【正文】 液化石油氣的儲存安全性、可靠性、實用性、經(jīng)濟(jì)性就自然被作為設(shè)計液化石油氣儲罐的基本考慮因素。 本次設(shè)計中綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實用性、安全可靠性等。其設(shè)計包括了液化石油氣儲罐的工藝設(shè)計、機(jī)械設(shè)計、壁厚設(shè)計、人孔的開孔及補(bǔ)強(qiáng)、安全閥、液面計等部件的選型，對應(yīng)的接管、法蘭、墊片等選取，支座的選型，焊接頭的設(shè)計等。為了避免底層罐壁過厚帶來的整體熱處理問題和解決焊接問題 ,對于大型油罐的設(shè)計 ,均采用高強(qiáng)度鋼。武鋼聯(lián)合有關(guān)單位自主研制的 WH610D2 鋼板不僅具有高強(qiáng)度、高韌性 ,而且具有優(yōu)良的焊接性能 ,尤其是能夠適用于大線能量焊接工藝條件 對于公稱容積小于 100立方的液化石油氣儲罐，目前國內(nèi)研究已趨向于成熟，因此，這次的設(shè)計相對于其他小型儲罐的設(shè)計沒有太大的區(qū)別。 50 液化石油氣儲罐設(shè)計 第 2 頁 （共 32 頁） 2 選題背景 題目來源：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的全面發(fā)展 ,能源行業(yè)亦面臨著巨大的發(fā)展空間。但是液化石油氣具有遇明火易燃易爆的危險性和一定的毒，隨之而來的問題就是液化石油氣的儲存問，液化石油氣的儲罐要求非常嚴(yán)格。尤其是在安全性何方或防爆方面。在一般中、小型液化石油氣站內(nèi)大多選用臥式圓筒形石油液化氣貯罐 ,因為圓筒形石油液化氣貯罐具有加工制造安裝簡單 , 安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。由于它具有承受較高的正壓和負(fù)壓的能力，有利于減少油品的蒸發(fā)損耗，也減少了發(fā)生火災(zāi)的危險性。由于它具有 承受較高的正壓和負(fù)壓的能力，有利于減少油品的蒸發(fā)損耗，也減少了發(fā)生火災(zāi)的危險性。缺點(diǎn)是容量一般較小，用的數(shù)量多，占地面積大。在大型油庫中也用來作為附屬油罐使用，如放空罐和計量罐等 。 3 方案論證 根據(jù)本次設(shè)計的儲罐容量為 50 立方米，而且使用地點(diǎn)問湖北荊州，設(shè)此儲罐在液化石油氣加氣站使用。優(yōu)點(diǎn)：便于 成批制造，然后運(yùn)往工地安裝，便于搬運(yùn)和拆遷，機(jī)動性較好 ；而且避免了立式儲罐過高引起人們恐慌。 4 工藝設(shè)計 第 3 頁 （共 32 頁） 4 工藝設(shè)計 液化石油氣參數(shù)的確定 液化石油氣的主要組成部分由于石油產(chǎn)地的不同，各地石油氣組成成分也不同。從表中我們可以明顯看出 ,溫度從 50℃降到 25℃時 ,各種成分的飽和蒸氣壓力下降的很厲害 ,可以推斷 ,在低溫狀態(tài)下 ,由飽和蒸氣壓力引起的應(yīng)力水平不會很高。為保證正常工作，對設(shè)計溫度留一定的富裕量。根據(jù)儲罐所處環(huán)境，最高溫度為危險溫度，所以選 t=50℃為設(shè)計溫度。工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓。 根據(jù)道爾頓分壓定律，我們不難計算出各種溫度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸 氣分壓，如表： 表 3 各成分在相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓 溫度 , ℃ 飽和蒸氣分壓 , MPa 異辛烷 乙烷 丙烷 異丁烷 正丁 烷 異戍烷 正戍烷 乙烯 25 0 5 3 0 20 0 6 4 9 0 0 0 9 9 6 0 20 0 8 0 50 0 3 8 0 有上述分壓可計算再設(shè)計溫度 t=50℃時，總的高和蒸汽壓力 P=ini ipy∑81===% 0+% 7+% +% + （ 1） % +% +% +% = MPa 因為： P 異丁烷 （ ） P 液化氣 ()P 丙烷 （ ） 5 機(jī)械設(shè)計 第 5 頁 （共 32 頁） 當(dāng)液化石油氣在 50℃時的飽和蒸汽壓力高于異丁烷在 50℃時的飽和蒸汽壓力時，若無保冷設(shè)施，則取 50℃時丙烷的飽和蒸汽壓力作為最高 工作壓力。所以有 Pc= =。Vρ t= 50 580= （ 2） 5 機(jī)械設(shè)計 初步選型： 對于承受內(nèi)壓，且設(shè)計壓力 Pc=4MPa 的壓力容器，根據(jù)化工工藝設(shè)計手冊（下）常用設(shè)備系列，采用臥式橢圓形封頭容器。 得 :L= 50 液化石油氣儲罐設(shè)計 第 6 頁 （共 32 頁） 封頭設(shè)計 查標(biāo)準(zhǔn) JB/T474620xx《鋼制壓力容器用封頭》中表 EHA 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積得： 表 4 EHA 橢圓封頭內(nèi)表面積、容積 公稱直徑 DN /mm 總深度 H /mm 內(nèi)表面積 A/ 2m 容積 V封 / 3m 2600 690 圖 1 橢圓形封頭 由 2V封 + 2D? L/4=50 （ 5） 得 L= 圓整得 L=8500mm 則 V計 =2 V封 + 2D? L/4= m3 50m3 公稱容積誤差小于百分之五 且比較接近，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。 （ 2）差得液化石油氣的密度約為 580Kg/m3,設(shè)計壓力 P=，液體靜壓力2LP = g h = 5 8 0 9 .8 2 .7 = 1 5 3 4 .6 8 Pa 5 %P= 9 .6 1 0 Pa? ? ? ?水 ＜，由計算可知液體靜壓力可以忽略不計。根據(jù) GB1501998 表 41，選用筒體材料為低合金鋼 16MnR（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為 GB6654） [? ]t=185MPa。 （ 4）腐蝕裕量 C2：查《腐蝕數(shù)據(jù)手冊》， Q345R 耐天然氣腐蝕，其 aK ＜這 里取 aK =，若設(shè)計壽命為 20年，則腐蝕余量取為 2aC = B K =2 0 0 .1=2 m m? 。 （ 7）液柱靜壓力：根據(jù)設(shè)計為臥式儲罐，所以儲存液體最大高度 h max≤D=2600mm。 （ 7）許用應(yīng)力：假設(shè)鋼板厚度在 16~35mm 之間，查表 得 50[ ] =185 aMP? ℃ 。而當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過名義厚度的 6%時，負(fù)偏差可以忽略不計，故取 C1=0， C=C1+C2=2+0 =2。 2 . 1 4 1 7 2 6 0 0= 1 6 . 0 2m m2[ σ ] Φ 2 1 8 5 0 . 9 2 . 1 4 1 7cit cPD P? ???? ? ? （ 6） ∴ δ d=δ +C2=+2= ， δ n=δ d+C1=+0= 圓整后取名義厚度δ n=18mm ， [? ]t沒有變化，故取名義厚度 18mm 合適。內(nèi)壓容器液壓試驗2[ ]cit cPD P? ??? ?6 壁厚設(shè)計 第 9 頁 （共 32 頁） 壓力規(guī)定為： 50TP = m ax{ 1 .2 5 P[ ]/[ ] P+ 0 .1 } = m ax{ 1 .2 5 1 .9 2 + 0 .1 } = 2 .4 M Pa???℃ ， （ 7） 式中： TP —— 試驗壓力， aMP ； P —— 設(shè)計壓力， aMP ； []? —— 容器元件材料在試驗溫度下的許用應(yīng)力， MPa ； []t? —— 容器元件材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力， MPa ；6LiP = D g = 2 .6 9 8 0 0 1 0 0 .0 2 5 4 8 M Pa 5 %P? ??水 ≈ ＜ ， 故 可 忽 略不計 應(yīng)力校核時應(yīng)計入液柱靜壓，由于壓力試驗時容器承受的試驗壓力 TP 高于其設(shè)計壓力 P ，因此在壓力試驗時應(yīng)按式（ 33）對試驗壓力下容器殼體的周向應(yīng)力 T? 進(jìn)行校核。 封頭計算 厚度按下列公式計算： 2[ ] cKP D P? ??? ? (10) 式中： K —— 系數(shù)，對標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 1K? ； ? —— 封頭的計算厚度， mm； cP —— 設(shè)計壓力， MPa； ? —— 焊接接頭系數(shù)； iD —— 封頭的內(nèi)直徑， mm； []t? —— 設(shè)計溫度下筒體材料的許用應(yīng)力， MPa； 將數(shù)據(jù) MPa? ， 1?? ， 2600iD? ， 帶入（ 10）式， 同理，選取 C2=2 mm ， C1=0 mm 。 ( ) 2 . 4 ( 2 6 0 0 1 6 ) 1 9 6 . 2 0 . 92 2 1 60 . 9 3 2 5 2 9 2 . 5T i eTsePD M P aM P a?? ? ??? ? ?? ? ? ??? ? ?1 1 . 9 2 2 6 0 0 1 5 . 5 32 [ ] 0 . 5 2 1 8 5 1 . 0 0 . 5 1 . 9 2citcK P D mmP? ?? ??? ? ?? ? ? ? ?7 開孔補(bǔ)強(qiáng)和人孔的設(shè)計 第 11 頁 （共 32 頁） 封頭最小壁厚校核： 因為： 1 8 2 1 6 0 .1 5 % 3 .9e n iC D m m??? ? ? ? ? ? ? (11) 因此選擇名義厚度為 20mm 的封頭厚度滿足要求。由使用地為荊州市室外，確定人孔的公稱直徑 DN=500mm，50 液化石油氣儲罐設(shè)計 第 12 頁 （共 32 頁） 以方便工作人員的進(jìn)入檢修。其明細(xì)見下表 6 表 6 人孔法蘭形式表（參照回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭） 圖 3 回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔 人孔選型 對筒體： [ ] [ ] =185 at MP??? ， 1 mm? ， 2 2C mm? 密封面形式 公稱壓力 公稱直徑 dws d D 1 H 2 b 1b A B L 0d 螺柱數(shù)量 螺母數(shù)量 凹凸面 2.5 MPa 500 53012 500 730 660 270 134 48 54 55 405 200 300 30 20 40 7 開孔補(bǔ)強(qiáng)和人孔的設(shè)計 第 13 頁 （共 32 頁） 根據(jù)公稱壓力 ，公稱直徑 DN500mm，選擇回轉(zhuǎn)不銹鋼人孔，密封面型式 FM，尺寸為 530 12mm? ，接管材質(zhì)為 20 號鋼管。 在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，總有效補(bǔ)強(qiáng)面積 21 2 3 1 2 6 5 . 6 3 1 4 6 7 . 8 4 1 4 4 2 8 7 7 . 4 7eA A A A m m? ? ? ? ? ? ? （ 20） 因為 222 8 7 7