1、56m3卧式液化石油气储罐设计及安全摘 要本次设计的储罐其介质为液化石油气。液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等。丙烷加丁烷百分比的综合超过 60%，低于这个比例就不能称为液化石油气。液化石油气具有易燃易爆的特点，液化石油气储罐属于具有较大危险的储存容器。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业安全工程所学的内容，在设计上充分考虑压力容器的安全，确保液化石油气储罐的
2、安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。本次设计的主要根据有：GB150-2011钢制压力容器 、压力容器安全技术监察规程。另外的零部件标准主要有 JB/T 4736-2002补强圈，HG 2059220614-97钢制管法兰、垫片、紧固件，JB/T 4712.1-2007鞍式支座，HG 21518-95回转盖带颈对焊法兰人孔等。本次设计的流程为：先根据容器要求确定压力容器所属类别，确定储罐主体及其接管所用材料、储罐主体的直径和长度，其次进行筒体和封头的壁厚计算并校核，然后计算人孔的开口补强面积和补强圈的厚度，再根据筒体和各个接管的总质量选择支座，最后进行安全阀的选型和校核。关键词：液化石油气
3、，安全阀，开口补强，安全管理毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学 历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保
4、存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学
5、校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目录1 前言 .12 结构设计 .22.1 结构设计 .22.2 确定筒体直径与长度 .23 强度计算 .43.1 筒体壁厚设计与强度校核 .43.2 封头壁厚设计与强度校核 .63.3 最大允许工作压力计算 .73.4 设计温度下的计算应力 .73.5 开孔补强 .74 零部件选型 .104.1 支座.104.
6、2 安全阀选型 .115 安全技术要求 .145.1 安全设计分析.145.2 设计、制造、安装方面安全技术措施.145.3 使用、维护、保养方面安全技术措施 .155.4 安全管理措施.176 总结 .21参考文献 .2256m3卧式液化石油气储罐设计及安全 11 前言随着石油化学工业的发展，液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。综合大学阶段所学过程装备知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑经济性、实用性、安全可
7、靠性等。各项设计参数都参考了行业使用标准或国家标准，这样使设计有章可循，并考虑结构方面的要求，合理进行设计。本次设计完成了56m 3卧式液化石油气储罐的设计，并对液化石油气储罐在设计、制造安装、使用、维护与定期检验提出了相应的安全技术要求。 液化石油气具有易燃易爆的特点，极易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业安全工程所学的内容，在设计上充分考虑压力容器的安全，确保液化石油气储罐的安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。容器的设
8、计一般由筒体、封头、法兰、支座、接管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准。设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液化石油气储罐的筒体、封头、法兰、支座的设计计算，低压通用零部件的选用。且各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准。此次用到的国家标准是 GB150-2011钢制压力容器和压力容器安全技术监察规程，同时也参照了 JB/T 4736-2002补强圈、HG 2059220614-97钢制管法兰、垫片、紧固件、JB/T 4712.1-2007鞍式支座、HG 21518-95回转盖带颈对焊法兰人孔等零部件标准。56m3卧式液化石油气储罐设计及安全 22 结构设计2.1 结构
9、设计液化石油气腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、 Q345R。这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用 20R 类的低碳钢板， Q345R 钢板的价格虽比 20R 贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，Q345R 钢板为比较经济。所以在此选择 Q345R 钢板作为制造筒体和封头材料。56m3 液化石油气储罐主要包括：圆筒形筒体、两个标准椭圆形封头、两个鞍式支座、两个人孔、各接管（接管管口表见表 2.1） 。表 2.1 管口表公称直径 公称压力 法兰形式 密封面形式 用途 伸出长度DN80 PN2.5 WN FM 气相入口 180DN50 PN2.5 WN FM
10、 气相出口 150DN80 PN2.5 WN FM 液相入口 180DN80 PN2.5 WN FM 液相出口 180DN80 PN2.5 WN FM 排污口 150DN100 PN2.5 WN FM 安全阀 200DN25 PN2.5 WN FM 压力表 125DN20 PN2.5 WN FM 温度计 125DN32 PN2.5 WN FM 液面计 125DN450 PN2.5 WN FM 人孔 2002.2 确定筒体直径与长度公称容积按式（2-1）确定：（2-1）24iVDL式中： 筒体内径i筒体长度假设卧式容器长径比 ，则/3iLD，2564i iVm得出： ， ；87i 8256m3卧
11、式液化石油气储罐设计及安全 3因为还有部分封头体积，所以需将 和 进行圆整，暂取iDL， ；280iDm840L根据 JB/T4746-2002，选取 EHA 型封头，查出封头容积为 （见表 2.2）3.198m表 2.2 EHA 圆形封头质量公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m2容积V/m22800 740 8.8503 3.198由上面计算得知筒体半径 r=2.8m，筒体长 8.4m，因此总容积2 3rh+V4 =.83.19857.6Vm总公称容积误差 576.%e因此 ， 符合设计要求。280iDm840L56m3卧式液化石油气储罐设计及安全 43 强度计算3.1 筒体壁厚设
12、计与强度校核（1）设计温度 T=50。（2）差得液化石油气的密度约为 580Kg/m3,设计压力 P=1.76MPa，液体静压力，由计算可知液体静压力可以忽略不2LP=gh5809.2=15.Pa%=8.10水 计。（3）材料选择：上文已选择 Q345R 钢板作为筒体和封头材料，查 GB150钢制压力容器 ， Q345R 钢板使用状态为热轧或正火。（4）腐蚀裕量 C2：查腐蚀数据手册 ，Q345R 耐天然气腐蚀，其这里取 ，若设计寿命为 20 年，则 。aK0.1m/y aK=0.1m/y2aC=BK0.12m（5）焊缝系数 ：根据压力容器安全技术监察规程规定，液化石油气储罐应视为第三类压力容
13、器，筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝，且 100%无损探伤，所以。1.0（6）焊缝系数 ：根据压力容器安全技术监察规程 2规定，液化石油气储罐应视为第三类压力容器，筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝，且 100%无损探伤，所以。1.0（7）许用应力：假设钢板厚度在 1735mm 之间，查表 3.1 得 。50=163aMP表 3.1 17-35mm 钢板许用应力在下列温度（）下的许用应力（MPa）20100 150 200 250Q345R163 163 153 143 130（8）钢板负偏差 C1：假设钢板厚度在 822mm 之间，故取 C1=0.35mm。C=C1+C2=2+0.35=2.35（
14、9）壁厚计算：（3-citPD1）式中：56m3卧式液化石油气储罐设计及安全 5筒体的计算厚度，mm；计算压力，MPa；cP焊接接头系数；筒体的内直径，mm；iD设计温度下筒体材料的许用应力，MPa；t将数据 ， ， ， 带入（3-1）式，1.76cPMa1280iD163tMPa筒体计算壁厚： .75.20263.citPm筒体设计厚度： d1=+C.0m考虑到钢板厚度负偏差 ， ，并查阅钢板5127.ndC的标准厚度规格，可取筒体的名义厚度为 ，满足 822mm 及 1735mm 之间8所以以上假设满足要求。（10）最小壁厚校核：筒体 min 22805.6()161i nDmCm满足要求
15、。（11）筒体水压试验校核对于 Q345R 材料，试验时水温应高于 5，其常温许用应力和在试验压力下的许用应力 ，屈服点 ，卧置试压。=163atMPy=32pa内压容器液压试验压力规定为：（3-50TPmax.2/+.1 176=. ， .2）式中：试验压力， ；TPaMP试验压力， ；容器元件材料在试验温度下的许用应力， ； MPa56m3卧式液化石油气储罐设计及安全 6容器元件材料在设计温度下的许用应力， ；t MPa应力校核时应计入液柱静压，由于压力试验时容器承受的试验压力 高于其设TP计压力 ，因此在压力试验时应按式（3-3）对试验压力下容器壳体的周向应力 进行P 校核不计。-6Li=Dg2.8901.274Pa5水 ， 故 可 忽 略（3-3） ()TieP式中：试验压力下的筒壁周向薄膜应力， ；T aMP试验压力， ；PMPa圆筒内直径， ；iDm圆筒的有效厚度， ；e圆筒的有效厚度 1280.3521.6enCm水压试验下的筒壁周向薄膜应力 ().(.6)9.0.9.3259.25Tie sPDMPaMPa 所以筒体壁厚满足水压试验时的强度要求。3.2 封头壁厚设计与强度校核封头计算厚度按下列公式计算：（3-20.5citKPD4）式中：系数，对标准椭圆形封头 ；K1K封头的计算厚度，mm；计算压力，MPa；cP
