某化工储运公司储罐安全设计(编辑修改稿)

某化工储运公司储罐安全设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 11 12 罐底扳的厚度 根据 HG （化工钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列标准）查得，中幅板为 7mm，边缘板为 9mm。 甲 醇储罐的罐顶设计 内浮顶罐浮盘的选择 根据不同材料的性质以 ，按照国家标准 GB503412020 171。 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范 187。 的要求，在不考虑腐蚀余量的情况下，对其耗材和性能比较。 ① 钢浮顶。 按照标准要求下盘、上盘及周边钢板选用 ，中间隔板选用 厚，整体重量超过为 35t。 ② 不锈钢浮顶。 不锈钢内浮顶适用性好，耐腐蚀，适用于大多数介质。 浮顶盖板选用 ，骨架、浮筒用 ， 浮盘重量约在 9t。 ③ 铝浮顶。 铝浮顶耐腐蚀性较好，整体重量轻，制作方便。 盖板选用 ，骨架选用 2mm 厚，浮筒选用 厚， 浮盘重量约在。 由于重量轻，浮盘运行稳定性好。 根据上面的比较，选用铝浮顶的性价比高，经济合理；如必须选用钢浮顶，选用不锈钢材料做内浮顶无论从使用方面，还是价格方面都比选用碳钢浮顶更为合理。 内浮盘与罐壁之间的密封通常采用弹性材料密封结构（也叫填料式密封），如图 12 所示，在内浮顶储罐中，密封间隙通常取为 150mm，在采用断面宽度 230~250mm 的软泡沫塑料密封块后，密封力约为 200N/m。 为消除蒸气空间，弹性块应浸入液面一 下20~50mm，外层橡胶密封应能在使用环境中经久耐用，且不使储液受到污染和色变。 为了防止液体的毛细现象，要在橡胶密封袋上压有锯齿。 13 图 12 1—罐壁； 2—密封胶袋（带锯齿）； 3—固定钩板； 4—软泡沫塑料密封块； 5—内浮盘 内浮盘的直径为：  ，浮盘板厚为 4mm。 因此本设计采用 型号说明： PLZ□/◇ PLZ:铝制 内浮盘 □：储罐内径取 米 ◇ ：储罐公称容积取 5000 立方米 內浮顶罐顶中的固定顶设计压力： 设计内压： 内p=0 设计外压： 外p= 1q+3（ 1－ 5） 经计算 =，则外p=+=522k mN 1q固定顶单位面积自重2 3雪压载荷或附加荷载，取其中较大者，且不小于 2k mN 我国主要地区 50年一遇到雪值2 地区 雪压值 地区 雪压值 北京 济南 上海 青岛 14 南京 郑州 浮顶罐的罐壁设计外压： 00 Wz（ 1－ 6） == z风压高度变化系数，取 0W建罐地区的基本风压，2k mN 内浮顶罐罐壁设计外压： Wz（ 1－ 7） == 公式中意义同上 取两者较大值： 我国主要地区 50年一遇风压值2k mN 地区 风压值 地区 风压值 上海 郑州 南京 洛阳 徐州 南通 甲醇储罐的安全附件 氮封 由于环保的理念并且为减少呼吸损耗，此次设计在内浮盘上加氮封，不采用通气孔的方式，这样能减少油气排放造成的空气污染，结构如图 2 所示。 当储罐液面下降压力降低时，向罐内补充氮气，当储罐液面上升压力增加时，停止补充氮气，同时被压缩的氮气 从呼吸阀适量排出，从而始终保持罐内的氮气压力微量正压（压力一般在400~1000Pa 之间）。 只有这样才能做到既隔绝空气，又保证储罐不变形。 15 图 13 氮封 呼吸阀 呼吸阀使罐内空间与大气隔绝，只有罐内压力达到呼吸阀额定呼出正压时，罐内蒸汽才能排出。 呼吸阀安装在储罐罐顶的中心部位用以调节储罐的正压或真空度。 GFQ11 全天候呼吸阀适用于储存闪点低于 28℃ 的甲类油品和闪点低于 60℃ 的乙类油品，如汽油、苯、甲苯、煤油、轻柴油、机油、厚油等油品及性质相同的化工产品储罐，并且耐腐蚀、防静电、耐低温、防冻性能 好， 结构简单，易检修，安全方便，所以本设计采用 GFQ11 全天候呼吸阀，结构如图 14 所示： 图 14 GFQ11 全天候呼吸阀 阻火器 通过呼吸阀排出的罐内气体，与空气混合后若遇有明火就有产生爆炸和燃烧的可能性，并将危及整个储罐的安全，阻火器能阻止火焰由外部向储罐内混合气体的传播，从而保证储罐的安全。 本次设计选用 ZGBII 石油储罐阻火器，结构如图 15 所示： 16 图 15 ZGBII 石油储罐阻火器 高液位报警器 可燃液体的储罐除设置液位计外 ,还应设高液位报警器（如图 16 所示） ，防止过量充液造成灾害性事故。 1—挡板条； 2—引流接管； 3—液位继电器 图 16 高液位报警器 静电引出线 储罐在装油、卸油或调和时，在油面上会聚集大量静电荷，这些静电荷若不除掉，将会在内浮顶灌与罐之间产生电位差，容易引起火花。 为保证安全，至少安装二组静电导线。 导向防转装置 导向管可以兼作量液管，多用于钢制内浮顶罐，铝制内浮顶多采用钢丝绳作为导向防转装置。 防雷和防静电接地 17 对于爆炸危险场所 ,储罐应按规范要求做防雷和防静电接地设计。 钢制储罐的防雷接地装置可兼作防静电接地用。 其主 要作用是使浮顶和储罐保持相等的电位，防止静电的危害，保证储罐安全运转。 水喷淋装置 如果储存的仅是可燃液体的话，按道理来讲，选用浮顶罐本身就是为减少储罐火灾几率和火灾危险程度而考虑的，因为一旦起火，也只在浮顶与罐壁间的密封装置处燃烧，火势不大， 易于扑灭，且大大减低油气损耗和对大气的污染。 但甲醇是剧毒、高易燃性（闪点低，只有 176。 C） 、极易挥发、易爆的危险品，所以才考虑加氮封，但费用较高，另外，甲醇具有 较强的挥发性，温度愈高，挥发性愈强，故设一个夏季水喷淋冷却设施，以减少物料损失， 并保证安全。 但是 由于夏季温度较高，甲醇储罐需安装水喷淋系统，夏季防日晒喷淋冷却的用水量供给强度为 3L／ (min•m2)。 设计只需考虑使冷却水沿着罐壁均匀地流下，淋湿罐壁，控制罐壁温升即可 此装置安装在罐的高度的 1/3的位置处。 水喷淋个数的计算： 根据《化工设备设计全书》 P47页，淋水管的洒水孔径不小于 4mm，以防止水垢、灰尘堵塞洒水管。 淋水环形管的洒水孔的个数按下列公式定：  21122 ppQ    （ 1－ 8） 式中 N洒水孔 数 d洒水孔径 ,取 4mm Q所需淋水量 流量系数，取 膨胀系数，取 1水的单位体积质量，3mkg 21p p洒水孔内外面的压差， MPa 由规范查得洒水量 L，则 Q= 10=2089minL 即 Q=2089minkg 18 由公式（ 1－ 8）得： N=个530. 110001. 00. 6106. 66 7 208941 22  且 水雾喷头的雾化角 的雾化角为 120度 人孔 人孔主要在检修和清除液渣时进入储罐。 人孔的公称压力可按储液密度和高度来选择，公称直径一般有 DN500、 DN600、 DN750 三种。 人孔安装于罐壁第一圈壁板上，其中心距罐底约 750mm。 本储罐选用 DN600 的人孔 管道与阀门 在 甲 醇 罐 区 的 管 道 安 全 设 计 时 ,工艺物料管道应符合下列基本要求： （ 1)采用无缝管道 ,管 道 之 间 除 必 须 用 法 兰 或 螺 纹 连 接 外 ,其 余 均 应采用 焊接。 （ 2)管道应 架空 或 沿地 面敷设。 必须采用管沟敷设时 ,应采取措 施 防止 物 料在管 沟 内 积聚 ,并在进 、出罐 群及 建 (构 )筑物处密封隔离 ,管沟内的污水应经水封井排入污水管网。 ( 3 ) 管道不得穿越与其无关的建 (构 )筑物的上方或地下。 (4)进、出储罐的主管道根部宜设双重阀门。 1 盘梯 盘梯具有占地面积小、用料省的特点。 整个盘梯通过焊于储罐体上的若干个支架与储罐相连接，即盘梯是支撑在支架上的。 1储罐的进出料开口 进料口一般开在储罐壁的下部，出料口一般开在储罐底部，位置一般高于排净口一般采用接管法兰与泵或其 它设备连接。 1 温度计 温度计距罐底 ， 为了保证温度计的准确性，温度计应设置在远离加热的地方，二者水平距离不得小于 2m。 温度计应设置在距罐底。 醋酸储罐的设计 醋酸储罐的选型和选材 一、 选型 19 醋酸的理化性质 ： 物质名称 醋酸 分子式 理化性质 性状：无色透明液体，有刺激性酸臭。 相对密度（水 =1）： 相对密度（空气 =1）： 比重： 熔点 ）： 沸点 ）： 辛醇 /水分配系数值： 饱和蒸气压（ KPa）： （ 20 ） 燃烧热（ KJ/mol）： 折射率 临界温度 ）： 临界压力（ MPa）： 溶解性：溶于水、醚、甘油不溶于二硫化碳 最小点火能（ mj）： 稳定性：稳定 危险特性 燃烧性：易燃 聚合危害：不聚合 闪点 ）： 39 引燃温度 ） 463 禁忌物：碱类、强氧化剂 爆炸极限： 燃烧（分解）产物：一氧化碳、二氧化碳 易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。 与铬酸、过氧化钠、硝酸或其他氧化剂 接触，有引起爆炸的危险。 具有腐蚀性。 吸入本品蒸气对鼻、喉和呼吸道有刺激性。 对眼镜有强烈刺激作用。 根据《石油化工储运系统罐区设计规范》醋酸储罐的选用：固定顶储罐 固定顶储罐：按形似可分为，锥顶储罐，拱顶储罐，伞形储罐，网壳顶储罐。 拱顶储罐：拱顶储罐的罐顶是一种接近于球形形状的一部分。 其结构一般只有自支撑拱顶一种，自支撑拱顶有可分为无加强肋拱顶（容量小于 1000 立方米），有加强肋拱顶（容量 100020200 立方米）。 有加强肋拱顶由 4～ 6mm 薄钢板和加强肋，以及由拱形架和薄钢 版构成。 自支撑拱顶的荷载靠拱顶板周边支撑与罐壁上。 拱顶 R=～。 如图 17 所示： 20 图 17 二、选材 醋酸是用途最广、最重要的有机酸，也是腐蚀性最强的有机物质之一。 醋酸对钢铁的腐蚀严重 ,生产和使用醋酸的设备 一般需要采用价格较高的有色金属和合金。 不锈钢在醋酸工业中用途广泛：含钼的超低碳铬镍不锈钢 (316 型 )对醋酸的耐腐蚀最好 ,也能抗孔蚀，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；普通不锈钢比含钼钢耐腐蚀性要差一些。 高合金不锈钢 在沸点以下一切浓度的醋酸、和热醋酸蒸气中的腐蚀都很轻微，在高温和高浓下比普通不锈钢耐腐蚀性强。 因为价格高 ,通常只使用于高温、高浓醋酸或产品要求高纯度 ,或者还含有硫酸或其它腐蚀介质等苛刻的环境中。 根据以上分析 ,对于大容积的醋酸储罐应采用含钼不锈钢 022Cr17Ni12Mo2（ 316L）。 同时根据耐腐蚀性的情况分析 ,在常温和纯工业醋酸介质操作工况条件下，如醋酸储存、输送管线、设备和储罐等，采用 316L 就能完全满足设备和管道的耐腐蚀要求。 特殊要求： 由于冰醋酸闪点为 43℃ ,熔点为 ℃ ， 而且冰醋酸具有一定的 挥发性 ,能够散发出有刺激性酸臭气味 ,因而冰醋酸液体储罐在工艺设计上有其特殊的要求 : (1)储罐的罐顶应设呼吸阀 ,主要用于降低常压液体固定顶罐内的挥发性液体蒸气损耗 ,并用来保护储罐免受超压或真空破坏 ,还有助于减少有气味的气体向外散发。 呼吸阀的上游和通气管上应设阻火器。 (2)储罐应设消防用喷淋冷却水系统 ,罐体和物料管道应设防静电接地。 (3)较高凝固点的液体应设加热器间接加热 ,并设置隔热层。 (4)储罐顶部设置氮封系统 ,使储罐内维持一定的压力 (正压 ),防止储罐内物料与外界气体接触。 21 醋酸储罐经济尺 寸的选择 根据公式（ 11）和（ 12）及充装系数为 ，则醋酸罐罐高度与直径计算结果为： 4D 2H ＝4D3=4000 D=， H= 醋酸储罐的壁厚设计 设计参数： 表 16 储罐内径： 储罐高度： 设计温度： 55℃ 设计压 力：常压 相对密度： 许用应力： 117MPa 钢板的负偏差 1C= 钢板的腐蚀余量 2C=0 按照计算甲醇的壁厚计算方法 利用公式（ 13）及（ 14）带入设计参数可得醋酸罐壁壁厚 （ mm） ： 表 17 第一层 第二层 第三层。