m醋酸储罐的选型及计算文档格式.docx
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3.3储罐的罐底设计9
11
3.4储罐的罐顶设计11
第4章醋酸储罐的安全附件13
4.1储罐的一般附件13
13
14
15
4.2安全仪表16
16
17
第5章其他安全措施18
5.1放空处理18
5.2气封装置18
5.3防冻和保温18
5.4防爆措施19
第1章醋酸的理化性质
无水醋酸在温度低于16．7℃时就会凝固成冰状，俗称冰醋酸，凝固时体积膨胀，能使容器破裂。
表1
基基本信息
[中文名]：
乙酸；
冰醋酸
[英文名]：
Aceticacid
[CAS号]：
64-19-7
[分子式]：
C2H4O2
[分子量]：
60.05
[RTECS号]：
AF1225000
[UN编号]：
2789
[危险货物编号]：
81601
[IMDG规则页码]：
8100
[外观与性状]：
无色透明液体，有刺激性酸臭。
[危险货物包装标志]：
20
[危险性类别]：
第8.1类酸性腐蚀品
[包装类别]：
Ⅱ
[溶解性]：
溶于水、醚、甘油，不溶于二硫化碳。
[主要用途]：
用于制造醋酸盐、醋酸纤维素、医药、颜料、酯类、塑料、香料等。
理理化特性
[临界温度（℃）]：
321.6
[临界压力（MPa）]：
5.78
[饱和蒸汽压（kPa）]：
1.52／20℃
[燃烧热（kj/mol）]：
873.7
[熔点（℃）]：
16.7
[沸点（℃）]：
118.1
[闪点（℃）]：
43、（闭口杯）
[相对密度（水=1）]：
1.05
[相对密度（空气=1）]：
2.07
[自燃温度（℃）]：
463
[爆炸下限（V%）]：
4.0
[爆炸上限（V%）]：
17.0
[比重]：
1．049
[粘度]：
1．22cP（20℃）
危危险特性
[危险特性]：
其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
与强氧化剂可发生反应。
[燃烧性]：
易燃
[稳定性]：
稳定
[聚合危害]：
不能出现
[毒性]：
属低毒类。
LD50：
3530mg／kg（大鼠经口）；
1060mg／kg（兔经皮）；
LC50：
5620ppm1小时（小鼠吸入）
[火灾危险性]：
乙A类
[建筑火险分级]：
乙
[燃烧（分解）产物]：
一氧化碳、二氧化碳。
[禁忌物]：
碱类、强氧化剂。
[灭火方法]：
雾状水、泡沫、二氧化碳、砂土。
第2章醋酸储罐的选型和选材
2.1储罐的选型
根据《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T3007-2014），可燃液体储罐应采用钢制储罐。
储存温度下饱和蒸汽压大于或等于大气压的物料，应选用低压储罐或压力储罐。
酸类、碱类宜选用固定顶罐或卧罐。
立式圆筒形储罐按其顶盖结构形式，主要可分为固定顶储罐、浮顶储罐（铝制拱顶的浮顶储罐已有建造）及内浮顶储罐三大类。
考虑到冰醋酸是易燃易爆液体，设计选用钢制立式圆筒形固定顶储罐。
固定顶储罐分为：
支撑式锥顶储罐，支撑式拱顶储罐，自支撑式锥顶储罐，自支撑拱顶储罐，自支撑伞形顶罐。
根据钢制立式圆筒形储罐分类及结构特点，选用自支撑拱顶储罐，其特点为主材消耗小，能承受较高的剩余压力，有利于减少蒸发损失，现阶段化工行业采用最广泛的固定顶储罐。
2.1.2物料管的设计
液体储罐特别是对于立式圆筒形储罐的物料管在设计上有一定的要求。
（1）进料管通常设在罐壁下部；
若由上部进人，则应伸人到距罐底约200mm处，并有防止虹吸的措施。
（2）出料管应设在罐的下部。
（3）进出料管道上均应设双阀，还应采用相当长度的金属软管或其它柔性连接措施。
（4）进出料管的设置方位应避免物料短路。
（5）同种物料分罐储存时，应在进出口管道上设置倒罐副线。
2.2储罐的选材
醋酸对钢铁的腐蚀严重，生产和使用醋酸的设备和管道材料一般需要采用价格较高的有色金属和合金。
含钼的超低碳铬镍不锈钢（316型）对醋酸的耐腐蚀最好，也能抗孑L蚀，适合于稀醋酸蒸气，以及高温和高于大气压力环境中，也适于一切浓度的醋酸溶液。
为综合考虑质量、投资和实施的可行性等因素，对于大容积的醋酸储罐应采用含钼不锈钢022Cr17Ni12Mo2（316L）（新标），旧标为00Cr17Ni14Mo2。
根据《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》SH3046-92，焊条牌号为E00-18-12Mo2-15。
第3章醋酸储罐经济尺寸的选择
表3-1贮罐经济尺寸
储罐经济尺寸
罐壁情况
储存形式
最省材料经济尺寸
最省费用经济尺寸
等壁厚
小型敞口储罐
小型封闭储罐
不等壁厚
大型封闭储罐
注：
λ=S1+S2,。
其中。
H为贮罐高度；
R为贮罐直径；
D为贮罐直径（内径）；
[σ]为材料许用应力；
为焊接接头系数；
S1为储罐罐顶板厚度；
S2为储罐罐底板厚度；
C1为贮罐罐壁单位面积平均费用；
C2为贮罐罐底单位面积平均费用：
C3为储罐罐顶单位面积平均费用。
从表1-1可以看出，对大型封闭贮罐，按材料最省的经济尺寸。
这实际上把罐顶和罐底都看作同等费用来考虑，而在工程中往往罐顶比罐底费用多。
若把罐壁和罐顶费用看作相同的费用，并且分别为罐底费用两倍时，其经济尺寸为H=0.375D（1-1）较为合理。
在确定贮罐的设计容积时，贮罐安全高度还应考虑液位的极限波动及消防的要求（贮罐空气泡沫接管到液面之间应留有一定高度，以保证储液面上泡沫覆盖层能有足够厚度）。
内浮顶罐的体积公式为：
根据公式（1-1）和（1-2）及充装系数为0.9，则醋酸罐罐高度与直径计算结果为：
×
D2×
H＝×
0.375×
D3×
0.9=4000
D=24.7m，H=9.3m
3.1储罐的储存液位
根据《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T3007-2014）固定顶罐的设计储存液位宜按公式
（1）计算：
h=H1－（h1＋h2＋h3）·
·
（1）
式中：
h———————储罐的设计储存液位，m；
H1——————罐壁高度，m；
h1——————泡沫管开孔下缘至罐壁顶端的高度，m；
h2——————10min~15min储罐最大进液量的折算高度，m；
h3——————安全裕量，可取0.3m（包括泡沫混合液层厚度和液体的膨胀高度），m。
3.2储罐的罐壁设计
3.2.1储罐的技术特性表
表3-2
储罐内径：
24.7m
储罐高度：
9.3m
容器类别：
第II类容器
几何容积：
4000m3
设计温度：
55℃
设计压力：
常压
相对密度：
许用应力：
117MPa
焊缝系数：
0.9
风载荷：
0.42kPa
钢板的负偏差=0.8mm
钢板的腐蚀裕量=0
设计参数的说明
1）设计压力
设计压力是指设定的容器顶部的最高压力。
由于醋酸的饱和蒸汽压1.52kPa/20。
C小于常压，设计压力为0.1MPa（常压）。
常压储罐：
设计压力小于或等于6.9kPa（罐顶压力）的储罐。
低压储罐：
设计压力大于6.9kPa，小于0.1MPa（罐顶压力）的储罐。
该醋酸储罐为低压储罐。
2）设计温度
设计温度是指容器正常操作时，在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度，醋酸贮罐工作温度为常温。
南京地区气温一般在0到40℃之间，设计温度要大于其最高温度，取55℃。
3）腐蚀速率
醋酸在316L中能形成钝化膜，所以对合金的腐蚀性很小。
4）风载荷
P=2.25μW=2.25×
0.74×
0.25=0.420kPa=420Pa
μ——为风压高度变化系数,对于有密集建筑群的大城市，取0.74
W——为建罐地区基本风压，根据《建筑结构荷载规范》，基本风压取值，南京50年一遇风压值为0.25KN/m3。
设计考虑储存液体静压力由上至下逐渐增加，且储罐容积>
1000立方米，采用不等壁厚。
根据《立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》GB50341-2014，罐壁厚度的计算，当油罐直径小于或等于60m时，宜采用变设计点法。
罐壁设计厚度按下列公式计算，且取其中的较大值。
（1—3）
（1—4）
式中td—储存介质时的设计厚度（mm）
tt—储存水时的设计厚度（mm）
—储罐内直径（m）
—计算的罐壁板底边至罐壁顶端（当没有溢流口时，应至溢流口下沿）的垂直距离（m）
—储液密度（取储液与水密度之比）（kg/m3）
—设计温度下罐壁钢板的许用应力（）
—常温下罐壁钢板的许用应力（MPa）
—焊缝系数，取0.9
利用公式（1-3）及（1-4）带入设计参数可得醋酸罐壁壁厚（mm）：
计算壁厚分别加至各自附加壁厚的较大值。
设计每圈板宽1.54米，共六块板。
取C1=0.8mm，C2=0mm从底下开始计数，计算可得：
第一层：
=11.6mm
=mm
第二层：
第三层：
第四层：
第五层：
=
表3-3罐壁最小公称厚度
各层圈板厚度
表3-4
第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
第六层
12
10
8
7
6
（注：
醋酸贮罐15<
24.7<
36，根据表1-3，罐壁最小公称厚度仍不得小于6mm）
表3-5
风压高度系数
基本风压
（pa）
罐顶呼吸阀负压q（pa）
0.74
250
647
固定顶储罐罐壁筒体设计外压：
2.5
Pcr：
罐壁筒体的临界压力（Pa）
tmin：
顶层罐壁板的规格厚度（mm）
HE：
罐壁筒体的当量高度（m）
Hei：
第i圈罐壁板的当量高度（m）
hi：
第i圈罐壁板的实际高度（m）
ti：
第i圈罐壁板的规格厚度（mm）
D：
储罐内径（m）
Le：
设置加强圈后，每段筒体的当量高度（m）
表3-6
圈板分层
高度hi（m）
厚度ti（mm）
当量高度Hei（m）
1.6
0.28
1.54
0.43
0.75
罐壁的当量高度HE=5.59m
罐壁的临界压力Pcr=2056Pa
Pcr>
P0，不需要设置加强圈。
根据《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》SH3046-1992，固定顶罐的罐壁上端，应设置包边角钢。
表3-7固定顶罐的包边角钢最小尺寸
储罐内径D（
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