50m3液化石油气储罐设计

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：学号：

学院：机械工程与自动化学院

专业：过程装备与控制工程

题目：（50）M3液化石油气储罐设计

陆辉山闫宏伟高强

指导教师：职称: 2011年06月13日

中北大学

课程设计任务书

2010/2011 学年第二学期

学院：机械工程与自动化学院

专业：过程装备与控制工程

学生姓名：伍建川学号：0902034346 课程设计题目：（50）M3液化石油气储罐设计

起迄日期：06 月11日～06月22日

课程设计地点：校内

指导教师：陆辉山闫宏伟高强

系主任：姚竹亭

下达任务书日期: 2011年06月12日

课程设计任务书

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

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-20—40℃，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。 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。

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

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=

i

n i i p

y ∑8

1

===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=1.947 MPa 因为：P

异丁烷

（0.2）

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1.05~1.1倍的最高工作压力。所以有Pc=1.1×1.947=2.1417MPa 。 4、设计储量

参考相关资料，石油液化气密度一般为500-600Kg/m 3，取石油液化气的密度为580Kg/m 3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为：

W=øV ρt =0.9×53×580=27.666t

1、筒体和封头的设计：

对于承受内压，且设计压力P c=2.1417MPa<4MPa的压力容器，根据化工工艺设计手册（下）常用设备系列，采用卧式椭圆形封头容器。

筒体和封头的选形

a、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 ①。

所以

50

4

2

=

L

D

π

π

②。

由①②连解得：D=2515.82mm 。

圆整得D=2600mm

b、封头设计：

查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积得：

表2-1，EHA椭圆形封头内表面积、容积

公称直径DN /mm 总深度H /mm 内表面积A/2

m容积V封/3m 2600 690 7.6545 2.5131

图2-1椭圆形封头

上图画上

由2V

封+2

D

πL/4=35 得L=9005.68mm

圆整得L=9100mm 则L/D= 3.5 符合要求.

则V

计=2 V

封

+2

D

πL/4=53.001 m3>50m3且比较接近，所以结构设计合理。

第三章结构设计

1、液柱静压力：

根据设计为卧式储罐，所以储存液体最大高度h max ≤D=2600mm 。 P 静（max ）=ρgh max ≤ρgD=580×9.8×2.3=14.05Kp a

%5%56.0%10010

1417.21005.14/6

3

max <=⨯⨯⨯=c P P ）静 则P 静可以忽略不记。 2、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-20~48℃，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）[σ]t =185MPa 。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6~25mm ，最低冲击试验温度为-20℃，热轧处理。

∴ δ=

02.161417

.29.018522600

1417.2-Φ]σ[2=-⨯⨯⨯=c t

i c P D P mm ∵ 对于低碳钢和低合金钢，需满足腐蚀裕度C 2≥1mm ，取C 2=2mm

查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差C 1=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C 1=0。

∴ δd =δ+C 2=16.02+2=18.83mm ， δn =δd +C 1=16.51+0=18.83mm

圆整后取名义厚度δn =19mm ，[σ]t 没有变化，故取名义厚度19mm 合适。 3、椭圆封头厚度的设计：

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 。 ∴ δ=

1417

.25.09.018522600

1417.25.0][2⨯-⨯⨯⨯=-Φc t i c P D P σ=16.78 mm

同理，选取C 2=2 mm ，C 1=0 mm 。

∴ δn =δ+C 1+C 2=16.77+2+0=18。78mm 圆整后取名义厚度为δn =19mm

跟筒体一样，选择厚度为20mm 的16MnR 材料合适。 4、接管，法兰，垫片和螺栓的选择

4.1、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》P N =2.5MPa 时，可选接管公称通径D N =80mm 。 根据设计压力P N =1.9184MPa ，查HG/T 20592-97《钢制管法兰》表4-4，选用P N 2.5MPa 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，表3.0.2。选择密封面型式为突面（RF ），压力等级为1.0~4.0MPa ，接管法兰材料选用16MnR 。根据各接管公称通径，查表4-4得各法兰的尺寸。