【文章內容簡介】 醇的發(fā)展 [3]。 榆林學院畢業(yè)論文 2 由于甲醇是重要的化工原料，無論是生產還是使用企業(yè)，其甲醇儲罐都是非常重要的設備。而甲醇是易揮發(fā)、易流動的液體，也是易燃易爆的危險性物質，并且有毒性。其沸點 ℃ ， 爆炸范圍 (在空氣中的體積分數(shù) )為 %– %。因此 ， 甲醇貯罐作為甲醇的貯存體 ， 安全性不言而喻。用內浮頂罐儲存甲醇，內浮頂浮在甲醇液面上，隨液面升降而升降。由于甲醇液面被內浮頂緊密貼住，不存在蒸發(fā)空間，所以內浮頂罐幾乎沒有甲醇的呼吸損失，這樣可有效地防止因甲醇揮發(fā)、濃度堆積而造成的爆炸危險。當然，由于浮頂四周密封圈不可能絕對密封，甲醇會在此處有一點呼吸損失，但與固定頂罐的呼吸損失相比，幾乎可以忽略。由于內浮頂罐的泄漏量極少，因而也更安全。所以本次選用內浮頂罐為甲醇儲罐，并對其進行結構設計，以供甲醇生產或使用企業(yè)加工制造使用 。 內浮頂罐的發(fā)展 在 上個世紀 80 年代以前 ， 我國儲存甲醇基本上都采用固定頂罐 ， 既影響了質量 ，又帶來嚴重的損耗 ， 同時給環(huán)境也造成了污染。有關資料表明 ， 一座 1104m3 地上金屬甲醇儲罐 ， 一年損失可達 680t， 損失率為 10%， 其經濟損失相當嚴重 [4]。當時 ， 人們最關心的是經濟損失和安全 ， 后來還關心生態(tài)環(huán)境保護方面的問題 ， 這就導致人們采用各種措施以滿足各方面的要求。如利用成膠劑在液面上形成一層隔絕大氣的凝膠狀浮蓋 ，利用聚酰胺小圓盤覆蓋液體自由表面 ， 利用隋性氣體覆蓋層和采用浮頂結構等措施 ， 以減少儲液蒸發(fā)損耗及儲液氣對環(huán)境的污染 [5]。其 中 ， 尤以內浮頂儲罐使用最廣。 20 世紀 70 年代以來 ， 內浮頂儲油罐和大型浮頂油罐發(fā)展較快 ， 第一個發(fā)展油罐內部覆蓋層的是法國。 1955 年美國也開始建造此種類型的儲罐。 1962 年 ， 美國德士古公司就開始使用帶蓋浮頂罐并在紐瓦克建有世界上最大直徑為 米的帶蓋浮頂罐 ， 至1972 年 ， 美國己建造了 600 多個內浮頂油罐 [6]。 1978 年國內 3000 立方米鋁浮盤投入使用 ， 通過測試蒸發(fā)損耗標定 ， 收到顯著效果。近 20 年也相繼出現(xiàn)各種形式和結構的內浮盤或覆蓋物。密封裝置是內浮頂罐和大型浮頂儲罐建造的一個重要部件 ， 目前 已有 機械密封、彈性材料密封和管式密封等多種形式 .為了更好的設計和發(fā)展內浮頂儲罐 ， 1978 年美國 API650 附錄 H 對內浮盤的分類、選材、設計、安裝、檢驗及標準荷載、浮力要求等均作了一系列的修訂和改進。 世界上技術先進國家都備有較齊全的儲罐計算機專用程序 ， 對儲罐作靜態(tài)和動態(tài)分析 ， 同進對儲罐的重要理論問題 ， 如大型儲罐 T 形角焊縫部的疲勞分析 ， 大型儲罐基礎的靜態(tài)和動態(tài)特性分析 ， 抗震分析等 ， 以及試驗分析為基礎深入研究 ， 通過試驗取得了大量數(shù)據(jù) ， 驗證了理論的準確性 ， 從而使研究具有使用價值。 內浮頂罐的設計 3 內浮頂儲罐的結構 ， 性能 與應用 內浮頂罐是固定頂罐內部再加上一個浮動頂蓋 ，主要由罐體內浮盤、密封裝置、通氣孔、高低液位報警器等組成（見圖 ），這種罐的浮動頂漂浮在儲液面上 ， 浮頂與罐壁之間有一環(huán)形空間 ， 環(huán)形空間中有密封元件 [7]。浮頂與密封元件一起構成了儲液面上的覆蓋層。隨著儲液上下浮動 ， 使得罐內的儲液與大氣完全隔開 ， 減少儲液儲存過程中的蒸發(fā)損耗 ， 保證安全 ， 減少大氣污染。內浮頂罐與固定頂罐比較有以下優(yōu)點 : (1)大量減少蒸發(fā)損耗。 (2)由于液面上有浮動頂覆蓋 ， 儲液與空氣隔絕 ， 減少空氣污染和著火爆炸危險 ，易于保證儲液質量 ， 特別適 用于儲存高級 汽油和噴氣燃料以及有毒污染的液體化學品。 (3)易于將己建成固定頂罐改選為內浮頂罐 ， 并取消呼吸閥 ， 阻火器等附件 ， 投資少 ， 經濟效益明顯。 (4)因有固定頂能有效防止 風沙 、雨雪或灰塵污染儲液 ， 在各種氣候條件下保證儲液的質量 ， 有“全天候車儲罐”之稱。 (5)在密封效果相同的情況下 ， 與浮頂罐相比 ， 能進一步降低蒸發(fā)損耗 ， 這是由于固定頂蓋的遮擋以及固定頂與內浮盤之間的氣相層甚至比雙盤式浮頂具有更顯著的隔熱效果。 (6)內浮頂罐的內浮頂與浮頂罐上部敞開的浮盤不同 ， 不可能有雨 ， 雪荷載 ， 內浮盤上載荷少 ， 結構簡單 ， 輕便 ， 可以省去浮盤上的中央排水管 ， 轉動浮梯等附件 ， 易于施工和維護 ， 密封材料可避免日光照射而老化。 內浮頂罐具有許多優(yōu)點 ， 應用范圍越來越廣 ， 是一種很有發(fā)展前途的儲罐。美國石油學會認為 :設計完善的內浮頂是迄今為止為控制固定頂蒸發(fā)損耗所研究出來的最好的和投資最少的方法。因此 ， 內浮頂儲罐可用來儲存汽油﹑噴氣燃料以及醛類﹑醇類﹑酮類﹑苯類等易燃易爆易揮發(fā)的液體化學品。 內浮頂儲罐對甲醇的儲存 鑒于內浮頂罐最大的優(yōu)勢是外界的風 沙 ﹑雨雪對儲液質量的影響降低到最少 ， 并且減少儲液的蒸發(fā)損耗及儲液蒸氣對環(huán)境的污染， 國內上世紀 70 年代后期開始用其儲存甲醇。最先使用淺盤或鋼制內浮盤 ， 20 世紀 80年代后期開始 ， 使用鋁制內浮盤 ， 再后來就 使用不銹鋼內浮盤 ， 由于淺盤式鋼制內浮頂?shù)目钩列圆?， 20 世紀 90 年代后己經不再使用。目前 ， 就建的內浮頂罐絕大多數(shù)采用鋁制內浮頂或者不銹鋼內浮盤 ， 在用的固定頂罐 ， 當需要改造為內浮頂罐時 ， 也多采用鋁制內浮頂或不銹鋼內浮頂。 用內浮頂罐儲存甲醇，內浮頂浮在甲醇液面上，隨液面升降而升降。由于甲醇液面被浮頂緊密貼住，不存在蒸發(fā)空間，所以浮頂罐幾乎沒有甲醇的呼吸損失。當然，由于浮頂四周密封圈不可能絕對密封， 甲醇會在此處有一點呼吸損失，但與固定頂罐的呼吸榆林學院畢業(yè)論文 4 損失相比，幾乎可以忽略。據(jù)有關資料介紹，內浮頂裝置對常壓下?lián)]發(fā)性較強的產品能減少 9095%的損耗，由于內浮頂罐的泄漏量極少，對揮發(fā)性強的石油產品有更好的儲存效果，因而也更安全。 內浮頂罐的設計 5 關資料 介紹 ， 揮 發(fā) 性 較強的石油產品可減 2 設計方案 設計內容與要求 內浮頂儲罐結構設計包括：儲罐結構參數(shù)的確定、罐壁設計、罐頂設計、罐底設計、內浮盤與罐壁間密封設計以及荷載計算。其中罐頂按自支承式拱頂?shù)娜蹴斀Y構設計 ， 內浮頂選用湖南石化設備制造有限公司的裝配式不銹鋼內浮盤 ， 罐 底由中幅板和邊緣板塔接 ， 罐壁的縱、環(huán)焊縫采用對接焊。所設計的內浮頂儲罐不但要保證甲醇的質量和安全，還要保證在 風壓和 7 級地震裂度作用下的強度與穩(wěn)定性。 設計流程 儲罐結構參數(shù)確定 罐壁設計 罐 頂設計 載荷計算 密封設計 罐底設計 設計參數(shù)與材料確定 內浮頂罐設計 表 內浮頂罐設計參數(shù) 工作壓力 常壓 操作容積 1000m3 設計壓力 常壓 甲醇密度 工作溫度 50℃ 腐蝕裕量 2mm 焊接接頭系數(shù) 設計地 震烈度 7級 設計風壓 設計容積 1050m3 材料確定 甲醇在碳鋼中的腐蝕速度為 ， 固定頂罐體采用 Q235A 鋼制造 。 內浮頂由專業(yè)廠家生產制造，一般采用 188 不銹鋼和鋁及鋁合金材料制成，對比甲醇在兩種材料中的腐蝕情況，采用 188 不銹鋼 [13]。 榆林學院畢業(yè)論文 6 表 甲醇在兩種材料中的腐蝕情況 介質 材料 濃度 % 溫度 25 50 80 100 甲醇 188不銹鋼 100 100 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 甲醇 鋁及鋁合金 濕（水 ） 干 優(yōu) 良 優(yōu) 良 優(yōu) 優(yōu) 注：優(yōu) 每年腐蝕速度＜ ，良 每年腐蝕速度為 .。 內浮頂罐的設計 7 3 儲罐結構設計 儲罐結構參數(shù)的確定 儲罐直徑與高度 由于給定的設計容積為 1050m3， 儲罐容積不是很大 ， 所以直徑與高度按等壁厚進行計算，從而得出用料較省，投資較少的經濟尺寸。 R儲罐半徑； D儲罐直徑； S罐壁板厚度； H儲罐高度； V儲罐 的設計容積； S1罐頂板厚度； S2罐底板厚度。 設罐底與罐頂為圓板（按投影面積），其金屬體積之和為 q1，則 ? ?21 1 2q R S S??? （ 51） 令 12SS???，則 21qR??? （ 52） 設罐壁的金屬體積為 q2， 則 2 2q RHS?? （ 53） 若儲罐金屬的總體積為 Q,則 212 2Q q q R R H S? ? ?? ? ? ? （ 54） 因為 2V RH?? 所以 VR H?? 則 2VQ S VHH? ??? （ 55） 取 Q 對 H 的一階導數(shù) ,并使其等于 0 得 2 0d Q V VSd H H H??? ? ? （ 56） V S VHH? ?? （ 57） 式 (57)左端為罐頂和底的金屬體積之和。 ? ? ?