2024年9月19日发(作者：宛自怡)
SH/T XXXX－20XX
编写说明
《石油化工装置安全泄压设施工艺设计规范》，经工业和信息化部20XX年××月××日以第
××号公告批准发布。
本规范主编单位是中国石化工程建设有限公司。主要起草人是孙丽丽、张建华、徐垚、蹇江海、
文科武、曾颖群、李蒙、徐伟、孙峰和许淑丽。
本规范在编制过程中，编制组进行了广泛的调查研究，总结了石油化工装置安全泄压设施工艺
设计的实践经验，同时参考了有关国内规范和国外先进技术法规，并在广泛征求意见的基础上，经
过反复讨论研究，编制了本规范。
为便于有关人员在使用本导则时能正确理解和执行条文规定，编制组编制了本规范的条文说明，
对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项做了说明和解释。但是，本条文说明不具备
与规范正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考。
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SH/T XXXX－20XX
目 次
1范围 ……………………………………………………………………………………………………30
3术语和符号 …………………………………………………………………………………………30
4基本规定 ………………………………………………………………………………………………31
5设置原则和要求…………………………………………………………………………………31
5.1设置原则……………………………………………………………………………………31
5.2设置要求………………………………………………………………………………………………32
5.3 安装要求…………………………………………………………………………………………32
6定压和超压…………………………………………………………………………32
7超压工况分析及计算……………………………………………………………………………34
7.1 超压工况分析…………………………………………………………………………………………34
7.2泄放量的计算……………………………………………………………………………………………35
7.3泄放面积的计算…………………………………………………………………………………………37
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石油化工装置安全泄压设施工艺设计规范
1 范围
不适用的范围中，移动式压力容器，如压力槽车；旋转或往复运动机械设备中自成整体或作为部
件的受压器室，如容积式泵或压缩机本体。
3 术语和符号
3.1.1压力系统，指设计压力大于或者等于0.002MPa的设备及其附属管道。
3.1.2在API标准中，安全阀分为pressure relief valve，relief valve、safety valve、safety relief
valve等几种。国内标准中，安全阀分为以下几种：
（1）弹簧直接载荷式安全阀spring loaded safety valve
一种仅靠弹簧来克服由阀瓣下介质压力所产生作用力的安全阀。
（2）带动力辅助装置的安全阀 assisted safety valve
该安全阀借助一个动力辅助装置，可以在压力低于正常整定压力时开启。即使该装置失灵，阀门
仍能满足国家标准对安全阀的所有要求。
（3） 先导式安全阀 pilot-operated safety valve
一种依靠从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀。该导阀本身应是符合标准要求的直接载荷式安
全阀。
（4） 平衡式安全阀 balanced pressure relief valve
是一种弹簧直接载荷式安全阀，其结构设置了一个波纹管或其他的方法使背压力的变化给阀门动
作带来的影响降低到最低。
3.1.3爆破片是爆破片安全装置的简称，爆破片安全装置由爆破片（或爆破片组件）和夹持器（或支
承圈）等零部件组成。在设定的爆破温度下，爆破片两侧压力差达到预定值时，爆破片即刻动作（破
裂或脱落），并泄放出介质。爆破片组件又称组合式爆破片，由爆破片、背压托架、加强环、保护膜
及密封膜等两种或两种以上零件构成的组合件。
非重闭式压力泄放设施（non-reclosing pressure relief device），是指动作后保持开启的压
力泄放设施。
3.1.4在安全阀的制造规范中，set pressure被称为整定压力，即安全阀在运行条件下开始开启的预
定压力，是在阀门进口处测量的表压力。在该压力下，在规定的运行条件下由介质压力产生的使阀门
开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。在工艺设计中，多用设定压力或定压的概念。整定压
力用于安全阀本体的设计和制造，整定压力的取值为设定压力。
为便于理解本规范，列出 GB/T 12242-2005和GB/T 567.1-2012的部分术语和定义。
（1） 回座压力 re-seating pressure
安全阀排放后其阀瓣重新与阀座接触，即开启高度变为零时的阀进口静压力。
（2） 爆破压力bursting pressure
在设定的爆破温度下，爆破片动作时两侧的压力差。
（3） 设计爆破压力
被保护承压设备的设计单位根据承压设备的工作条件和相应的安全技术规范设定的，在设
计爆破温度下爆破片的爆破压力值。
（4） 最大（最小）设计爆破压力
设计爆破压力与制造范围和爆破压力允差的代数和。
（5） 允许爆破压力范围
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（6）
（7）
（8）
（9）
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最大和最小设计爆破压力所限定的爆破压力范围。该压力范围由被保护承压设备的工作条
件及强度决定。
爆破片的实际爆破压力在允许爆破压力范围内时，则所选用的爆破片不会因实际爆破压力
过低而影响正常操作，也不会因实际爆破压力过高对容器安全构成威胁。
标定爆破压力
标注在爆破片铭牌上的，在规定的设计（或许可试验）爆破温度下，同一批次爆破片抽样
爆破试验时，实际爆破压力的算术平均值。
爆破温度
爆破片达到爆破压力时，爆破片膜片壁面的温度。
制造范围
一个批次爆破片的标定爆破压力相对于设计爆破压力差值的允许分布范围。
爆破压力允差
爆破片实际的试验爆破压力相对于标定爆破压力的最大允许偏差。其值可以是用正负号表
示的绝对数值或百分数。
当商定制造范围为零时，此允差即表示对设计爆破压力的最大偏差，且此允差范围亦为允
许爆破范围。
4 基本规定
4.1系统由于工艺事故、自控事故、电力事故、火灾事故和公用工程事故等可能超过设计压力时，需
要设置安全阀或爆破片。
4.5安全泄压设施的设计需要满足其检修周期的要求，比如是否设置备用设施等。安全阀的检修周期
需要满足TSG21-2016，第7.2.3.1.3条的要求。
4.6这是安全阀设置备用的基本要求，备用安全阀的泄放量需要和主安全阀的泄放量相同，以保证备
用安全阀在线时系统的安全。本规范中要求与主安全阀相同规格。如有多台安全阀，备用安全阀的定
压应与在用安全阀中最低者相同。如果安全阀在检修时系统也同时清空，则可以不设置备用。
5设置原则和要求
5.1设置原则
5.1.1 下列情况应设置安全阀
d）液体充满的系统，如果没有气相空间，受热膨胀时会导致系统超压，如换热器低温侧为液体，且进
出口设有阀门，若在操作时低温侧阀门可能全部或部分关闭，则低温侧会因介质受热膨胀导致超压损
坏，需要设置安全阀。
有气相空间的系统，如冷凝器的进出口设有阀门，若被冷凝液体在环境温度下的蒸汽压力可能超
过设备的设计压力，要考虑设置安全阀。
装置内的管道因为长度较短且多连续操作，所以一般不考虑由于液体热膨胀造成超压，若管道间
断操作，且两端可能被关闭时，要及时排空。若管道两端可能被切断，且环境温度下介质（如液化石
油气、制冷剂等）的蒸汽压力可能超过管道的设计压力，要考虑设置安全阀。
5.1.2 下列情况应单独设置爆破片
a）例如：反应器在失控时，压力会迅速升高，由于安全阀的运动元件质量大，惯性滞后明显，难以及
时排除超压介质，爆破片的动作时间一般为2ms-10ms，而安全阀全部动作时间要高1～2个数量级；
可能发生气体爆炸超压的密闭系统，除安装爆破片外，还可以采用其它防爆保护措施来保护设备，常
见防爆保护措施包括防爆容器、爆炸抑制、减少氧化剂浓度、防爆放空控制盘等。密闭系统防爆泄放
系统的设计，可以参考NFPA 68所建议的方法。
b）系统需要的泄放量大，需要选择多个安全阀才能满足要求，占用空间，安装和检修不方便。
c）GB/T 12243-2005中规定的弹簧直接载荷式安全阀的适用范围为0.1MPa~42MPa,而GB/T 567.1-2012
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中规定的爆破片适用范围为0.001MPa~500MPa。
d）如泄放温度低于大气中水汽的冰点温度，在泄放口可能产生冰堵的系统。
e）如开车吹扫的管路放空系统。
5.1.3下列情况宜组合设置安全阀和爆破片
a）真空操作的系统，工艺上不允许外部气体或空气通过安全泄压设施泄漏的，比如氧气或火炬气通过
安全泄压设施进入到系统，可能发生爆炸或影响产品质量。
b）安全阀并非严密密封的装置，安全阀阀瓣处会产生泄漏，如果介质泄漏是不允许的，比如十分贵重
或极度危害介质，即使很少的泄漏也会造成损失和危害环境。
c）如介质含有颗粒或粉末、易沉淀、易结晶、易聚合、易固化或粘度较大等的流体。
e）如系统存在反应超压工况，也存在火灾工况时，可安装一个或几个爆破片与安全阀并联使用以适应
不同的工况。再比如考虑火灾或接近不能预料的外来热源时，可安装一个或几个爆破片与安全阀并联
使用以增加泄放面积。
5.1.4 其他
c）此条中“爆破片不应单独用于排放介质毒性程度为极度、高度危害或易爆及液化石油气等场合；”
来自于GB/T 150-2011，附录B.5.3。是指介质爆破片排放后没有处理，直接排至环境中是不允许的。
所以本规范中增加了前提条件“除具有后续处理系统且满足安全和环保要求外”，只要满足前提条件，
是可以单独采用爆破片的，如系统压力快速增长的，只能是采用爆破片，不可能采用爆破片和安全阀
串联使用的方式。
5.2设置要求
5.2.1爆破片和安全阀串联使用，将降低安全阀的泄放量。爆破片串联在安全阀的入口侧时，可以用
单个安全阀额定泄放量乘以0.9作为组合装置的泄放量。爆破片串联在安全阀的出口侧时，爆破片爆
破后的泄放面积需足够大，以保证泄放量不小于安全阀的额定排量。
5.2.2安全阀和爆破片串联使用时的规定
a）防止安全阀和爆破片间形成压力积聚，影响安全阀或爆破片的动作。
c）如爆破片破裂后不能产生碎片、脱落或火花。
5.3安装要求
安全阀进口压力降过大，可能导致安全阀反复启闭，产生震颤，会减小安全阀的泄放能力并且损坏阀
座表面。影响安全阀性能的压力降是由不可恢复的入口压力损失（如湍流分散）和进口管线内部的摩
擦力造成的。从被保护的设备或管道到安全阀进口处的压力降一般低于安全阀设定压力的3％。流量
应按照安全阀排放时通过安全阀的最大流量计算。液体热膨胀阀和采用远端取压的先导式安全阀不受
此限制。用于液体介质的安全阀，需要考虑静压差对定压的影响。
6定压和超压
6.1安全阀的设定压力，需要考虑从压力源到安全阀进口之间的压力损失。压力容器的压力和安全阀
的压力间关系可参见图1：
32
安全阀的压力等级关系
压力容器的压力超压百分数%
安全阀的压力
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P
s
+最大允许超过压力
(仅限于火灾)121
按火灾工况条件下的
最大泄放压力
Ps+多阀的最大允许超过压力
（非火灾）
操作条件下的多阀最大泄放压力
116
[或30 kPa中的较大值]
P
s
+单阀的最大允许超过压力
（非火灾）
操作条件下的单阀最大泄放压力
110
[或20 kPa中的较大值]
超压（最大）
附加阀最大允许定压
（在线的）105
设计压力 P
D
100
单阀最大容许定压
开始打开
开启压力
回座 [见c)]
95
单阀的关闭压力
最大预期操作压力
[见b)]90 泄漏测试压力
85
注：
a.所示压力条件是安装在容器的安全阀条件；
b.操作压力可高于或低于90%；
c.回座和压差应参考的有关标准。
图1压力容器和安全阀压力关系
6.2第一阀，指超压时第一个动作的安全阀。其它阀，是指除第一个安全阀以外的其它安全阀。
6.3单独使用的爆破片爆破温度下的最大标定爆破压力，其值不能超过所保护系统的设计压力。和安
全阀组合使用的爆破片的最大标定爆破压力，参6.2节的规定执行。
当爆破片爆破试验合格后，标定爆破压力取该批次爆破片按规定抽样数量的试验爆破压力的算术
平均值。爆破压力允差见表1，表示实际的试验爆破压力相对于标定爆破压力的最大允许偏差。
表1 爆破压力允差
爆破片类型 标定爆破压力范围MPa 相对标定爆破压力的允差
≥0.001～<0.01 ±50%
平板型、正拱
≥0.01～<0.1 ±25%
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标定爆破压力范围MPa
≥0.1～<0.3
≥0.3～<100
≥100～<500
<0.05
石墨
≥0.05～<0.3
≥0.3
注：来自《爆破片与爆破片装置GB/T 567-2012》
与爆破片相关的压力关系图，如图2所示。
压力正允差
制造范围正偏差
制造范围负偏差
压力负允差
由爆破片的形式
确定
爆破片类型
型、反拱型
相对标定爆破压力的允差
±0.015MPa
±5%
±4%
±25%
±15%
±10%
最大爆破压力
最大标定爆破压力
（不大于容器设计压力）
标定爆破压力
最小标定爆破压力
最小爆破压力
最高操作压力
图2与爆破片相关的压力关系图
7超压工况分析及计算
7.1 超压工况分析
7.1.1表7.1.1第7项
高挥发性物质进入热油，包括水进入热油系和轻质烃进入热油，二者的结果相同，以水进入热油
为例。
水进入热油，蒸汽将在瞬间产生，安全泄压设施可能无法在这么短的时间内有效动作，应采取下
列措施以避免超压：
a）水侧的操作压力低于热油侧的操作压力；
b）为避免水的积聚，备用设备中维持热油以最小流量循环；
c）系统中避免出现水（液）袋；
d）安装适当的蒸汽凝液疏水阀；
e）采取伴热避免蒸汽冷凝；
f）在水管线和热工艺管线连接处设置双切断阀和放净阀；
g) 设置联锁装置，当原料被水污染发生时切断热源。
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7.2泄放量的计算
7.2.1 c）进料管内的流速υ参考下述范围选取：
一般气体：10 m/s～15 m/s；
饱和蒸汽：20 m/s～30 m/s；
过热蒸汽：30 m/s～60 m/s。
如果系统内发生反应，造成体积变化，引起超压的，需要按反应工况计算，不能按进料量计算泄
放量。
7.2.2外部火灾工况安全泄压设施泄放量的计算
7.2.2.1 曝露在火灾环境中的设备，其盛装的液体因加热沸腾或热分解反应产生蒸汽，并且/或者液
体因加热发生体积膨胀，均能导致设备超压。火灾类别分为敞开的池火、受限的池火和喷射火几种。
池火因溢出液体被点燃而形成，而喷射火则由泄漏的带压液体被点燃而形成。喷射火的热通量很高并
且局限在一个区域，而池火的热通量较低并且不局限于一个固定的位置。受限的池火发生在构筑物内
部或者发生在围堰内，它的热通量在某些场合高于敞开的池火。不同类型火灾的热通量是不一样的，
以下为不同火灾类别的热通量：
22
——敞开的池火：50kW/m-150kW/m。
22
——受限的池火：100kW/m-250kW/m。
22
——喷射火：100kW/m-400kW/m。
对火焰高度， API 521-2014中建议为25英尺，折算为7.6m。对于烃类火焰，虽然火焰高度可能
会超过7.6m，但API 521-2014的4.4.13.2.2节也提到，按7.6m的高度计算是足够的。
本规范以敞开的池火为基础进行计算。如果平台是格栅不能积存液体，则不作为高度基准。
在计算火灾排放量时，有以下两个假设：
1．系统是隔断的；
2．不同时考虑气体热膨胀超压排放和液体汽化超压排放。
需要计算整个压力系统在火灾工况下的受热面积，包括容器、管线和管件等。
容器内液面之下的面积统称为湿表面积。发生火灾时，外部火灾传入的热量通过湿表面积使容器内的
液态物料汽化，湿表面积只考虑容器小于或等于距离地面或实体平面（如混凝土框架上的平台）7.6m
高度以下的湿表面积，通常7.6m高度以上部分不考虑。湿表面积应包括火灾影响范围内的管道和管
件的外表面积。
5）GB/T 150-2011关于球形容器受热面积的规定中，采用的高度是7.5m。由于7.6m比7.5m相对保
守且相差不大，所以为本规范的一致性，此处规定为7.6m。
对于接近临界点的烃类，当不知道其精确潜热时，可以取115kJ/kg（50btu/lb）作为近似值进行计
算。如果压力泄放条件在临界点以上，因为没有相变，所以蒸气的泄放速率只取决于热输入引起的流
体膨胀速率。
7.2.2.3有完整的绝热保温层，GB/T 150-2011指的是“在火灾情况下，保温层不破坏”，为达到这
个要求，本规范里给出了规定。需要注意，常用的绝热材料很多都不能满足要求，如泡沫玻璃的最大
使用温度低于500℃,岩棉的最大使用温度低于700℃等，均不能满足要求。
0.82
GB/T 150-2011中式（B.4）为W＝2.61（650-t）λA /（δr），本规范参考API521-2014进行了
修正。
7.2.2.4 无湿润表面容器，指盛装气体、蒸汽和超临界流体的容器。设备的壁温T
W
，在计算以碳钢
制造的设备时，采用593 ℃（866 K）来计算。
在外部火灾工况时，从器壁向流体传递的热量有限，火焰将在很短时间内就可将外部表面金属加
热到足以使材料软化发生破坏的温度。25.4mm的钢板暴露于明火时，大约12分钟就可达到593℃。
如果式中的T
1
超过T
W
，可能安全阀尚未达到开启压力，容器就己经被破坏了。在此工况下，设置安
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全阀不能独立保护这类容器不受破坏，仅能在短时间内（金属软化之前）起作用。因此要采取其它办
法，如安装外保温、设置水喷淋或自动、手动的排放系统、使容器远离易燃的物料等，这些措施可以
给操作者赢得时间，处理问题，达到安全生产的目的。
在API521-2011提供的计算方法如下：
A
0
＝F´×A
1
/P
d
0.5
（1）
式中：
A
0
——安全阀的泄放面积，mm
2
；
A
1
——距地面7.5m高度以下的容器外表面面积， m
2
；
P
d
——安全阀的泄放压力，kPa（绝压）；
F´——可根据式（2）计算，如果计算值小于182，则取F´＝182；如果缺少数据，无法根据式（2）
计算得到，则取F´＝821。
F´＝C
9
×(T
W
-T
1
)
1.25
/(C×K
D
×T
1
0.65 06
) （2）
式中：
C
9
——常数，取值0.2772；
K
D
——由安全阀制造厂提供的泄放系数；
T
W
——建议的最大金属壁温， K，对于碳钢为866K；
T
1
——根据理想气体状态方程计算的泄放温度，K；
C——常数，根据式（3）计算；
＋－
C＝C
10
×{k×[2/(k＋1)]
[(k1)/ (k1 )]
}
0.5
（3）
式中：
C
10
——常数，取值0.0395，（kg·mol·K）
0.5
/（mm
2
·kPa·h）；
k——泄放温度下理想气体的绝热系数。
a) 当计算得到的F´≥182，可通过式（4）计算所需的排放量：
W＝8.765×(MP
d
)
0.5
×A
1
×(T
W
-T
1
)
1.25
/T
1
1.1506
（4）
式中：
W——质量泄放流量， kg/h；
M——相对分子质量；
P
d
——安全阀的泄放压力，MPa（绝压）；
A
1
——距地面7.5m高度以下的容器外表面面积，m
2
；
T
W
——建议的最大金属壁温，K，对于碳钢为866K；
T
1
——泄放温度，K；根据理想气体状态方程计算。
b) 当计算得到的F´<182，可通过式（5）计算所需的排放量：
W＝5755.345×C×A
1
×(MP
d
/T
1
)
0.5
（5）
式中：
W——质量泄放流量，kg/h；
C——常数，根据式（3）计算；
M——相对分子质量；
P
d
——安全阀泄放压力，MPa（绝压）；
A
1
——距地面7.5m高度以下的容器外表面面积，m
2
；
T
1
——根据理想气体状态方程计算的泄放温度，K。
由于计算F´时需要安全阀制造厂提供的系数，而在设计时，一般安全阀还没有确定厂家，所以本
规范简化为采用式（4）直接进行计算，式（4）与式（7.2.2.4）相同。
7.2.3换热管破裂安全泄压设施泄放量的计算
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7.2.3.1换热器整个管程完全破裂，管程内大量高压流体流入换热器低压侧，是一种极少见的，但是
可能发生的事故。换热器在操作期间的轻微泄漏几乎不会引起超压。如果换热器低压侧（包括其上游
系统和下游系统）的压力在换热管破裂的过程中不超过低压侧校正的耐压试验压力，就不会导致换热
器低压侧破损。由于设计温度和耐压试验温度一般不会相同，所以GB/T 150.1-2011的4.6.2条规定
了校正系数，即耐压试验温度下的许用应力与设计温度下的许用应力的比值。GB/T 150.1-2011规定，
液压试验压力的最低值为设计压力的1.25倍乘以校正系数；气压试验压力或气液组合试验压力的最低
值为设计压力的1.1倍乘以校正系数。
如高压侧流体流入低压侧流体时发生化学反应，还需要考虑反应状况下所能达到的压力与低压侧
校正的耐压试验压力的大小。
7.2.3.2在实际情况中，换热器内部故障可以是从一个小针孔到一根换热管完全断裂不等。为了通过
静态方法确定所需的泄放量，可以按下列基准：
（1）换热管破裂故障按一根换热管突然发生破裂考虑；
（2）假设换热管破裂故障发生在管板背面一侧；
（3）假设高压流体同时通过留在管板中的换热管残存段和另一个较长部分的管段流入低压侧；
（4）假设流动规律为偏心孔板。
在确定泄放量时，还需要考虑液体的闪蒸。因为流体在低压侧与较热物料密切接触，由于减压和
蒸发作用的组合影响，不是导致液体因减压闪蒸汽化变成蒸气，就是易挥发流体在被加热的情况下变
成蒸气。
对不闪蒸的液体，采用不可压缩流体方程计算通过换热管破损处的排放流量。对穿过换热管破损
处的气体，按可压缩流体处理。对闪蒸液体或两相流体，采用两相流方法来确定通过换热管破损处的
排放流量。
7.2.5化学反应失控
7.2.5.1可以根据小型模拟实验的数据，确定系统特征，如调合型、气态型或混合型，根据系统特征，
再选择适用的计算公式。系统特征分类如下：
（1）调合型：反应失控产生的压力完全是由于反应体系中的蒸气压产生，在热失控时系统内压力随着
反应体系温度的增加而增加。。
（2）气态型：反应失控产生的压力完全是由于化学反应过程中放出的不可凝性气体所致。
（3）混合型：随反应体系温度的升高，系统内压力是由反应过程产生的气体和蒸气共同作用的结果。
化学反应失控，也可以采用美国紧急泄放系统设计协会（DIERS）推荐的方法。
7.3泄放面积的计算
7.3.3气液平衡的液相或气液混合相态，泄放时，会发生闪蒸而产生气相，减少通过泄放阀的有效质
量流量。
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本规范主编单位是中国石化工程建设有限公司。主要起草人是孙丽丽、张建华、徐垚、蹇江海、
文科武、曾颖群、李蒙、徐伟、孙峰和许淑丽。
本规范在编制过程中，编制组进行了广泛的调查研究，总结了石油化工装置安全泄压设施工艺
设计的实践经验，同时参考了有关国内规范和国外先进技术法规，并在广泛征求意见的基础上，经
过反复讨论研究，编制了本规范。
为便于有关人员在使用本导则时能正确理解和执行条文规定，编制组编制了本规范的条文说明，
对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项做了说明和解释。但是，本条文说明不具备
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1范围 ……………………………………………………………………………………………………30
3术语和符号 …………………………………………………………………………………………30
4基本规定 ………………………………………………………………………………………………31
5设置原则和要求…………………………………………………………………………………31
5.1设置原则……………………………………………………………………………………31
5.2设置要求………………………………………………………………………………………………32
5.3 安装要求…………………………………………………………………………………………32
6定压和超压…………………………………………………………………………32
7超压工况分析及计算……………………………………………………………………………34
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7.2泄放量的计算……………………………………………………………………………………………35
7.3泄放面积的计算…………………………………………………………………………………………37
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石油化工装置安全泄压设施工艺设计规范
1 范围
不适用的范围中，移动式压力容器，如压力槽车；旋转或往复运动机械设备中自成整体或作为部
件的受压器室，如容积式泵或压缩机本体。
3 术语和符号
3.1.1压力系统，指设计压力大于或者等于0.002MPa的设备及其附属管道。
3.1.2在API标准中，安全阀分为pressure relief valve，relief valve、safety valve、safety relief
valve等几种。国内标准中，安全阀分为以下几种：
（1）弹簧直接载荷式安全阀spring loaded safety valve
一种仅靠弹簧来克服由阀瓣下介质压力所产生作用力的安全阀。
（2）带动力辅助装置的安全阀 assisted safety valve
该安全阀借助一个动力辅助装置，可以在压力低于正常整定压力时开启。即使该装置失灵，阀门
仍能满足国家标准对安全阀的所有要求。
（3） 先导式安全阀 pilot-operated safety valve
一种依靠从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀。该导阀本身应是符合标准要求的直接载荷式安
全阀。
（4） 平衡式安全阀 balanced pressure relief valve
是一种弹簧直接载荷式安全阀，其结构设置了一个波纹管或其他的方法使背压力的变化给阀门动
作带来的影响降低到最低。
3.1.3爆破片是爆破片安全装置的简称，爆破片安全装置由爆破片（或爆破片组件）和夹持器（或支
承圈）等零部件组成。在设定的爆破温度下，爆破片两侧压力差达到预定值时，爆破片即刻动作（破
裂或脱落），并泄放出介质。爆破片组件又称组合式爆破片，由爆破片、背压托架、加强环、保护膜
及密封膜等两种或两种以上零件构成的组合件。
非重闭式压力泄放设施（non-reclosing pressure relief device），是指动作后保持开启的压
力泄放设施。
3.1.4在安全阀的制造规范中，set pressure被称为整定压力，即安全阀在运行条件下开始开启的预
定压力，是在阀门进口处测量的表压力。在该压力下，在规定的运行条件下由介质压力产生的使阀门
开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。在工艺设计中，多用设定压力或定压的概念。整定压
力用于安全阀本体的设计和制造，整定压力的取值为设定压力。
为便于理解本规范，列出 GB/T 12242-2005和GB/T 567.1-2012的部分术语和定义。
（1） 回座压力 re-seating pressure
安全阀排放后其阀瓣重新与阀座接触，即开启高度变为零时的阀进口静压力。
（2） 爆破压力bursting pressure
在设定的爆破温度下，爆破片动作时两侧的压力差。
（3） 设计爆破压力
被保护承压设备的设计单位根据承压设备的工作条件和相应的安全技术规范设定的，在设
计爆破温度下爆破片的爆破压力值。
（4） 最大（最小）设计爆破压力
设计爆破压力与制造范围和爆破压力允差的代数和。
（5） 允许爆破压力范围
30
（6）
（7）
（8）
（9）
SH/T XXXX－20XX
最大和最小设计爆破压力所限定的爆破压力范围。该压力范围由被保护承压设备的工作条
件及强度决定。
爆破片的实际爆破压力在允许爆破压力范围内时，则所选用的爆破片不会因实际爆破压力
过低而影响正常操作，也不会因实际爆破压力过高对容器安全构成威胁。
标定爆破压力
标注在爆破片铭牌上的，在规定的设计（或许可试验）爆破温度下，同一批次爆破片抽样
爆破试验时，实际爆破压力的算术平均值。
爆破温度
爆破片达到爆破压力时，爆破片膜片壁面的温度。
制造范围
一个批次爆破片的标定爆破压力相对于设计爆破压力差值的允许分布范围。
爆破压力允差
爆破片实际的试验爆破压力相对于标定爆破压力的最大允许偏差。其值可以是用正负号表
示的绝对数值或百分数。
当商定制造范围为零时，此允差即表示对设计爆破压力的最大偏差，且此允差范围亦为允
许爆破范围。
4 基本规定
4.1系统由于工艺事故、自控事故、电力事故、火灾事故和公用工程事故等可能超过设计压力时，需
要设置安全阀或爆破片。
4.5安全泄压设施的设计需要满足其检修周期的要求，比如是否设置备用设施等。安全阀的检修周期
需要满足TSG21-2016，第7.2.3.1.3条的要求。
4.6这是安全阀设置备用的基本要求，备用安全阀的泄放量需要和主安全阀的泄放量相同，以保证备
用安全阀在线时系统的安全。本规范中要求与主安全阀相同规格。如有多台安全阀，备用安全阀的定
压应与在用安全阀中最低者相同。如果安全阀在检修时系统也同时清空，则可以不设置备用。
5设置原则和要求
5.1设置原则
5.1.1 下列情况应设置安全阀
d）液体充满的系统，如果没有气相空间，受热膨胀时会导致系统超压，如换热器低温侧为液体，且进
出口设有阀门，若在操作时低温侧阀门可能全部或部分关闭，则低温侧会因介质受热膨胀导致超压损
坏，需要设置安全阀。
有气相空间的系统，如冷凝器的进出口设有阀门，若被冷凝液体在环境温度下的蒸汽压力可能超
过设备的设计压力，要考虑设置安全阀。
装置内的管道因为长度较短且多连续操作，所以一般不考虑由于液体热膨胀造成超压，若管道间
断操作，且两端可能被关闭时，要及时排空。若管道两端可能被切断，且环境温度下介质（如液化石
油气、制冷剂等）的蒸汽压力可能超过管道的设计压力，要考虑设置安全阀。
5.1.2 下列情况应单独设置爆破片
a）例如：反应器在失控时，压力会迅速升高，由于安全阀的运动元件质量大，惯性滞后明显，难以及
时排除超压介质，爆破片的动作时间一般为2ms-10ms，而安全阀全部动作时间要高1～2个数量级；
可能发生气体爆炸超压的密闭系统，除安装爆破片外，还可以采用其它防爆保护措施来保护设备，常
见防爆保护措施包括防爆容器、爆炸抑制、减少氧化剂浓度、防爆放空控制盘等。密闭系统防爆泄放
系统的设计，可以参考NFPA 68所建议的方法。
b）系统需要的泄放量大，需要选择多个安全阀才能满足要求，占用空间，安装和检修不方便。
c）GB/T 12243-2005中规定的弹簧直接载荷式安全阀的适用范围为0.1MPa~42MPa,而GB/T 567.1-2012
31
SH/T XXXX－20XX
中规定的爆破片适用范围为0.001MPa~500MPa。
d）如泄放温度低于大气中水汽的冰点温度，在泄放口可能产生冰堵的系统。
e）如开车吹扫的管路放空系统。
5.1.3下列情况宜组合设置安全阀和爆破片
a）真空操作的系统，工艺上不允许外部气体或空气通过安全泄压设施泄漏的，比如氧气或火炬气通过
安全泄压设施进入到系统，可能发生爆炸或影响产品质量。
b）安全阀并非严密密封的装置，安全阀阀瓣处会产生泄漏，如果介质泄漏是不允许的，比如十分贵重
或极度危害介质，即使很少的泄漏也会造成损失和危害环境。
c）如介质含有颗粒或粉末、易沉淀、易结晶、易聚合、易固化或粘度较大等的流体。
e）如系统存在反应超压工况，也存在火灾工况时，可安装一个或几个爆破片与安全阀并联使用以适应
不同的工况。再比如考虑火灾或接近不能预料的外来热源时，可安装一个或几个爆破片与安全阀并联
使用以增加泄放面积。
5.1.4 其他
c）此条中“爆破片不应单独用于排放介质毒性程度为极度、高度危害或易爆及液化石油气等场合；”
来自于GB/T 150-2011，附录B.5.3。是指介质爆破片排放后没有处理，直接排至环境中是不允许的。
所以本规范中增加了前提条件“除具有后续处理系统且满足安全和环保要求外”，只要满足前提条件，
是可以单独采用爆破片的，如系统压力快速增长的，只能是采用爆破片，不可能采用爆破片和安全阀
串联使用的方式。
5.2设置要求
5.2.1爆破片和安全阀串联使用，将降低安全阀的泄放量。爆破片串联在安全阀的入口侧时，可以用
单个安全阀额定泄放量乘以0.9作为组合装置的泄放量。爆破片串联在安全阀的出口侧时，爆破片爆
破后的泄放面积需足够大，以保证泄放量不小于安全阀的额定排量。
5.2.2安全阀和爆破片串联使用时的规定
a）防止安全阀和爆破片间形成压力积聚，影响安全阀或爆破片的动作。
c）如爆破片破裂后不能产生碎片、脱落或火花。
5.3安装要求
安全阀进口压力降过大，可能导致安全阀反复启闭，产生震颤，会减小安全阀的泄放能力并且损坏阀
座表面。影响安全阀性能的压力降是由不可恢复的入口压力损失（如湍流分散）和进口管线内部的摩
擦力造成的。从被保护的设备或管道到安全阀进口处的压力降一般低于安全阀设定压力的3％。流量
应按照安全阀排放时通过安全阀的最大流量计算。液体热膨胀阀和采用远端取压的先导式安全阀不受
此限制。用于液体介质的安全阀，需要考虑静压差对定压的影响。
6定压和超压
6.1安全阀的设定压力，需要考虑从压力源到安全阀进口之间的压力损失。压力容器的压力和安全阀
的压力间关系可参见图1：
32
安全阀的压力等级关系
压力容器的压力超压百分数%
安全阀的压力
SH/T XXXX－20XX
P
s
+最大允许超过压力
(仅限于火灾)121
按火灾工况条件下的
最大泄放压力
Ps+多阀的最大允许超过压力
（非火灾）
操作条件下的多阀最大泄放压力
116
[或30 kPa中的较大值]
P
s
+单阀的最大允许超过压力
（非火灾）
操作条件下的单阀最大泄放压力
110
[或20 kPa中的较大值]
超压（最大）
附加阀最大允许定压
（在线的）105
设计压力 P
D
100
单阀最大容许定压
开始打开
开启压力
回座 [见c)]
95
单阀的关闭压力
最大预期操作压力
[见b)]90 泄漏测试压力
85
注：
a.所示压力条件是安装在容器的安全阀条件；
b.操作压力可高于或低于90%；
c.回座和压差应参考的有关标准。
图1压力容器和安全阀压力关系
6.2第一阀，指超压时第一个动作的安全阀。其它阀，是指除第一个安全阀以外的其它安全阀。
6.3单独使用的爆破片爆破温度下的最大标定爆破压力，其值不能超过所保护系统的设计压力。和安
全阀组合使用的爆破片的最大标定爆破压力，参6.2节的规定执行。
当爆破片爆破试验合格后，标定爆破压力取该批次爆破片按规定抽样数量的试验爆破压力的算术
平均值。爆破压力允差见表1，表示实际的试验爆破压力相对于标定爆破压力的最大允许偏差。
表1 爆破压力允差
爆破片类型 标定爆破压力范围MPa 相对标定爆破压力的允差
≥0.001～<0.01 ±50%
平板型、正拱
≥0.01～<0.1 ±25%
33
SH/T XXXX－20XX
标定爆破压力范围MPa
≥0.1～<0.3
≥0.3～<100
≥100～<500
<0.05
石墨
≥0.05～<0.3
≥0.3
注：来自《爆破片与爆破片装置GB/T 567-2012》
与爆破片相关的压力关系图，如图2所示。
压力正允差
制造范围正偏差
制造范围负偏差
压力负允差
由爆破片的形式
确定
爆破片类型
型、反拱型
相对标定爆破压力的允差
±0.015MPa
±5%
±4%
±25%
±15%
±10%
最大爆破压力
最大标定爆破压力
（不大于容器设计压力）
标定爆破压力
最小标定爆破压力
最小爆破压力
最高操作压力
图2与爆破片相关的压力关系图
7超压工况分析及计算
7.1 超压工况分析
7.1.1表7.1.1第7项
高挥发性物质进入热油，包括水进入热油系和轻质烃进入热油，二者的结果相同，以水进入热油
为例。
水进入热油，蒸汽将在瞬间产生，安全泄压设施可能无法在这么短的时间内有效动作，应采取下
列措施以避免超压：
a）水侧的操作压力低于热油侧的操作压力；
b）为避免水的积聚，备用设备中维持热油以最小流量循环；
c）系统中避免出现水（液）袋；
d）安装适当的蒸汽凝液疏水阀；
e）采取伴热避免蒸汽冷凝；
f）在水管线和热工艺管线连接处设置双切断阀和放净阀；
g) 设置联锁装置，当原料被水污染发生时切断热源。
34
SH/T XXXX－20XX
7.2泄放量的计算
7.2.1 c）进料管内的流速υ参考下述范围选取：
一般气体：10 m/s～15 m/s；
饱和蒸汽：20 m/s～30 m/s；
过热蒸汽：30 m/s～60 m/s。
如果系统内发生反应，造成体积变化，引起超压的，需要按反应工况计算，不能按进料量计算泄
放量。
7.2.2外部火灾工况安全泄压设施泄放量的计算
7.2.2.1 曝露在火灾环境中的设备，其盛装的液体因加热沸腾或热分解反应产生蒸汽，并且/或者液
体因加热发生体积膨胀，均能导致设备超压。火灾类别分为敞开的池火、受限的池火和喷射火几种。
池火因溢出液体被点燃而形成，而喷射火则由泄漏的带压液体被点燃而形成。喷射火的热通量很高并
且局限在一个区域，而池火的热通量较低并且不局限于一个固定的位置。受限的池火发生在构筑物内
部或者发生在围堰内，它的热通量在某些场合高于敞开的池火。不同类型火灾的热通量是不一样的，
以下为不同火灾类别的热通量：
22
——敞开的池火：50kW/m-150kW/m。
22
——受限的池火：100kW/m-250kW/m。
22
——喷射火：100kW/m-400kW/m。
对火焰高度， API 521-2014中建议为25英尺，折算为7.6m。对于烃类火焰，虽然火焰高度可能
会超过7.6m，但API 521-2014的4.4.13.2.2节也提到，按7.6m的高度计算是足够的。
本规范以敞开的池火为基础进行计算。如果平台是格栅不能积存液体，则不作为高度基准。
在计算火灾排放量时，有以下两个假设：
1．系统是隔断的；
2．不同时考虑气体热膨胀超压排放和液体汽化超压排放。
需要计算整个压力系统在火灾工况下的受热面积，包括容器、管线和管件等。
容器内液面之下的面积统称为湿表面积。发生火灾时，外部火灾传入的热量通过湿表面积使容器内的
液态物料汽化，湿表面积只考虑容器小于或等于距离地面或实体平面（如混凝土框架上的平台）7.6m
高度以下的湿表面积，通常7.6m高度以上部分不考虑。湿表面积应包括火灾影响范围内的管道和管
件的外表面积。
5）GB/T 150-2011关于球形容器受热面积的规定中，采用的高度是7.5m。由于7.6m比7.5m相对保
守且相差不大，所以为本规范的一致性，此处规定为7.6m。
对于接近临界点的烃类，当不知道其精确潜热时，可以取115kJ/kg（50btu/lb）作为近似值进行计
算。如果压力泄放条件在临界点以上，因为没有相变，所以蒸气的泄放速率只取决于热输入引起的流
体膨胀速率。
7.2.2.3有完整的绝热保温层，GB/T 150-2011指的是“在火灾情况下，保温层不破坏”，为达到这
个要求，本规范里给出了规定。需要注意，常用的绝热材料很多都不能满足要求，如泡沫玻璃的最大
使用温度低于500℃,岩棉的最大使用温度低于700℃等，均不能满足要求。
0.82
GB/T 150-2011中式（B.4）为W＝2.61（650-t）λA /（δr），本规范参考API521-2014进行了
修正。
7.2.2.4 无湿润表面容器，指盛装气体、蒸汽和超临界流体的容器。设备的壁温T
W
，在计算以碳钢
制造的设备时，采用593 ℃（866 K）来计算。
在外部火灾工况时，从器壁向流体传递的热量有限，火焰将在很短时间内就可将外部表面金属加
热到足以使材料软化发生破坏的温度。25.4mm的钢板暴露于明火时，大约12分钟就可达到593℃。
如果式中的T
1
超过T
W
，可能安全阀尚未达到开启压力，容器就己经被破坏了。在此工况下，设置安
35
SH/T XXXX－20XX
全阀不能独立保护这类容器不受破坏，仅能在短时间内（金属软化之前）起作用。因此要采取其它办
法，如安装外保温、设置水喷淋或自动、手动的排放系统、使容器远离易燃的物料等，这些措施可以
给操作者赢得时间，处理问题，达到安全生产的目的。
在API521-2011提供的计算方法如下：
A
0
＝F´×A
1
/P
d
0.5
（1）
式中：
A
0
——安全阀的泄放面积，mm
2
；
A
1
——距地面7.5m高度以下的容器外表面面积， m
2
；
P
d
——安全阀的泄放压力，kPa（绝压）；
F´——可根据式（2）计算，如果计算值小于182，则取F´＝182；如果缺少数据，无法根据式（2）
计算得到，则取F´＝821。
F´＝C
9
×(T
W
-T
1
)
1.25
/(C×K
D
×T
1
0.65 06
) （2）
式中：
C
9
——常数，取值0.2772；
K
D
——由安全阀制造厂提供的泄放系数；
T
W
——建议的最大金属壁温， K，对于碳钢为866K；
T
1
——根据理想气体状态方程计算的泄放温度，K；
C——常数，根据式（3）计算；
＋－
C＝C
10
×{k×[2/(k＋1)]
[(k1)/ (k1 )]
}
0.5
（3）
式中：
C
10
——常数，取值0.0395，（kg·mol·K）
0.5
/（mm
2
·kPa·h）；
k——泄放温度下理想气体的绝热系数。
a) 当计算得到的F´≥182，可通过式（4）计算所需的排放量：
W＝8.765×(MP
d
)
0.5
×A
1
×(T
W
-T
1
)
1.25
/T
1
1.1506
（4）
式中：
W——质量泄放流量， kg/h；
M——相对分子质量；
P
d
——安全阀的泄放压力，MPa（绝压）；
A
1
——距地面7.5m高度以下的容器外表面面积，m
2
；
T
W
——建议的最大金属壁温，K，对于碳钢为866K；
T
1
——泄放温度，K；根据理想气体状态方程计算。
b) 当计算得到的F´<182，可通过式（5）计算所需的排放量：
W＝5755.345×C×A
1
×(MP
d
/T
1
)
0.5
（5）
式中：
W——质量泄放流量，kg/h；
C——常数，根据式（3）计算；
M——相对分子质量；
P
d
——安全阀泄放压力，MPa（绝压）；
A
1
——距地面7.5m高度以下的容器外表面面积，m
2
；
T
1
——根据理想气体状态方程计算的泄放温度，K。
由于计算F´时需要安全阀制造厂提供的系数，而在设计时，一般安全阀还没有确定厂家，所以本
规范简化为采用式（4）直接进行计算，式（4）与式（7.2.2.4）相同。
7.2.3换热管破裂安全泄压设施泄放量的计算
36
SH/T XXXX－20XX
7.2.3.1换热器整个管程完全破裂，管程内大量高压流体流入换热器低压侧，是一种极少见的，但是
可能发生的事故。换热器在操作期间的轻微泄漏几乎不会引起超压。如果换热器低压侧（包括其上游
系统和下游系统）的压力在换热管破裂的过程中不超过低压侧校正的耐压试验压力，就不会导致换热
器低压侧破损。由于设计温度和耐压试验温度一般不会相同，所以GB/T 150.1-2011的4.6.2条规定
了校正系数，即耐压试验温度下的许用应力与设计温度下的许用应力的比值。GB/T 150.1-2011规定，
液压试验压力的最低值为设计压力的1.25倍乘以校正系数；气压试验压力或气液组合试验压力的最低
值为设计压力的1.1倍乘以校正系数。
如高压侧流体流入低压侧流体时发生化学反应，还需要考虑反应状况下所能达到的压力与低压侧
校正的耐压试验压力的大小。
7.2.3.2在实际情况中，换热器内部故障可以是从一个小针孔到一根换热管完全断裂不等。为了通过
静态方法确定所需的泄放量，可以按下列基准：
（1）换热管破裂故障按一根换热管突然发生破裂考虑；
（2）假设换热管破裂故障发生在管板背面一侧；
（3）假设高压流体同时通过留在管板中的换热管残存段和另一个较长部分的管段流入低压侧；
（4）假设流动规律为偏心孔板。
在确定泄放量时，还需要考虑液体的闪蒸。因为流体在低压侧与较热物料密切接触，由于减压和
蒸发作用的组合影响，不是导致液体因减压闪蒸汽化变成蒸气，就是易挥发流体在被加热的情况下变
成蒸气。
对不闪蒸的液体，采用不可压缩流体方程计算通过换热管破损处的排放流量。对穿过换热管破损
处的气体，按可压缩流体处理。对闪蒸液体或两相流体，采用两相流方法来确定通过换热管破损处的
排放流量。
7.2.5化学反应失控
7.2.5.1可以根据小型模拟实验的数据，确定系统特征，如调合型、气态型或混合型，根据系统特征，
再选择适用的计算公式。系统特征分类如下：
（1）调合型：反应失控产生的压力完全是由于反应体系中的蒸气压产生，在热失控时系统内压力随着
反应体系温度的增加而增加。。
（2）气态型：反应失控产生的压力完全是由于化学反应过程中放出的不可凝性气体所致。
（3）混合型：随反应体系温度的升高，系统内压力是由反应过程产生的气体和蒸气共同作用的结果。
化学反应失控，也可以采用美国紧急泄放系统设计协会（DIERS）推荐的方法。
7.3泄放面积的计算
7.3.3气液平衡的液相或气液混合相态，泄放时，会发生闪蒸而产生气相，减少通过泄放阀的有效质
量流量。
37