在管道中,多少M(fèi)Pa的壓力為低壓、中壓、高壓?其定義的國家標(biāo)準(zhǔn)是什么?
來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 12:41:39
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在管道中,多少M(fèi)Pa的壓力為低壓、中壓、高壓?其定義的國家標(biāo)準(zhǔn)是什么?【專家解說】:壓力容器的基礎(chǔ)知識
一、壓力容器:
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活中廣泛使用的承載一定壓力載荷的密封
容器
【專家解說】:壓力容器的基礎(chǔ)知識
一、壓力容器:
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活中廣泛使用的承載一定壓力載荷的密封
容器。承壓容器很多,但易造成事故且危害性較大的只是一部分。
《條例》規(guī)定:
壓力容器,是指盛裝氣體或者液體,承載一定壓力載荷的密閉設(shè)備,其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa(表壓),且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa/L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體的固定式容器和移動式容器;盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa(表壓),且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa/L的氣體、液化氣體標(biāo)準(zhǔn)沸點等于或者低于60℃液體的氣瓶、氧艙等。
《容規(guī)》規(guī)定:具有下列條件才能劃入壓力容器
1.最高工作壓力(PW)≥0.1Mpa(不含液體壓力下同);
2.內(nèi)直徑(非圓形截面指其最大尺寸)大于或等于0.15m,且容積(V)大于或等于0.025m3;
3.盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體。
二、壓力容器的特點
1.由于壓力容器的壓力源具有動態(tài)性質(zhì),所以潛伏著超過額定壓力而引起爆炸的可能性,有三種情況:
(a)壓縮機(jī)和蒸汽鍋爐的超壓引起爆炸;
(b)伴有化學(xué)反應(yīng)的壓力容器反應(yīng)中超壓
(c)一般壓力容器受環(huán)境溫度影響升溫升壓引起爆炸。
2.壓力容器中介質(zhì)復(fù)雜:一旦爆炸,社會影響面大,甚至嚴(yán)重的
影響社會的安定。
3.壓力容器運(yùn)行狀況是相對靜止的,但內(nèi)部儲存有巨大能量,事故具有隱蔽性和突發(fā)性.
三、壓力容器的壓力來源。
壓力容器的壓力來源可以來自兩個方面,一是氣體的壓力在容器外產(chǎn)生(增大)的,另一種是氣體的壓力是在容器內(nèi)產(chǎn)生(增大)的。
(1)氣體的壓力在容器外產(chǎn)生(增大)的壓力源一般來自二個設(shè)備:
a.壓力產(chǎn)生于氣體的壓縮機(jī)。工作介質(zhì)為壓縮氣體的容器,壓力由壓縮機(jī)對氣體的壓縮而產(chǎn)生的,例如貯氣罐、油分離器等,這些容器承受的壓力取決于壓縮機(jī)出口的壓力。
b.壓力產(chǎn)生于蒸汽鍋爐。工作介質(zhì)為蒸汽的壓力容器,如蒸汽加熱器、蒸發(fā)器、夾套容器加熱的夾套等,它們的壓力來源于蒸汽鍋爐,壓力的大小取決于鍋爐的出汽壓力.有時候壓力容器所需要的蒸汽壓力小于鍋爐的出汽壓力,則在容器的進(jìn)口管上裝設(shè)減壓閥,調(diào)整減壓閥即可以得到容器所需要的蒸汽壓力.
(2)在容器內(nèi)產(chǎn)生(增加)的氣體壓力,在壓力容器內(nèi)氣體壓力一般是二個原因形成的。一是由于容器內(nèi)介質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生改變因而產(chǎn)生(增大)壓力的,一般是液化氣體在密閉容器內(nèi)受熱因而蒸發(fā)或分解為氣體,體積劇烈膨脹,但受到了器內(nèi)空間的限制,于是密度大為增加,容器壓力升高,這就是器內(nèi)的壓力隨著溫度變化的蒸汽壓力。例如液氨,在0℃時的飽和蒸汽壓力為4.38絕對大氣壓,溫度為50℃時,壓力即升高至20.7絕對大氣壓,由此可見溫度升高時其壓力要升高4.7倍.二是由于介質(zhì)在器內(nèi)發(fā)生體積增加的化學(xué)反應(yīng)。如反應(yīng)器、聚合釜等。其容器的壓力取決于參與化學(xué)反應(yīng)物料的數(shù)量和進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的程度等。例如電解1m3的水可以分解成1240m3氫氣和620m3氧氣,反應(yīng)后的氣體體積比原來水的體積增大兩千倍。又如碳化鈣加水制造乙炔的反應(yīng)是體積增大的反應(yīng),它是用固體的碳化鈣和液態(tài)的水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成乙炔,在密閉的容器內(nèi)因為體積無法增大產(chǎn)生極高壓力。為此應(yīng)在設(shè)備上設(shè)置安全裝置如爆破片、安全閥,若無相應(yīng)措施可能釀成爆炸事故。
四、壓力容器的應(yīng)用
壓力容器是近代工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的一種設(shè)備。它廣泛地
應(yīng)用于石油化工、外層空間、海洋科學(xué)、能源系統(tǒng)及人民生活等諸方面。在科學(xué)研究的許多領(lǐng)域中起著重要的作用?,F(xiàn)僅就石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研及軍事工業(yè)等方面,簡要分述如下。
(1)石油化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用、石油化學(xué)工業(yè)的部門很多,有煉油、化肥、農(nóng)藥、無機(jī)化工和有機(jī)化工等行業(yè),這些部門中都離不開壓力容器。這些壓力容器在生產(chǎn)裝置中有的作為流體輸送與貯存用。有的用于傳熱傳質(zhì)進(jìn)行熱力過程和反應(yīng)過程用。例如以一個年產(chǎn)六萬噸合成氨裝置而言,這一生產(chǎn)工藝需要化工設(shè)備與機(jī)器約122臺,其中化工設(shè)備占67%,若按操作壓力分,中、低壓以上的設(shè)備占76%,見表1-1。由上述合成氨廠的設(shè)備統(tǒng)計說明,在各種化工設(shè)備中壓力容器就是基本設(shè)備之一。此外,各種化工設(shè)備中雖然所起的作用各不同,但在結(jié)構(gòu)上都是一個容器,只是內(nèi)部裝設(shè)某些工藝裝置內(nèi)件才構(gòu)成一個完整的設(shè)備。例如化肥工業(yè)中氨合成塔、尿素合成塔、二氧化碳吸收塔、氨分離器等。又如在乙稀裝置中所用的各種低溫吸收塔。聚乙稀裝置中所用的各種超高壓容器、聚合釜,在石油精制裝置中的加氫脫硫反應(yīng)器、加氫裂化反應(yīng)器和各種分離器、換熱器、吸收塔等。
(2)在能源工業(yè)上的應(yīng)用,隨著世界性的能源危機(jī),世界許多國
家一方面正在尋找新的能源,開發(fā)煤和天然氣以代替日漸枯竭的石
油。另一方面正積極開發(fā)新的能源,以緩和日益緊張的能源危機(jī),這
些新開發(fā)的能源中有太陽能的應(yīng)用、核動力的發(fā)電、人造石油、煤的
液化等,這些裝置都采用了大量的、條件苛刻的大型壓力容器。例如,
核動力裝置中反應(yīng)堆壓力容器是在長期輻照條件下的大型厚壁高溫
高壓容器。又如煤液化反應(yīng)器就采用內(nèi)徑為5米,厚度為450毫米,
設(shè)計壓力為25Mpa(265公斤力/厘米2),溫度高達(dá)440~550℃。同時其
操作環(huán)境又有腐蝕介質(zhì)存在的高壓容器。
(3)在國防工業(yè)方面的應(yīng)用,隨著航天、海洋開發(fā)、軍事工業(yè)等
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,又為壓力容器的開發(fā)和應(yīng)用開拓了新的領(lǐng)域。例如
航天工業(yè)中所用的各類動力火箭均為壓力容器,飛機(jī)上的各種專用氣
瓶、作為武器用的大炮都是高壓容器。在海洋探測中使用的深海探測
容器都需要承受高到1000大氣壓以上的外壓容器。
外壓容器在民用上也獲得了廣泛的應(yīng)用,例如城市、各企業(yè)
的煤氣、液化氣瓶、液化氣體貯藏及槽車都是壓力容器,在食品工業(yè)
的制冷裝置中蒸發(fā)器、冷凝器、液體冷凍劑貯罐等都是壓力容器.還
有醫(yī)療、衛(wèi)生、地質(zhì)勘探、文教體育等國民經(jīng)濟(jì)各部門也大量使用各
種壓力容器。由此可見壓力容器的應(yīng)用范圍是極為普遍的。尤其在石
油化學(xué)工業(yè)中幾乎每一個工藝過程都使用壓力容器,而且往往是整個
裝置生產(chǎn)的核心,不可缺少的設(shè)備。
五、壓力容器的基本要求
保證壓力容器可靠的、安全的運(yùn)行。在設(shè)計、制造壓力容器時必
須滿足以下要求:
(1)選擇合理的結(jié)構(gòu)型式
選型應(yīng)考慮容器的:功能、壓力、溫度、介質(zhì)特性等條件,及結(jié)構(gòu)材料、容器大小、加工制造工藝、空間位置等各種因素。
(2)選擇合理的材料
壓力容器選材:主要考慮操作條件、材料機(jī)械性能、物理性能、耐腐性能、制造工藝、材料組成外,還要考慮其經(jīng)濟(jì)性和易于獲得。
(3)滿足壓力容器的強(qiáng)度、剛度、壽命和密封性要求。
a.強(qiáng)度:壓力容器的所需零件尺寸要準(zhǔn)確計算,以保證其足夠的項序
b.剛度:剛度是構(gòu)件在外力作用下保持其原來形狀的能力。剛度不足,則可能出現(xiàn)失穩(wěn)變形。
c.壽命:壓力容器的壽命取決于材料的腐蝕與疲勞。
d.密封性:許多容器內(nèi)盛放的工藝介質(zhì)有易燃、易爆、或有毒的物質(zhì)必須保證密封性能.
六、壓力容器的主要工藝參數(shù)
(1)壓力P(壓強(qiáng))
壓強(qiáng):單位面積上的垂直作用力為壓強(qiáng),P=F/A
a.大氣壓力:標(biāo)準(zhǔn)海平面上的大氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓岸線1atm=101325Pa;
工程壓力:1at=98066.5Pa;
絕對壓力:最高承受的壓力與含真空之差
表壓:絕對壓力—大氣壓力。
b.最高工作壓力:
最高工作壓力:是壓力容器在正常工作過程中可能達(dá)到的最高表壓力,超過此壓力安全裝置將要的動作.
c.設(shè)計壓力:
設(shè)計壓力:在相應(yīng)設(shè)計溫度下,用以確定容器殼體厚度的壓力,即銘牌上標(biāo)注的設(shè)計壓力,設(shè)計壓力高于或等于最高工作壓力.
d.公稱壓力:
公稱壓力:用一種標(biāo)準(zhǔn)化的壓力數(shù)值將眾多壓力歸納成一定數(shù)值的糸列。
e.真空度:
容器內(nèi)的壓力比當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ偷臄?shù)值,真空度=大氣壓力—絕對壓力.
f.飽和蒸汽壓力:
在一個密閉的容器內(nèi),當(dāng)汽液兩相達(dá)到氣液平衡時,在液體界面上的蒸汽壓力。
(2)溫度:
表示物體冷熱程度的物理量。是物體分子運(yùn)動平均動能的標(biāo)志。
a.溫度表示方法
攝式溫標(biāo)℃:在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,水結(jié)成冰的溫度為0℃;水沸騰的溫度為100℃.
將之分成100格,每格為1℃.
熱力學(xué)溫度(開氏溫標(biāo))K:將水之冰、水、蒸汽共存點定為273.16K,其主分度與攝氏相同。
華氏溫標(biāo)F0,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的冰點為320F;沸點2120F,兩者之間分180格,每格為10F。F=95t+32
b.設(shè)計溫度:設(shè)計溫度是指壓力容器在正常操作情況和相應(yīng)的設(shè)計壓力下,設(shè)定的受壓元件的金屬溫度,不得高于元件金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度,對于0℃以下的金屬溫度,則設(shè)計溫度不得低于金屬可能達(dá)到的最低金屬溫度,也即銘牌上標(biāo)出的設(shè)計溫度。
c.試驗溫度:
試驗溫度:是指進(jìn)行試驗時,容器殼體的金屬溫度。
(3)直徑:一般所設(shè)定的內(nèi)徑直徑,單位為mm
(4)容積:壓力容器的內(nèi)容積,單位為m3
(5)介質(zhì):壓力容器內(nèi)的工作物質(zhì)。
a.毒性:極度、高度、中度、輕度
b.可燃性:易燃、易爆
七、壓力容器的分類
壓力容器的分類方法很多,在實際工作中,常有如下幾種分類方法
(1)按設(shè)計壓力高低分類:
低壓容器:0.1Mpa≤P<1.6Mpa
中壓容器:1.6Mpa≤P<10Mpa
高壓容器:10Mpa≤P<100Mpa
超高壓容器:P≥100Mpa
(2)按在工作過程中的作用原理分類
a.反應(yīng)容器:完成物理化學(xué)反應(yīng)
b.換熱容器:完成介質(zhì)間熱量交換
c.分離容器:完成介質(zhì)流體的壓力平衡和氧化凈化分離等
d.儲存壓力容器盛裝生產(chǎn)用的原料氣體、液體、液化氣體等。
(3)按工作介質(zhì)分:
a.按介質(zhì)毒性分類
極度危害
高度
中度危害
輕度危害
b.按介質(zhì)的易燃、易爆性分類
易燃、易爆介質(zhì)與空氣混合下限小于10%,上限與下限之差大于20%的氣體.
4.按《容規(guī)》分類
為了有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理、壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程根據(jù)容器壓力的高低、介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過程中的重要作用,將規(guī)程適用范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類。
(1)低壓容器(第2、3款規(guī)定的除外)為第一類壓力容器。
(2)下列情況之一為第二類壓力容器:
a.中壓容器(第3款規(guī)定的除外);
b.易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲存容器;
c.低壓管殼式余熱鍋爐;
d.毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器;
e.搪玻璃壓力容器。
(3)下列情況之一為第三類壓力容器:
a.毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器和p?V≥0.2MPa?m3的低壓容器(p指設(shè)計壓力);
b.易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且p?V≥0.5MPa?m3的中壓反應(yīng)容器和p?V≥10MPa?m3的中壓儲存容器;
c.高壓、中壓管殼式余熱鍋爐;
d.高壓容器。
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