38M3液化石油储罐结构工艺及焊接工艺设计Word文档格式.docx

1、对于液化石油气的储存，在沿海地区要大力开发大型常压低温储罐，以满足液化石油气需求量日益增长（主要由国外进口）的储存要求。对于液化石油气的生产企业，它的主体罐型将是在常温压力下储存l0003000 m3的球罐。因为在这些企业中，液化石油气的储罐储存能力一般为7天10天的生产量。由于油料周转快，要采用常压低温储存，就必须设置庞大的致冷设备，将生产装置生产的温度为40左右的液化石油气降至-4（丁烷）-42（丙烷），而液化石油气的出厂手段一般为铁路罐车、汽车罐车或水运装船，用户都不要求进低温的液化石油气，这样就会造成能量的巨大浪费和作业困难，所以在这些液化石油气的生产企业中采用大容量常压低温储罐在经济

2、上是不可行的。本课题针对于38m3液化石油储罐的设计，主要是为了了解中小型储罐存在的意义和对一些场合特殊的用途。通过此次对该储罐的结构及焊接工艺的研究中，更能够加深理解储罐类产品对化工工业发展的重要性。第1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。取其大致比例如下：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0.012.2549.323.4821.963.791.190.02对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下：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/MP

3、a-251.30.20.060.040.0250.007-201.380.270.0750.0480.030.0092.3550.4660.1530.1020.0340.024203.7210.8330.2940.2050.0760.0585071.7440.670.50.160.00111.2 设计温度 根据本设计工艺要求，使用地点为太原市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-2048，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

4、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，如下表:表1-3 各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压饱和蒸气分压/MPa异戍烷正戍烷乙烯0.0290.09460.0140.00880.00090.000080.0310.1270.01760.01050.000110.0530.2204

5、0.03590.02240.00130.000260.0840.3940.0690.0450.00290.000630.1580.08250.15730.10980.00760.0019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=1.25901 MPa （1-1）因为P异丁烷（0.2）P液化气（1.25901）P丙烷（1.744）当液化石油气在50时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在50时的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，则取50时丙烷

6、的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。对于设置有安全泄放装置的储罐，设计压力应为1.051.1倍的最高工作压力。所以有Pc=1.11.744=1.9184MPa。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580Kg/m3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为：W=Vt=0.938580=19836t （1-2）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16MnR（钢材标准：GB 6654）。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-2048，按国家标准选择鞍座材料为16MnR，使用温度为-2

7、0250，许用应力为sa= 170MPa。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Q345。第2章 容器的结构设计2.1 圆筒厚度的设计根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-2048，最高工作压力等条件。根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢16MnR（钢材标准为GB6654）t=170MPa。选用16MnR为筒体材料，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大（8mm）的压力容器。根据GB150，初选厚度为625mm，最低冲击试验温度为

8、-20，热轧处理。=mm （2-1）对于低碳钢和低合金钢，需满足腐蚀裕度C21mm，取C2=2mm查标准HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定知，钢板厚度负偏差C1=0.25mm。而当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取C1=0。d=+C2=14.51+2=16.51mm （2-2）n=d+C1=16.51+0=16.51mm （2-3）圆整后取名义厚度n=18mm，t没有变化，故取名义厚度18mm合适。2.2 封头壁厚的设计为了得到良好的焊接工艺，封头材料的选择同筒体设计，同样采用16MnR。 =14.465 mm （2-4）同理，

9、选取C2=2 mm ，C1=0 mm 。 n=+C1+C2=14.465+2+0=16.465 mm （2-5）圆整后取名义厚度为n=18mm跟筒体一样，选择厚度为18mm的16MnR材料合适。2.3 筒体和封头的结构设计对于承受内压，且设计压力Pc=1.9184MPa35m且比较接近，所以结构设计合理。2.4 人孔的选择查压力容器与化工设备实用手册，因筒体长度7600mm6000mm，需开两个人孔，可选回转盖带颈对焊法兰人孔。由使用地为太原市室外，确定人孔的公称直径DN=500mm，以方便工作人员的进入检修。配套法兰与上面的法兰类型相同，根HG/T21518-2005回转盖带颈对焊法兰人孔，

10、查表3-1，由PN=2.5MPa选用凹凸面的密封形式MFM，采用8.8级35CrMoA等长双头螺柱连接。其明细尺寸见下表：图2-2 回转盖带颈对焊法兰人孔表2-2 人孔尺寸表密封面形式公称压力公称直径dSDD1H1H2bb1b2ABLd0螺柱数量螺母数量螺柱尺寸总质量凹凸面2.5Mpa500530127306602701344854554052003003040M361803312.5 通用件的选用2.5.1 接管和法兰液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。根据压力容器与化工设备实用手册PN=2.5MPa时，可选接

11、管公称通径DN=80mm。根据设计压力PN=1.9184MPa，查HG/T 20592-97钢制管法兰，选用PN2.5MPa带颈平焊法兰（SO），由介质特性和使用工况，查密封面型式的选用。选择密封面型式为凹凸面（MFM），压力等级为1.04.0MPa，接管法兰材料选用16MnR。根据各接管公称通径，查得各法兰的尺寸如下：图2-3 带颈平焊钢制管法兰表2-3 法兰尺寸序号名称公称通径DN钢管外径连接尺寸法兰厚度C法兰高度H法兰颈法内兰径B1坡口宽度b法兰理论质量Kg法兰外径螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径螺栓孔数量n螺栓通径a液位计口3238140100188M16603952.02放气管80891

12、60241189164.86安全阀口4e排污口f液相出口g液相回流管h液相进口i气相管j压力表口251057514M121626451.03k温度计口图2-4 筒体整体、接管、人孔分布图接管外径的选用以B国内沿用系列（公制管）为准，对于公称压力0.25PN25MPa的接管，查压力容器与化工设备实用手册普通无缝钢管，选材料为16MnR。对应的管子尺寸如下表：表2-4 接管尺寸管子外径数量管口伸出量管子壁厚伸长量质量（kg）液位计管23.50.44711501.26安全阀30.2442.5.2 垫片查钢制管法兰、垫片、紧固件，知凹凸面法兰用MFM型垫片尺寸，根据设计压力为Pc=1.9184MPa，

13、采用金属包覆垫片，选择法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。金属材料为纯铝板L3，标准为GB/T 3880，最高工作温度200，最大硬度40HB。填充材料为非石棉纤维橡胶板，代号为NAS，最高工作温度为290。得对应垫片尺寸如表：图2-5 凹凸面型垫片表2-5 垫片尺寸符号管口名称公称直径DN（mm）内径D1（mm）D2（mm）厚度（mm）61.582120142c人孔575气相管口45.561压力表温度计2.5.3 螺栓（螺柱）的选择查钢制管法兰、垫片、紧固件得螺柱的长度和平垫圈尺寸：图2-6 双头螺柱图2-7 螺母表2-6 螺栓及垫圈尺寸螺纹螺柱长紧固件用平垫圈 mmd1d28517132.6 鞍座选型和结构设计2.6.1 鞍座选型该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为-2048，按JB/T 4731-2005选择鞍座材料为16MnR，使用温度为-20250，许用应力为sa= 17