储罐基础知识讲义

储罐讲义
一、储罐及其发展概况
储罐是存储各种油品和各种液体化工品的设备，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。

按容量来说，一般立式圆筒形储罐的容积大于10000m3以上，称为大型储罐。

自1927年采用钢制焊接储罐后，其容量逐步扩大，目前最大容量已达24×104 m3。

储罐的分类：
1、按存储物质的介质温度划分：分为低温储罐，常温储罐（<90℃），高温储罐（>90℃）.
2、按压力划分分为：接近常压储罐（-490～2000Pa）低压储罐（2000Pa～0.1Mpa）
3、按照制造储罐的材料分为：金属储罐、塑料储罐、非金属储罐
4、按储罐所在位置和达到某种目的分为：地上储罐、半地下储罐、山洞储罐、海中储罐。

二、储罐的种类
储罐的种类是按几何形状来划分，主要有立式圆筒形储罐、卧式圆筒形储罐、球形储罐。

卧式圆筒形储罐适用于存储容量较小且压力较高的液体，而球形储罐适用于存储容量较大且有一定压力的液体。

今天在这里主要介绍立式圆筒形储罐，立式圆筒形储罐按其罐顶结构可分为固定顶储罐和浮顶储罐两种类型。

1、固定顶储罐按罐顶的形式分为锥顶储罐、拱顶储罐、伞形顶储罐，和网壳顶储罐
（1）锥顶储罐锥顶储罐又可分为自支撑锥顶和支撑锥顶两种。

锥顶坡度最小为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罐顶，自支撑锥顶其锥顶载荷靠锥顶周边支撑于罐壁上，自支撑锥又分为无加强筋罐顶和加强筋罐顶，储罐的容量一般为1000m3以下。

支撑式锥顶其锥顶载荷主要靠梁或檩条（桁架）及柱来承担。

见下图：
（2）拱顶储罐锥顶储罐的罐顶是一种接近于球形形状的一部分，其结构一般只用自支撑拱顶一种，自支撑拱顶分为无加强肋拱顶（容量小于1000m3）、有加强肋拱顶（容量1000m3～20000 m3），拱顶的弧度一般设计为R=0.8D～1.2D。

（3）伞形顶储罐自支撑伞形顶是自支撑拱顶的变种，其任何水平截面积都具有规则的多变形。

罐顶载荷靠伞形板支撑罐壁上，伞形罐顶的强度接近拱顶，安装较容易，伞形板仅在一个方向弯曲。

伞形顶在美国API650和日本JIS B8501油罐规范中列为罐顶的一种结构形式。

在国内很少采用。

（4）网壳顶储罐在我公司现场大型储罐就采用此种结构，1.5万采用子午线和三角形结构，球面网壳顶的主体结构是一个与罐壁相连并置与罐顶钢板内单层球面网壳（网格），当罐顶受外压载荷时，网格对外面的薄钢板起支撑作用，受内压时，对包边角钢起支撑作用。

外面的钢板只是在承受内压时产生一定的拉力外，主要作为蒙皮起密封作用。

2、浮顶储罐浮顶储罐储罐分为外浮顶储罐和内浮顶储罐（带盖浮顶储罐）
（1）外浮顶储罐外浮顶储罐的浮动顶漂浮在储液面上，浮顶与储罐壁之间有一个环形空间，环形空间中密封元件，浮顶与密封元件一起构成储液面上的覆盖层，随着储液上下浮动，使罐内的储液与大气完全隔开，减少储液储存过程中的蒸发损耗，保证安全，减少大气污染。

浮顶的形式有双盘式、单盘式、浮子式。

浮顶罐的使用范围，在一般情况下，原油、汽油、溶剂油以及需控制蒸发损耗及大气污染、控制放出不良气体，有着火灾危险的液体化工品都可采用浮顶罐。

（2）内浮顶储罐内浮顶储罐是在固定顶储罐内部再加一个浮动顶盖，主要由罐体、内浮盘、密封装置、导向和防转装置、静电导线、高低液位报警器等组成。

内浮盘的材质根据储存物料的性质分别采用碳钢、铝、不锈钢、硬泡沫塑料、各种复合材料等。

内浮顶储罐与外浮顶储罐的比较。

其储存物料的收发过程是相同的。

内浮顶储罐与固定顶及外浮顶储罐的比较有以下优点：
1、大量减少蒸发损耗；
2、由于液面上有浮动顶覆盖，储液与空气隔离、减少空气污染和着火爆炸危险，易于保证储液质
量，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；
3、因有固定顶，能有效地防止风沙、雨雪或灰尘污染储液，在各种天气条件下保证储液的质量，
有“全天候储罐之称”
4、在密封效果相同情况下，与外浮顶罐相比，能进一步降低蒸发损耗，这是固定顶的遮挡及固定
顶与内浮盘之间的气相层比外浮顶罐的双盘式浮顶具有更显著的隔热效果。

5、内浮顶罐的内浮盘与外浮顶罐上部敞开的浮盘不同，不可能有雨、雪载荷。

内浮盘上载荷少，
结构简单、轻便，可以省掉浮盘上的中央排水管、转动浮梯等附件。

易于施工和维护、密封部分的材料可以避免日光照射而老化。

内浮顶罐具有许多优点，应用范围越来越广，是一种有发展前途的储罐，设计完善的内浮顶罐是迄今为止为控制固定顶罐蒸发损耗研究出来的最好和投资最少的方法。

内浮顶罐可以用来存储汽油、喷气燃料等易挥发性油品以及醛类、醇类（甲醇、乙醇）、酮类（丙酮）苯类（苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯）等液体化工品。

三、储罐的选型
首先根据储液的性质和储液的需要，确定选用浮顶罐还是固定顶罐，若是常压储罐，主要为了减少蒸发损耗或防止污染环境，保证储液不受空气污染、要求干净等宜选用外浮顶储罐或内浮顶储罐。

若是常压或低压存储，蒸发损耗不是主要问题，环境污染也不大，可不必设置浮顶，且需要适当加热存储，宜选用固定顶储罐。

各类固定顶储罐的选型见下表：
四、储液的损失
石油类或液体化工品的损耗不但使资源浪费、降低储液的质量、造成经济损失，而且严重污染环境，危害生活质量和生存。

作为储运系统重要组成部分的储罐技术发展标志就是有效控制和尽量减少储液的损耗。

1、损耗类型
石油类或液体化工品的损耗可分为蒸发损耗和残漏损耗两种类型。

蒸发损耗和残漏损耗是指储液在生产、储存、运输、销售中由于受到工艺技术和设备的限制，有一部分较轻的液态组分气化而造成的在数量上不可回收的损失和在作业中未能避免的的滴洒、渗漏、储罐内壁的黏附，车、船底部余液未能卸净等造成的数量损失。

2、储液损耗的危害
（1）储液数量减少，造成经济损失
（2）储液品质降低由于储液的蒸发都是储液中最轻的部分，因此会降低储液质量。

如汽油等（3）环境污染
3、储液损耗的原因
蒸发是储液损耗的主要原因，引发蒸发的外部原因主要有温度、储罐的承压能力、储罐气相空间大小、储罐的密封程度、储罐的大小呼吸等
（1）温度对于同一种储液，大气温度和储液温度的高低是决定蒸发速度的主要原因，温度越高储液蒸发越剧烈。

同时温度升高，储罐气相空间的压强越高，增大的压强一旦超过储罐的安全控制压力使呼吸阀打开，大量的储液蒸汽就会排出罐外，造成损耗。

（2）储罐的承压能力储罐的承压能力较低，储液蒸汽在较短的时间内达到呼吸阀的开启压力，储液蒸汽排入大气，使储罐内压力降低，这样呼吸阀的开启频率增加，蒸发速度加快，蒸发损耗增加，储罐的承压能力较高，导致蒸发速度减慢，蒸发损耗减少。

（3）储罐气相空间储罐中储液上方的气相空间越大，蒸发损耗量越大。

根据计算，在相同的温度和密封条件下存储同一种牌号汽油，进油量为储罐容量积的25%蒸发损耗比进油量为储罐容量积的95%时大8倍。

（4）储罐的密封程度若储罐上部密封不严即有孔隙，随着储罐内部或外部气压的波动，储液蒸气就会从孔隙排除或空气被吸入。

孔隙不止一个，就会因空气流动形成自然通风，会使储罐内储液蒸气浓度降低，又会使储液不断蒸发，形成恶性循环。

（5）储罐的大呼吸储罐的大呼吸是指储罐收、发储液时的呼吸。

储罐收液时，由于液面逐渐升高，气相空间逐渐减小，罐内气相压力增大，当压力超过储罐安全控制压力时呼吸阀打开，一定浓度的储液蒸气从呼吸阀排出，直到储罐停止收液，所呼出的储液蒸气造成储液的蒸发损耗。

当储罐向外发液时，液面逐渐降低，罐内气相压力减小，当压力小于呼吸阀的真空度时，储罐开始呼吸新鲜空气。

由于液面上方油气没有达到饱和，促使储液蒸发速度加快，使储液蒸气重新达到饱和，罐内气相压力再次上升，可能因压力过大，从呼吸阀排出。

影响大呼吸损耗的因素主要有如下几点：
①、储液密度小，轻质组分越多，损耗越大，沸点越低，损耗越大，蒸气压越大，损耗越大。

②、收、发储液速度，收、发储液速度越快，损耗越大。

③、储罐的承压能力对常压敞口的或未采用呼吸阀的储罐其呼吸损耗量最大，储罐承压能
力越大，大呼吸损耗量越小。

④、储罐的收、发周转次数储罐周转次数越多，大呼吸损耗量越大。

⑤、储罐所处地区、大气温度、风向、风力及储液管理水平。

（6）储罐的小呼吸储罐内储液在没有收、发作业静止存储情况下，随着环境气温，压力在一天昼夜周期变化，罐内气相温度、储液的蒸发速度、蒸气浓度和蒸气压力也随着变化，这种排出或通过呼吸阀储液蒸气和吸入空气的过程所造成的储液损耗称为小呼吸损耗，生产
上也叫储罐静止储存损耗。

在蒸发损耗中，小呼吸损耗占10%。

影响小呼吸损耗的因素主要有以下几点：
①、昼夜温差变化昼夜温差变化越大，小呼吸损耗越大；
②、储罐所处地区的日照系数日照系数越大，小呼吸损耗越大；
③、储罐容量大小储罐容量越大，截面积越大，蒸发面也越大，小呼吸损耗越大；
④、大气压大气压越低，小呼吸损耗越大；
⑤、储罐储液装满程度储罐装液较满，气相空间容积小，小呼吸损耗变小；
⑥、储液性质如组分组成、沸点、蒸气压及储运系统管理水平。

4、降低储液损耗的措施
储液蒸气密度由储液的组成来决定，一般无法改变，因此设法减少储液浓度和排出的蒸气混合物体积则可达到降耗目的，减少蒸气损耗的措施如下：
（1）、建立健全的规章制度，减少操作环节，合理使用储罐，储液在运输过程中大呼吸的次数应减少到最低限度，因此尽量减少中间环节，加强对储罐的管理，尽量减少不必要的到换储罐，要减少储罐的空容量，保持储罐有较高的严满程度。

（2）、合理安排储运作业，减少呼吸损耗，加强设备维护保养，严格执行操作规程，小呼吸每天都在进行，可以利用大呼吸的吸气和排气来抵消小呼吸的进气和排气，储罐发油可安排在温度升高或储罐要排气时来进行，用发液（油）来减少罐内罐内温度升高的压力，就可以不排气或少排气，以减少损耗量。

储罐定期检查的重点是密封情况，如呼吸阀是否失灵，采用人工检尺时，除采用先进的设备外，应尽量在储罐内外差最小的清晨或傍晚吸气结束后量油，此时，吸气量最小，呼出的油气浓度最低。

损耗量最小。

（3）消除储液面上的气体空间现在采用外浮顶和内浮顶。

不仅可以消除储罐的小呼吸损耗还可以消除储罐的大呼吸损耗，
（4）降低储罐温度及变化幅度，减少蒸发损耗。

地面储罐采用强反光的防腐涂料，淋水冷却等措施，可减少小呼吸损耗量。