液化石油气储罐设计(删减版)

1、四川理工学院毕业设计（论文）四川理工学院毕业设计（论文） 500m3液化石油气储罐设计学 生：学 号：09011010223专 业：过程装备与控制工程班 级：2009.2指导教师：林海波 四川理工学院机械工程学院二O一三年六月四 川 理 工 学 院毕业设计任务书设计题目： 500m3液化石油气储罐设计 学院：机械工程专业：过程装备与控制工程班级：2009级2班学号：09011010223学生： 指导教师： 林海波 接受任务时间 2013年3月1日 系主任 （签名）院长 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求设计题目：500m3液化石油气储罐设计介质：液化石油气 容积：500m3放置地点：四川自贡，进行选型论证和结构设计。完成：0#总装配图一张，零部件图0#图总量1张，设计说明书一份。2指定查阅的主要参考文献及说明NB/T 47001-2009 .钢制液化石油气卧式储罐型式与基本参数 GB1502011.钢制压力容器卧式储罐焊接工程技术我是储罐和大型储罐3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1资料收集，阅读文献，完成开题报告3月 1 日至3月24日2完成所有结构设计和设计

2、计算工作3月25日至4月21日3完成所有图纸的绘制、完成设计说明书的撰写4月22日至5月22日4完成图纸和说明书的修改、答辩的准备和毕业答辩5月23日至6月7日5毕业设计修改与设计资料整理6月 8 日至6月14日摘要用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的储罐，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用。本设计运用常规设计的方法，对卧式液化石油气储罐的筒体、封头进行厚度设计计算，对水压试验进行校核，并对所开人孔进行补强设计。按照相关标准选择密封装置、人孔、支座、接口管以及部分安全附件。根据设计时的需要附上一些储罐零件图与储罐装配简图。完成了一个相对比较完整的卧式液化石油气储罐的设计。关键字：储罐；压力容器；设计；计算abstract Storage tank is used to store or pack gases, liquids, liquefaction gases and other media. It is widely used in the chemical industry, petroleum, energy, light industry,

3、environmental protection, pharmacy and food industries.Conventional design methods is used in this design to calculate and design the thickness of the horizontal cylinder of liquid ammonia storage tank and the head, check the water pressure test, and reinforced design of the opened manhole. Selected hermetic devices, manhole, supports, hicky tube and security accessories according to related standard. It includes some simplified drawing of tank parts and tank assembly according to the needs of t

4、his design. A relatively completed design of horizontal liquid ammonia storage tank is accomplished.Keywords: storage tank；pressure vessel；design；calculate III目录摘要IabstractII第一章 绪论61.1 LPG的属性6 1.1.1 LPG 危险特性6 1.1.2 LPG 储罐泄漏分析61.2 液化石油气储罐事故应急处理9 1.2.1 风险评估容器的失效与破坏10 1.2.2 失效分析及预防措施101.3 液化石油气储罐应力腐蚀原因和处理措施14 1.3.1 应力腐蚀的产生，必须具备以下条件141.4 液化石油气储罐钢结构防晒(雨)棚防火保护20 1.4.1 钢结构防晒(雨)棚组成及特点21 1.5.1 工艺改造背景24 1.5.2 液化石油气固定床无碱脱臭组合工艺24 1.5.6 无碱脱硫醇工艺进一步优化运行的思路29第二章 设计选材及结构302.1 工艺参数的设定30 2.1.1 设计压力30 2.1.2 筒体的选材及结

5、构30 2.1.3 封头的结构及选材30第三章 设计计算333.1 筒体壁厚计算33第四章 附件选择354.1 人口的选择354.5 安全阀的选择41 4.7.1 鞍座结构和材料的选取43 4.7.2 100m容器载荷计算43 4.7.3 鞍座选取标准44 4.7.4 鞍座强度校核44 4.7.5 200m容器载荷计算45 4.7.6 鞍座选取标准45 4.7.7 鞍座强度校核46第五章 筒体和封头的校核计算475.1 100m筒体轴向应力校核47 5.1.1 由弯矩引起的轴向应力47 5.2.3 轴向应力组合与校核50第六章 容器焊缝标准516.1 压力容器焊接结构设计要求51第七章 结论52参考文献53致谢55 第一章 绪论1.1 LPG的属性LPG(液化石油气)是民用与工业燃料应用非常广阔，其中主要成分有丁烷和丙烷，其中还有少量介质是乙烯、丙烯、丁二烯等等，液化石油气的主要来源是油田开采的伴生气和石油提炼过程中的炼厂气。因为液化石油气是易燃、易爆，所以曾经多次发生火灾、爆炸事故，造成了严重的财产损失和人员伤亡。了为更好的测事故影响范围和危害程度、制定事故防范措施和应急救援措施，我

6、们必须去了解和掌握LPG 危险特性、LPG 储罐的失效形式、事故类型、事故后果模拟计算，这在液化石油气储存应用时非常有意义的。1.1.1 LPG 危险特性(1)易燃性。LPG 主要组分为丁烷和丙烷，都为甲A 类火灾危险品，闪点低，极易燃烧。(2)易爆性。丁烷和丙烷的爆炸下限低，爆炸极限范围宽，着火能量小，体积膨胀系数大，爆炸危险大。(3)易积聚性。丙烷、丁烷蒸气均比空气重，泄漏后易在各种建筑物、构筑物空间的低处以及地沟、管网缝隙处积聚。(4)易挥发性。LPG 沸点低，泄漏后立即闪蒸，由液相变为气相，体积急剧膨胀，气相是液相的 250300 倍。(5)易产生静电特性。如发生小孔喷射，因流速快，可产生高电位静电，液体在管线系统、储罐等设施内流动时易积聚静电。(6)易膨胀特性。LPG 以常温压力储存居多，体积随温度升高而膨胀，且膨胀系数大。(7)腐蚀性。LPG 常含有少量硫化物，腐蚀储罐内壁，容易引起裂纹，导致强度下降，破坏焊缝而引发事故。(8)一定程度的毒性。LPG 具有一定毒性，有窒息及麻醉作用。工作场所有害因素职业接触限值(GBZ2-2002)对工作场所空气中有毒物质容许浓度规定：时间

7、加权平均容许浓度为1000 mg/m3，短时间接触容许浓度为1500 mg/m3。1.1.2 LPG 储罐泄漏分析LPG 储罐泄漏可分大量泄漏和少量泄漏。泄漏将因介质状态、存储条件、泄漏口的形状、面积、位置及外部条件呈多样性和复杂性。1 小量泄漏LPG 储罐的接管有液相进口、气相进口、液相出口、气相出口、排污口、放散口以及人孔等。由于集中应力的作用，各种接口、焊缝处较容易出现泄漏。LPG 中大多含有硫化氢，对罐内壁有腐蚀作用，易造成局部穿孔。储罐中含有一定量水分，长期贮存时，积聚在储罐下部，在罐底水层作用下，罐底及罐底阀件的腐蚀较其它部位严重，易出现泄漏。2 大量泄漏(1)储罐受热破坏。储罐或其附近有火灾时，储罐处于受热状态，造成压力升高，壁温增加，材料强度下降，承压能力降低，致使储罐破裂。同时气液相界面处存在温差，器壁上产生局部热应力，器壁在增大的内压作用下受拉伸，容易产生裂缝；裂缝一旦出现，带压的介质蒸气将迅速从裂缝喷出，导致器内压力急速下降，造成器内介质呈过热状态，大量介质在瞬间气化，可发生沸腾液体蒸气爆炸(BLEVE)1。遇到火源还会引起蒸气云燃烧爆炸(VCE)。若储罐发生较小

8、的局部破裂，则会在破裂处引起介质喷射释放，引起持续泄漏，遇到火源会引起喷射火焰，产生热辐射并作用于储罐，造成储罐进一步破坏，并可能引起BLEVE 和VCE。(2)罐体焊缝质量缺陷。泄漏点发生在储罐本体焊缝上。多数事故的直接原因是焊缝突然开裂，LPG 大量泄漏。(3)充装过量等操作失误。操作失误导致充装过量，LPG体积急剧膨胀而使罐内压力急剧上升，导致安全阀起跳，甚至导致超压爆裂。(4)罐体基础沉降。因LPG 罐体庞大、盛装量多，基础负荷大，如设计缺陷或施工质量不良，都可能引发储罐基础的不均匀沉降，造成罐体局部应力急剧增大，导致罐体开裂或破坏。(5)外力、自然因素影响。罐体可能受外界强力、自然灾害等侵袭，导致罐体出现裂缝或爆裂。1.1.3 LPG 储罐事故情景根据LPG 危险特性、储存特点及失效形式和对以往LPG 事故归类分析，按储罐事故可能发生的先后顺序，把事故类型分为泄漏、喷射火、扩散、闪火、蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸六类，一般情况下沸腾液体扩展蒸气爆炸危害最大2-3。(1)泄漏(Release)。LPG 储存过程中因各种原因发生大量泄漏或小量泄漏事故，泄漏是威胁LPG 储罐和罐区安全的主要祸根。(2)喷射火(Jet Fire)。压力储存的LPG 发生泄漏，将形成喷射流。若在泄漏口处被点燃，此时形成的火灾称为喷射火。(3)扩散(Dispersion)。LPG 发生泄漏后急速气化，若不立即点燃，与空气混合形成云团，属于重气云团，向周围环境扩散。液化气体转变为气体的体积膨胀系数很大，一旦形成蒸气云则影响范围广，给云团覆盖区域及周围的区域带来潜在的火灾爆炸危险。(4)闪火(Flash Fire)。LPG 泄漏到空气中，形成蒸气云，遇到点火，在无约束空间产生无爆炸性的燃烧称为闪火。发生闪火时，处于云团内的人员可能受到严重烧伤，蒸气云之外的人员，不会受到明显的伤害3。(5

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