60立方石油液化气储罐-文献综述

60立方石油液化气储罐设计——文献综述储罐概述储运设备主要是指用于储存与运输气体、液体、液化气体等介质的设备，在石油、化工、能源、环保、轻工、制药及食品等行业应用广泛。

大多数储运设备的主体是压力容器。

在固定位置使用、以介质储存为目的容器称为储罐，储存油品和各种液体化学品，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分，如加氢站用高压氢气储罐、液化石油气储罐、战略石油储罐、天然气接收站用液化天然气储罐等；没有固定使用位置、以介质运输为目的的压力容器称为移动式压力容器，如汽车罐车、铁路罐车及罐式集装箱上的罐体。

储罐分类储罐又有多种分类方法，按压力划分可分为接近常压储罐（-490～2000Pa）和低压储罐（2000Pa～0.1MPa）；按几何形状分为卧式圆柱形储罐、立式平底筒形储罐、球形储罐；按温度划分为低温储罐（或称为低温储槽）、常温储罐（<90℃）和高温储罐（90~250℃）；按材料可划分为非金属储罐、金属储罐和复合材料储罐；按所处的位置又可分为地面储罐、地下储罐、半地下储罐和海上储罐等。

单罐容积大于1000m3的可称为大型储罐.金属制焊接式储罐是应用最多的一种储存设备,目前国际上最大的金属储罐的容量已达到2×105m3.储存介质储存介质的性质，是选择储罐结构形式与储存系统的一个重要因素。

液化石油气是一种易燃、易爆的危险介质，在生产运输、储存和使用过程中极易发生事故。

液化石油气是一种低碳数的烃类混合物，在常温常压下呈气体状态，只有在增加压力或降低温度的条件下，才变成液体，故称为液化石油气。

构成液化石油气的主要成分是丙烷正丁烷、异丁烷、丙烯、1-丁烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯和异丁烯等8种重碳氢化合物，俗称碳三和碳四以及少量的甲烷乙烷戊烷乙烯和戊烯，俗称碳一、碳二和碳五。

此外，还有微量的硫化物、水蒸气等非烃化合物。

储存介质的性质，是选择储罐结构形式与储存系统的一个重要因素。

介质特性包括闪点、沸点、饱和蒸汽压、密度、腐蚀性、毒性程度、化学反应活性（聚合趋势）等。

储存介质的闪点、沸点以及饱和蒸汽压与介质的的可燃性密切相关，是选择储罐结构形式的主要依据。

饱和蒸汽压与各组分的混合比例有关，如民用液化石油气就是一种以丙烷和异丁烷为主的混合液化气体，其饱和蒸汽压由丙烷和异丁烷的百分比决定。

储存介质的密度，将直接影响罐体载荷分布及其应力大小。

介质的腐蚀性是选择罐体材料的首要依据，将直接影响制造工艺和设备造价。

而介质的毒性程度则直接影响储罐制造与管理的等级和安全附件的配置。

介质的黏度或冰点也直接关系到储存设备的运行成本。

这是因为当介质为具有高粘度或高冰点的液体时，为保持其流动性，就需要对储存设备进行加热或保温，使其保持便于输送的状态。

石油液化气发展概况液化石油气的问世和发展是同石油化学工业的发展分不开的。

1892年，荷兰首先利用天然气进行试验，获得了液化甲烷，从而为石油气的液化奠定了理论基础。

20世纪初叶，沃尔特斯特（Dr. Walter Snelling）博士对汽油进行稳定性试验，发现汽油挥发出的气体在一定温度和压力条件下可凝结为液体，并成功的从天然气中提取了丙烷和丁烷。

随后，德国、美国、日本、法国、意大利和东欧一些国家也相继成产和使用了液化石油气。

近半个世纪以来，随着对石油资源的开发和炼油化工工业的发展，不仅石油资源丰富的国家的液化石油气有了迅速发展，而且一些资源贫缺的国家也大量的发展液化石油气。

目前，已有120多个国家和地区自行生产或进口液化石油气用作燃料和化工原料。

美国液化石油气的年用量约66kt，日本约为200kt。

我国从1965年开始，在北京、天津、哈尔滨、沈阳、上海和南京等石油化学工业发达的城市，以及一些石油炼油厂所在地区，先后使用液化石油气作为民用燃料。

此后各大城市相继建设了液化石油气民用供应系统。

目前，我国东部地区的乡镇和中部地区的大多数县、乡，城镇居民使用了液化石油气，并逐渐向农村发展。

以山东省为例，全省平均每个乡镇建有一个液化石油气站。

在作为燃料的使用方面，由于液化石油气气化率大、燃料热值高、且不含有毒成分。

北京上海广州青岛等城市已经其应用到市内公共汽车和出租汽车上替代汽油燃烧，一些大中城市也正在准备建设用于汽车使用的液化石油气加气站。

另外在金属冶炼、瓷砖焙烧等工业窑炉上，也改用液化石油气来代替煤气或柴油。

这对于降低空气污染、加强环境保护是十分有利的，也是液化石油气进一步发展的一大方向。

装量系数当储存设备用于盛装液化气体时，还应考虑液化气体的膨胀性和压缩性。

液化气体的体积会随温度的上升而膨胀，温度的降低而收缩。

当储罐装满液态液化气体时，如果温度升高，罐内压力也会升高。

压力的变化过程与液化气体的膨胀系数和温度变化量成正比，而与压缩系数成反比。

以液化石油气储罐为例，在满液的情况下，温度每升高1℃，储罐压力就会上升1～3MPa。

不难计算，充满液化石油气的储罐，只要环境温度超过设计温度一定数值，就可能因超压而爆破。

为此，在液化气体储罐使用过程中，必须严格控制储罐的储存量。

环境对储存设备的影响对于液化气体储罐，储罐的金属温度主要受使用环境的气温条件影响，其最低设计温度可按该地区气象资料，去历年来月平均最低气温的最低值。

月平均最低气温是指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数。

由于随着温度降低，液化气体的饱和蒸汽压呈下降趋势，因而这类储罐的设计压力主要由可能达到的最高工作温度下液化气体的饱和蒸汽压决定。

一般无保冷设施时，通常取最高设计温度为50℃，若储罐安装在天气炎热的南方地区，则在夏季中午时分必须对储罐进行喷淋冷却降温，以防止储罐金属壁温超过50℃.当所在地区的最低设计温度较低时，还应进行罐体的稳定性校核，以防止因温度降低使得罐内压力低于大气压时发生真空失稳。

卧式圆柱形储罐卧式圆柱形储罐简称卧式储罐或卧槽，可分为地面卧式储罐与地下卧式储罐。

地面卧式储罐属于典型的卧式压力容器，主要由筒体、封头、支座、接管、安全附件等组成，其中支座通常采用鞍式支座。

因受运输条件等限制，这类储罐的容积一般在100m3以下，最大不超过150m3；若是现场组焊，其容积可更大些。

地下卧式储罐，主要用于储存汽油、液化石油气等液化气体。

将储罐埋于地下，即可以减少占地面积，缩短安全防火间距，也可以避开环境温度对储罐的影响，维持地下储罐内介质压力的基本稳定。

卧式储罐埋地措施分两种：一种是将卧式储罐安装在地下预先构筑好的空间里，实际上就是把地面罐搬到地下室里；另一种是先对卧式储罐的外表面进行防腐处理，如涂刷沥青防锈漆，设置牺牲阳极保护设施等，然后放置在地下地基上，最后采用地土覆盖埋没并达到规定的埋土深度。

地下卧式储罐与地面卧式储罐的形状极为相似，所不同的是管口的开设位置。

为了适应埋地状况下的安装、检修和维护，一般将地下卧式储罐的各种接管集中安放，即设置在一个或几个人孔盖板上。

立式平底筒形储罐立式平底筒形储罐，这类固定式储罐属于大型仓储式常压或低压储存设备，主要用于储存压力不大于0.1MPa的消防水、石油、汽油等常温条件下饱和蒸汽压较低的物料。

立式平底筒形储罐按其灌顶结构可分为固定顶储罐和浮顶储罐两大类。

固定顶储罐按灌顶的形式可分为锥顶储罐、拱顶储罐、伞形顶储罐和网壳顶储罐。

锥顶储罐又可分为自支撑锥顶和支撑锥顶两种。

锥顶坡度最小1/16，最大为3/4。

锥形罐顶是一种形状接近于正圆锥体表面的灌顶。

自支撑锥顶其锥顶载荷靠锥顶板周边支撑在罐壁上。

自支撑锥顶分无加强肋锥顶和有加强肋锥顶两种结构。

储罐容量一般小于1000m3。

支撑式锥顶其锥顶载荷主要靠梁或檀条（桁架）及柱来承担，其储罐容量可大于1000m3。

锥顶罐制造简单，但耗钢量较多，顶部气体空间较小，可减少“小呼吸”损耗。

自支撑锥顶罐还不受地基条件限制。

然而，支撑式锥顶不适用于有不均匀沉陷的地基或地震载荷较大的地区。

除容量很小的储罐（200m3以下）外，锥顶罐在国内很少应用，在国外特别是地震很少发生的地区，如新加坡、英国、意大利等地用得较多。

拱顶储罐的灌顶类似于球冠形封头，其结构一般只有自支撑拱顶一种。

这类罐可承受较高的饱和蒸汽压，蒸发损耗较少，它与锥顶罐相比耗钢量少但灌顶气体空间较大，制作时需用模具，是国内外广泛采用的一种储罐结构。

国内最大的拱顶罐容积为3×104m3，国外拱顶罐的容积已达5×104m3。

伞形顶储罐，自支撑伞形顶是自支撑拱顶的变种，其任何水平截面都具有规则的多边形。

灌顶荷载靠伞顶支撑于罐壁上，其强度接近于拱形顶，但安装较容易，因为伞形板仅在一个方向弯曲。

这类罐在美国、日本应用较多，在我国很少采用。

网壳顶储罐（球面网壳），应用在储罐上的球面网壳顶的主体结构是一个与罐壁相连并置于灌顶钢板内单层球面网壳（即网格），类似于近代大型体育馆屋顶的网架结构。

国内在20世纪90年代已建成多台2×104～3×104m3的大型油罐，国外的容积则更大。

浮顶罐可分为外浮顶储罐和内浮顶储罐（带盖浮顶罐）。

外稃顶储罐，这种罐的浮动顶（简称浮顶）飘浮在储液面上。

浮顶与罐壁之间有一个环形空间，环形空间内装有密封元件，浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层，随着储液上下浮动，是的罐内的储液与大气完全隔开，减少介质储存过程中的蒸发损耗，保证安全，并减少大气污染。

浮顶的形式有单盘式、双盘式、浮子式等结构。

一般情况下，原油、汽油、溶剂油等需要控制蒸发损耗及大气污染，有着火灾危险的液体化学品都可采用外浮顶罐。

内浮顶储罐是在固定罐的内部再加上一个浮动顶盖。

主要由罐体、内浮盘。

密封装置、导向和防转装置、静电导线、通气孔、高低位液体报警器等组成。

与外浮顶储罐相比，内浮顶储罐可大量减少储液的蒸发损耗，降低内浮盘上雨雪载荷，省去浮盘上的中央排水管、转向扶梯等附件，并可在各种气候条件下保证储液的质量，因而有“全天候储罐”之称，特别适用于储存高级汽油和喷气燃料以及有毒易污染的液体化学品。

储罐的发展概况储罐的设计和建造标准对储罐的发展起了很大的推动作用。

目前储罐的主要标准有：国外标准：美国石油学会标准《钢制焊接油罐》API650日本工业标准《钢制焊接油罐结构》JISB8501英国标准《石油工业立式钢制焊接油罐》BS2654美国石油学会标准《大型焊接低压储罐设计和建造推荐规定》API620中国标准：《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50314《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》SH3046《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GBJ128《钢制焊接常压容器第十二章立式圆筒形储罐》JB/T473520世纪70年代以来，内浮顶储罐和大型浮顶储罐发展较快。

第一个发展油罐内部覆盖层的是法国。

1955年美国也开始建造此种类型的储罐。