アクリロニトリル液相配管安全弁
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アクリルの液相配管では、両端のバルブが閉じられる可能性があるため、熱膨張による過圧に対処するために安全弁を設置する必要がある。安全弁が作動したとき、バルブの手前は液相であり、バルブの手後ろは急冷凝縮ガス相なのか、それとも気液二相なのか？
液相配管内にあるプロピレンは、常に温度と圧力の対応関係を保ち、配管内では常に飽和状態にある。安全弁によって排出される瞬間、温度は変わらず圧力が下がるため、必ず気化する。もし排出量が一時的に過大だった場合は液体を含んだ状態で噴出する可能性はあるが、すぐに気化する。もちろん、気化する際には相変化エンタルピーが生じ、排出口の温度は低下する。大量に排出が続くと、安全弁の排出管内の温度がその沸点である約－46℃以下になり、管内に液体が現れる可能性もあるが、これはあまり起こりにくい。なぜなら、液体の体積膨張係数は比較的小さく、安全弁が少し液体を排出するだけで「圧力が解放」され、大量に継続して排出されることはないからだ。したがって、通常の正常な運転状態では、排出されるのは気相である。
熱膨張量が少なく、排出量も少ないため、一般的には経験則に基づき20の排出弁が選ばれます。気相か液相かは、どこに排出するかによります圧力源に排出されると液相となり、燃料ガス管網に排出されると気相となる。
例えば、ポンプの出口配管の安全弁がポンプの入口に接続されている場合、ポンプの入口は圧力源となり、出口側は液相になります。もしトーチ管網に排出される場合は、排出されるのは気相になりますよね？この理解で合っていますか？私が混乱している点があります。アクリロニトリルを冷媒として使用し、圧縮機で気相を加圧した後に冷却して液相にすると、その時は過冷却状態になります。そして節流弁を通って流体が気液分離タンクに入りますが、この時は節流弁の後の圧力条件下での気液二相状態です。このプロセスと安全弁による排出との違いは何でしょうか？
安全弁の背圧は選択可能で、制御弁は工程要件に応じて決定されます。
ここでは主に熱膨張によって圧力が上昇するのがプロセスであり、かつ放出量は非常に少ない。もし瞬間的に低圧システムに排出される場合は、気相での計算に基づいて孔径（ボア）を決定しなければならず、その結果安全弁は大きくなります。
安全弁と流量制御弁の後ろの圧力はどちらもバルブの前の圧力より低いのに、なぜ一方は全て気相で排出され、もう一方は気液二相になるのでしょうか？
一方は背圧が0.05MPaで、もう一方は工程条件圧力です。
アクリロニトリルの圧力配管は、一般的に全圧力配管である。つまり、液化炭化水素用パイプラインの設計温度は50℃であり、50度の状態でもパイプラインが爆発しないということですか？ また、配管の圧力が過大になると安全弁がわずかに開き、このときは節流が生じて必然的に気化が起こります。アクリレンの気化には熱が吸収されるため、この時点で液相のアクリレンが出てくるのです。大量に噴出した場合、蒸発する間もない。 高圧の常温アクリレンのように、導淋を使って現場に排出され、液体窒素のように一部が揮発しますが、残りは蒸発するための熱がなく、自然とさらには蒸発せず、液体の状態で大気中に存在し続けます。 しかし、安全弁の過圧作動は確実に過圧になると作動し、その後元の位置に戻ります。元の位置に戻ってから再び作動する可能性は比較的低いです。個人的には、液体のアクリレンが出てきて、安全弁の出口が結露すると思います。
通常、液体のプロピレンが配管内の圧力が高すぎるために安全弁が作動すると、安全弁の下流側の配管内の圧力は非常に低くなります。そのため、プロピレンは気化した状態で存在することになります。もちろん、一般的には安全弁の下流側の配管には緩衝用の装置が設置されているか、または燃焼塔を使って全体の配管内の圧力を下げることもあります。