维普资讯· 18 ·锅 炉 压 力 容 器 安 全 技 术2004年第6期夹套容器设计压力的正确选取刘小宁 张红卫摘 要 结合具体事例，就夹套容器设计压力的选取方法提出了自己的看法，供同行在工程设计时参考。关键词 夹套容器 设计压力 确定方法夹套容器是石油、化工、制药等行业常用的压力设1．3 确定夹套容器设计压力的方法 备。由于其压力室不少于两个 ，因此合理选取夹套容根据以上分析 ，笔者认为可采用如下方法确定夹 器设计压力是涉及到容器安全的一个重要 问题。 目 套容器的设计压力。 前 ，有些设计人员对压力容器设计标准uJ的精神把握①认真分析操作参数，初步分析内筒与夹套的工 不准，再加之了解容器的工艺条件和操作方法不够，误作压力性质和大小，初选设计压力。 选设计压力 ，引起了一些夹套容器的失稳事故 2。为②分析内筒与夹套在不同工作情况下的工作压力 此 ，笔者就夹套容器设计压力的选取 ，谈谈 自己的做法组合，特别要注意隐藏在各操作步骤中的设计条件，如 供同行参考。密闭内筒因温度下降在筒内形成负压或因温度升高在筒内形成正压等，分操作步骤 ，分压力性质 (内压还是 1 确定夹套容器设计压力的依据和方法外压)和大小确定内筒与夹套的操作压力及内筒与夹 1．1 夹套容器的结构特点套之间的最大压力差 ，初选各工况下的设计压力。
夹套容器大体上分为三个部分：一是内筒 ，往往用③在综合以上分析的基础上，确定内筒与夹套设 来盛装进行反应的物料；二是夹套 ，往往用来盛装冷、 计压力的性质与大小。 热载体；三是搅拌装置，它是根据工艺要求装配 ；有时2 实例分析 为控制内筒内物料温度 ，筒内还装有盘管。一 般而言，夹套容器的夹套往往装在上封头 (或筒2．1 实例 1的分析 体上部法兰)的下部，因此夹套容器至少有内筒与夹套河南省灵宝市某制药企业在对前处理车间实行 两个压力室，并且这两个压力室的操作条件是不一样GMP改造时，设计和安装了8台不锈钢夹套容器，其结 的，特别是内筒筒壁既要承受筒内载荷(内压)，其中一构如图1所示 ，内筒与夹套材料为，内筒内直 部分还要承受夹套的载荷 (往往是外压)。径为 O1200，壁厚6=4，夹套内直径O1300，壁厚 6=4。 1．2 确定设计压力的依据GB150(钢制压力容器》【J是确定夹套容器设计压 力的强制性技术文件。文献[1]明确规定：①工作压力 是指在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压 力；②设计压力指的是容器顶部的最高压力，其值不低 于工作压力 ；③确定夹套容器设计压力时，应考虑各压 力室之间的最大压力差。
根据夹套容器结构的特点，笔者认为 ：①夹套容器 工作压力是通常工作情况下 ，内筒与夹套顶部可能达 到的最高压力；②夹套容器设计压力是指 内筒或夹套 顶部的最高压力，其值不低于工作压力；③夹套容器的 设计压力 ，不得小于各种工况组合下 内筒与夹套之间 的最大压力差。图 1 不锈钢夹套容器结构示意图 收稿 日期 ：2004—07一l5维普资讯2004年第6期锅 炉 压 力 容 器 安 全 技 术·19 ·不锈钢夹套容器的基本操作参数见表 1，原设计行设计。 者选取的设计参数见表2。2．2 实例2的分析表 l 不锈钢夹套容器的操作参数某厂使用的一台带搅拌装置的夹套种液罐，其结构如图2所示。表 2 不锈钢夹套容器的原设计参数b这些不锈钢夹套容器安装完毕后 ，有关人员在釜 内没有水和物料的情况下 ，往夹套内通入表压为(0．17 -- 0．2) a的 自来水试漏，结果有 3台不锈钢夹套容图2 夹套种液罐 器的内筒被压瘪 (波数为 5)，造成的直接损失近十万夹套种液罐 内筒材料为 ，内直径为 兀 。(2)1000，壁厚 =6，夹套材料为 A3，夹套 内直径经按设计标准 【J核算，符合表2的设计参数。
(2)1100，壁厚 =4。其操作参数如表4，原设计者选取有人分析认为这起事故是误操作造成的 J。但的设计参数见表 5。 笔者认为这起事故产生的主要原因之一，是有关人员表4 夹套种液罐操作参数 没有合理确定该容器的内筒的设计压力。由表 1可知，该容器的操作工况应包括如下几种 ： ①内简装有中药提取液进行常压操作，夹套 内通有 自 来水(冷却水)；②内筒没装中药提取液，夹套内通有自 来水；③ 内筒装有中药提取液 ，夹套内没通 自来水；④ 内筒没装中药提取液，夹套 内也没通 自来水。表 5 夹套种液罐的原设计参数在第①、②种情况下，与夹套配合以上的内筒部分 是常压(无 内压)，而与夹套配合以下的内筒部分承受 的是夹套内自来水的压力(外压)，夹套内的压力为 自 来水的表压(内压)，在这种情况下，内筒的设计压力应 为外压 ，其大小不得小于夹套 内自来水 的表压。在第该种液罐使用只有一个月，就在一次操作中，在蒸 ③、④种情况下，内筒与夹套的工作压力均为常压。汽加热内筒杀菌后，夹套通水冷却时，内筒发生失稳。根据以上分析，不锈钢夹套容器设计条件应按表经按当时的设计标准 3核算，符合表 5的设计参 3选取 。
数。笔者分析认为，造成这起事故的原因之一是设计表 3 修改后的不锈钢夹套容器设计条件人员忽视了操作工况中的隐含条件 ，误取内筒设计压力。经查操作记录，夹套种液罐的操作过程如下：先将内筒通入的 120℃饱和水蒸汽消毒，关闭蒸汽阀，消毒20min，然后向夹套通入 自来水，将内筒冷却至20℃，比较表 3与表 2可知，造成不锈钢夹套容器 内筒再通过管道向内筒压人种液 (压力小于0．05 a)进 失稳的重要原因之一 ，应是原设计者选取内筒设计压行搅拌，适宜的反应温度为(23-25)℃，通过往夹套中 力失误。其补救办法有两个：①对按原设计 尚未破坏通入热水或冷却水的方法来维持。为避免染茵，内筒 的容器，可按新的设计压力 ，在内筒设置加强圈[，②在操作初期是完全封闭的，压人种液待筒内种液反应 以后再制造此类容器时，应按表 3中设计条件重新进所需的净化气形成正压后，才打开排气(下转第22页)维普资讯· 22 ·锅 炉 压 力 容 器 安 全 技 术2004年第 6期 化 ，因而要在管线上采取预防措施以防止其凝固，尤其程中，其性质比较稳定。另外 Ⅵ L 1传热介质加热循 是对于安装在室外的设施 ，只要管线经过低于以上温环系统主要是以循环回路的形式运行 ，在管道的密封 度的地区，就一定要采取伴热措施。
所有可能含有静与压力的稳定方面要求较高一些。因此必须加以特别 态介质的管线与设备都应有伴热，其 中包括所有的注的重视，并且在实践中不断加 以总结，以确保对其安 入与排放管线、真空管线以及所有的泵送液相介质管全、合理地使用。 线。蒸汽管线 、排气管线以及 自由排放的凝结液管线参 考 文 献 一 般不需要伴热。通常VP-1传热介质的工作温度要 比伴热温度1 (日)综研化学株式会社 ．《载热体手册》．中国科学技术出 高。如果使用蒸汽，那么伴热管线中可能存留的冷凝版社，1996．8． 水就有可能被过热膨胀或汽化而使伴热管线造成破2 国家质检总局 ．《有机热载体炉安全技术监察规程．1994．5． 裂。为了避免这种情况发生 ，伴热管线在任何情况下3 赵钦新，章燕谋 ．燃《油燃气锅炉的结构与设计》．机械工业 都应与冷凝管汇 、蒸气管汇或大气相通。出版社 ，1999年 ．对于低于 345℃的液相加热循环系统 ，如果将4 冯俊凯，-沈幼庭 ．锅《炉原理及计算．科学出版社，1992．7． ⅥLl传热介质与别的传热介质相混合，则可以减少5 常州综研加热炉有限公司出厂资料 ．联《苯炉安装使用说明 或减轻对伴热方面的需求。
书》． 4 结束语作者 许光明常州市锅炉压力容器检验所在 ⅥL 1传热介质加热循环系统设计时，一定要江苏 常·州 邮编 针对其介质的特殊性对传热 的影响进行。ⅥL 1传金丽云 沈小冬 潘荣海 常州综研加热炉有限公司 热介质加热循环系统的特点是低压高温 ，在热交换过江苏·常州 邮编 (上接第19页)阀排气。反应完毕，关闭排气阀，用净有出现 内筒失稳情况，说明了以上分析是正确的。 化气把种液后至下一工序。3 结束语笔者认为，操作工况隐藏了一个设计条件，内筒通 入 120℃饱和水蒸气后关闭进气阀，夹套通入冷却水(1)分析认为压力容器设计人员除应精通压力容 将内筒冷却至20℃，按冬天考虑冷却水的温度可低至器结构设计、强度和稳定性等设计知识之外 ，还应熟悉 5℃。经查有关工艺设计手册 ，5℃饱和水蒸气的绝所设计容器的操作方法和使用的工艺特点，特别要注 对压力为0．。由于封闭的内筒温度降低 ， 意与工艺设计人员的沟通，正确选择容器的设计条件。 蒸汽 中水的凝 出，造成 了内筒 出现负压 (为 0．103—(2)对于夹套容器 ，容器设计人员应注意内筒与夹 0．00866=0．)，因此 ，此时内筒承受的最大套在不同工况下的压力组合，选择最苛刻操作条件作 外压等于夹套内冷却水的压力和 内筒负压之和，考虑为确定设计条件的依据，否则会造成设计失误，导致事 夹套内冷却水的压力应留有余量 ，故可取此时内筒的故。 设计外压为0．34MPa，夹套的设计内压为0．