液化石油气卧式储罐设计说明书Word格式文档下载.docx
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MPa
由介质温度确定
4
工作温度
-19～50
℃
5
公称容积（Vg）
80
M3
6
设计压力
1.77
MPa
7
装量系数（φV）
0.9
8
工作介质
液化石油气
9
材质
Q345R
1.卧式储罐结构设计
（1）结构设计：
董显20124625、刘玉琨20124484
（2）二维结构与二维图纸：
倪贝拓20124637
（3）水压数值模拟：
李高阳20124479、张根红2014606
2.卧式储罐焊接设计
（1）焊接工艺设计：
杨嘉兴20124495、申永成20124486
（2）工艺卡及焊接设计图纸：
魏启迪20124492
（3）工程预算：
宋厚20124677
摘要
液化石油气储罐是盛装液化石油气的常用设备，由于该气体具有易燃易爆的特点，因此在设计这种储罐时，要注意安全与防火，和在制造、安装等方面的特点。
卧式储罐结构设计是以应力分析为主要途径，以材料力学为基础，对容器的各个主要受压部分进行设计。
利用ANSYS软件对进行静力学应力、应变模拟分析，得出的应力作用下的较为精确详尽的储罐响应结果,直观的再现了储油罐在应力作用下的受力情况和薄弱环节,从为储罐的设计提供了可靠的依据。
在焊接过程中，采用多层多道焊，选择合理的焊接工艺措施，如控制焊接电流、电弧电压，选择材料、破口形式、焊丝焊剂、焊条等，不但能控制结构的焊接变形和应力，而且能保证焊缝的组织和性能，有效提高压力容器的品质。
此外，除第一层打底焊外，每层都要捶击消除应力，每道焊缝都要清渣，防止夹渣，焊缝要圆滑过渡，防止应力集中。
同时，在工程预算方面，从原材料花费、焊接相关花费、人工费几个方面进行统计估算。
关键词：
卧式储罐，结构设计，模拟分析，焊接工艺，工程预算
80m3LIQUEFIEDOILTANKSTRUCTUREDESIGN
ABSTRACT
Liquefiedpetroleumgasstoragetankisholdingthecommonlyusedequipment,liquefiedpetroleumgas（LPG）duetothecharacteristicsofthegasisflammableandexplosive,sointhedesignofthetank,payattentiontothesafetyandfireprotection,andintheaspectofmanufacture,installation,etc.Horizontaltankstructuredesignisbasedonstressanalysisasthemainway,onthebasisofmechanicsofmaterials,todesignthemaincompressionportionofthecontainer.UsingANSYSsoftwaretothestress,strainsimulationstaticsanalysis,itisconcludedthatthestressundertheactionofresponseresultmoreaccurateanddetailedtank,intuitivereproducetheforceoftheoiltankundertheeffectofstressandtheweaklink,fromthedesignprovidesareliablebasisforstoragetank.Intheweldingprocess,theuseofmulti-layerwelding,multichannelselectingrationalweldingprocessmeasures,Suchascontrolweldingcurrent,arcvoltage,materialselection,crevasseform,fluxweldingwire,weldingwire,etc.,notonlycancontroltheweldingdeformationandstressofstructure,andcanguaranteeorganizationandpropertiesoftheweld,effectivelyimprovethequalityofthepressurevessel.Inaddition,inadditiontothefirstlayerofbackingwelding,eachlayertothumpofeliminatingstressandeverywayweldslagremoval,preventingslag,weldtosmooththetransition,preventstressconcentration.Atthesametime,intheaspectofengineeringbudget,fromrawmaterialscosts,weldingrelatedcostsandlaborstatisticalestimation.
KEYWORDS:
Horizontaltank,Structuredesign,Simulationanalysis,Weldingprocess,Projectbudg
第一章设计参数的选择
1.1液化石油气参数的确定
液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。
取产自新疆克拉玛依油田的液化石油气，其具体成分如下：
表1.1液化石油气组成成分
组成成分
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
乙炔
各成分百分比
0.01
2.25
47.3
23.48
21.96
3.79
1.19
0.02
对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如表1.2：
表1.2各温度下各组分的饱和蒸气压力
温度，℃
饱和蒸汽压力，MPa
-25
1.3
0.2
0.06
0.04
0.025
0.007
-20
1.38
0.27
0.075
0.048
0.03
0.009
2.355
0.466
0.153
0.102
0.034
0.024
20
3.721
0.833
0.294
0.205
0.076
0.058
50
1.744
0.67
0.5
0.16
0.0011
1.2设计温度
根据本设计工艺要求，使用地点为天津市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-19~50℃，介质为易燃易爆的气体。
从表中我们可以明显看出,温度从50℃降到-25℃时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。
由上述条件选择危险温度为设计温度。
为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。
所以，取最高设计温度t=50℃，最低设计温度t=﹣25℃。
根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50℃为设计温度。
1.3设计压力
该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存。
工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。
因此，不需要设保温层。
根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如表1.3：
表1.3各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压
温度,℃
饱和蒸气分压,MPa
异戍烷
正戍烷
乙烯
0.029
0.0946
0.014
0.0088
0.00095
0.000083
0.031
0.127
0.0176
0.0105
0.00114
0.000109
0.053
0.2204
0.0359
0.0224
0.00129
0.000256
0.084
0.394
0.069
0.045
0.00288
0.00063
0.0825
0.1573
0.1098
0.00758
0.0019
有上述分压可计算再设计温度t=50℃时，总的高和蒸汽压力
P==0.01%×
0+2.25%×
7+47.3%×
1.744+23.48%×
0.67+21.96%×
0.5+3.79%×
0.2+1.19%×
0.16+0.02%×
0.0011=1.25901MPa（1.1）
因为：
P异丁烷（0.2）<
P液化气（1.25901）<
P丙烷（1.744）
设计压力为1.77MPa，最高工作压力为1.6MPa。
1.4设计储量
参考相关资料，石油液化气密度一般为500-600Kg/m3，取石油液化气的密度为510Kg/m3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为：
表1.4液化石油气主要成分在50℃的密度Kg/m3
温度℃
446
520
542
参考化工原理：
（1.2）
故设计存储量为：
W=ø
Vρt=0.9×
80×
510=36720t（1.3）
1.5主要元件材料的选择
1.5.1筒体材料的选择
选用筒体材料为Q345R鞍座地脚螺栓均选用Q345R的材料
1.5.2鞍座材料的选择
该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为-19~50℃，按国家标准JB/T4712.1-2007选择鞍座材料为Q345R，使用温度为-20~250℃，许用应力为[σ]sa=185MPa。
1.5.3地脚螺栓的材料选择
根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷，选择合适的螺柱材料。
计算螺栓直径与个数，按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。
选择螺栓材料为Q345R。
第二章容器的结构设计
2.1筒体和封头的设计
对于承受内压，且设计压力Pc=1.77MPa<
4MPa的压力容器，根据《化工工艺设计手册》常用设备系列，采用卧式椭圆形封头容器。
2.1.1筒体设计
查GB150-1998为了有效的提高筒体的刚性，一般取L/D=3~6，为方便设计，此处取
L/D=4（2.1）
（2.2）
由（2.1）（2.2）连解得：
D=3000mm
2.1.2封头设计
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1EHA椭圆形封头内表面积、容积
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