金属炔化物中,乙炔银的爆炸威力最大
wristlet
因此,在乙炔的相关设计中,必须充分考
虑其火灾爆炸的危险性。在合适的位置设置阻火
图1填料塔阻火器
器,发生火灾或爆炸事故时,能够将危险控制在
某一范围内,防止事故的扩大。在聚氯乙烯生产
工艺中,从乙炔装置到氯乙烯装置的界区入ロ作者简介?英灵(1985-),女,四用达州人,硕士,工程师?上
处,通常应设置阻火器,防止因其中一个装置发
海华谊工程有限公司工艺系统工程师。
石油和化工设备
12.口论文广场
2014年第17卷
由于乙炔的低压工况,压力通常都很小,要
高压阻火器能阻止乙炔管道或设备中发生的
求阻火器的压降要尽量小,大部分乙炔阻火器的爆燃或爆轰向上下游两个方向的传播。
使用都因此受到限制,而填料塔式阻火器则因压
高压阻火器的熄火介质通常为干燥的颗粒
降小的特点而受到青睐,其在低压工况下阻止爆状固体,具有吸热的特性。高压阻火器的压降较
燃和爆轰传播的有效性和较小的压降都得到了工大,通常在70kPa左右,一般使用在高压工况下
程实践的证实。
2乙快阻火器设计
1.2液压止回阀
乙炔阻火器的选择形式有很多,生产工艺中
图2是一种典型的液压止回阀。在正常操作阻火器的设置位置有相关规定?本文着重探讨以天
下,乙炔进入止回阀后,下行通过入口管道,入
然气为原料的聚氯乙烯生产中,从乙炔装置到氯
口管道下端有一段液封,乙炔通过鼓泡进入中间乙烯装置界区入口处阻火器设置
的管道,部分液体可能被乙炔气带出,一起进
入最后一根管道,然后流入下面的蓄水部分,最
从乙炔装置气柜送往氯乙烯装置的乙炔压
后乙炔气从侧面的出口离开。当下游有火灾发生
力较低,为保证氯乙烯装置的乙炔压缩机正常运
时,当其通过中间管道的液封处时就会熄灭,而
行,在氯乙烯装置的界区入口处设置的阻火器压
入口处的止回阀,也保证了液封的液体不会进入降必须尽量小。在这种低压工况下,若要使阻火
上游管道。该液压止回阀側面还设有补水阀,以
器的压降尽量小,填料塔是最好的选择。
保持液位。
在操作工况一定的情况下,填料的种类是决
定阻火器压降的重要因素。坏形填料是填料塔阻
火器常用的一种填料,其压降小并且具有独特的
微孔结构,能够有效地降温熄火。
拉西环是比较原始的填料,是外径与高度相
t Reiief valve
等的圆筒。历史上对传质过程起了很大作用,但
因其流体力学与传质性能较差,现已逐渐为其他
Outiet
高效填料所取代?。
quid
make-甲
鲍尔环是环形填料的重要发展,是在拉西
环的壁面上开出两排带有内伸舌片的窗孔,这种
结构增加了填料的通透性,提高了内表面的利用
Moun:mg hoies
率,增加了淋液点。其生产能力比拉西环提高50%
而压降减少ー半向。
因此,本文主要对中25和Φ50两种不锈钢鲍
尔环为填料的填料塔阻火器进行了相关计算。
表]两种填料的相关参数
填料
鲍尔环
材质
金属
At Of
规格
比表面积a
图2液玉止回阀
112.6
液压止回阀主要用于阻止乙炔管线中爆燃和
空隙率e
0.951
0.954
m/m2
爆轰的传播,由于其压降通常在7kPa左右,大部
0.763
0.957
分的液压止回阀都倾向于用在中压工况下。
1.580
2.083
液压止回阀一般安装在系统或装置的末端,
0.78生
0.719
防止因下游系统或装置回火引起火灾事故
2.1 Billet模型
1.3高压阻火器
关于填料塔的计算,近年来,一些研究者从