70m³卧式石脑油储罐设计.doc
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1、油气储运课程设计任务书3摘要4Abstract5绪论61.1储罐分类61.2储罐发展概况61.3 介质特性7第二章 设计方案92.1设计参数确定92.1.1压力92.1.2温度92.1.3公称直径:92.1.4装料系数和有效容积92.2储罐结构选择92.3材料的选择9第三章 容器的结构设计103.1圆筒厚度的设计103.2封头厚度的计算103.3筒体和封头的结构设计103.4人孔的选择113.5接管、法兰、垫片和螺栓(柱)123.5.1接管和法兰123.5.2垫片143.5.3螺栓(螺柱)的选择153.6鞍座选型和结构设计153.6.1鞍座选型153.6.2鞍座的安装位置16第四章 开孔补强设
2、计174.1补强设计方法判别174.2有效补强范围174.2.1有效宽度B174.2.2外侧有效高度174.2.3内侧有效高度174.3有效补强面积184.4补强面积18第五章 强度计算195.1水压试验应力校核195.2圆筒轴向弯矩计算195.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩195.2.2鞍座平面上的轴向弯矩195.3圆筒轴向应力计算及校核205.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力205.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核205.3.3圆筒轴向应力校核215.4切向剪应力的计算及校核215.4.1圆筒切向剪应力的计算215.4.2圆筒被封头加强时最大剪应力215.4
3、.3切向剪应力的校核215.5圆筒周向应力的计算和校核225.5.1在横截面的最低点处225.5.2在鞍座边角处225.5.3鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力225.5.4周向应力校核235.6鞍座应力计算及校核235.6.1腹板水平分力及强度校核235.6.2鞍座压缩应力及强度校核235.7地震引起的地脚螺栓应力255.7.1倾覆力矩计算255.7.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力255.7.3由地震引起的地脚螺栓剪应力25讨论27结束语28参考文献29油气储运课程设计教师评分表30油气储运课程设计任务书1、设计题目:卧式石脑油储罐设计2、设计条件:(1)操作温度:20(2)设计温度:25(3
4、)操作压力:0.8MPa(4)设计压力:0.88MPa(5)介质:石脑油(6)全容积:;70m(7)设备及附件材料自选。3、设计任务:(1)储罐分类、卧式储罐发展概况、介质物性;(2)设计参数选择;(3)储罐结构设计;(4)开孔补强设计计算;(5)储罐强度计算;(6)卧式储罐装配图(A3)。参考文献:1 GB150-1998,钢制压力容器2 JB/T 4731-2005,钢制卧式压力容器3 HG20580-1998,钢制化工容器设计基础规定4 JB/T4746-2002,钢制压力容器用封头5 HG/T 21517-2005,回转盖带颈平焊法兰人孔6 HG/T 20592-2009,钢制管法兰7
5、 HG/T 20609-2009,钢制管法兰用金属包覆垫片8 HG/T 20613-2009,钢制管法兰用紧固件9 JB4712.1-2007,鞍式支座10 郑津洋等.过程设备设计.北京:化学工业出版社, 2010摘要本课程设计为70m卧式石脑油储罐设计说明书 。扼要介绍了卧式储罐的特点及在工业中的广泛应用,详细阐述了卧式储罐的结构及强度设计计算及制造、检修和维护。本文采用分析设计方法,综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准,按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序,分别对储罐的筒体、封头、鞍座、接管进行设计,然后采用GB150-1998对其进行强度校核,最后形成合理的设计方案
6、。设计结果满足任务书要求,安全性与经济性及环保要求均合格。关键词:压力容器;卧式储罐;结构设计;强度校核;开孔补强AbstractThis course is designed to 70mhorizontal naphtha tank design. . Briefly introduces the horizontal storage characteristics and application in industry, elaborated the horizontal tank structure and strength design calculation and manufac
7、turing, repair and maintenance.This paper uses the method of analysis and design, considering the environment condition, fluid property and other factors and reference to the relevant standards, according to the process design, equipment design, equipment strength calculation design sequence, respec
8、tively, to the storage tank barrel body, head, saddle, nozzle design, and then use GB150-1998 to make strength check, the final formation of reasonable design scheme.The design results meet the task book requirements, safety and economy and environmental protection requirements are eligibleKey words
9、: pressure vessel; horizontal storage tank; structure design; strength check; opening reinforcement绪论1.1储罐分类由于储存介质的不同,储罐的形式也是多种多样的。 1.按位置分类:可分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。 2.按油品分类:可分为原油储罐、燃油储罐、润滑油罐、食用油罐、消防水罐等。 3.按用途分类:可分为生产油罐、存储油罐等。 4.按形式分类:可分为立式储罐、卧式储罐等。 5.按结构分类:可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。 6.按大小分类: 100m3以上
10、为大型储罐,多为立式储罐; 100m 3 以下的为小型储罐,多为卧式储罐。 按储罐的材料:储罐工程所需材料分为罐体材料和附属设施材料。罐体材料可按抗拉屈服强度或抗拉标准强度分为低强钢和高强钢,高强钢多用于5000m3以上储罐;附属设施(包括抗风圈梁、锁口、盘梯、护栏等)均采用强度较低的普通碳素结构钢,其余配件、附件则根据不同的用途采用其他材质,制造罐体常用的国产钢材有20、20R、16Mn、16MnR、以及Q235系列等。1.2储罐发展概况20世纪70年代以来,内浮顶储油罐和大型浮顶油罐发展20世纪70年代以来 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。1
11、962年美国德士古公司就开始使用覆盖浮顶罐 ,并在纽瓦克建有世界上最大直径为187ft(61 m)。1972年美国已建造了600多个内浮顶油罐。 1978年美国API650附录H对内浮盘的分类、选材、设计、 安装 、 检验及标准载荷 、 浮力要求等均做了一系列修 订和改进。 先进国家都有较齐全的储罐设计专用软件, 订和改进、静态分析、动态分析、抗震分析等,如T形脚焊缝波带分析。20年也相继出现各种形式和结构的内浮盘或覆盖物。 目前已有1620104m3 24104m3 1978年国内3000m 铝浮盘投人使用,通过测试蒸发损耗, 1978年国内3000m3铝浮盘投人使用,通过测试蒸发损耗,收到
12、显著效果。 1985年中国从日本引进第一台1010104m3 全部执行日本标准JISB8501 同时引进原材料,零部件及焊接设备. 目前国内对10104m3油罐有比较成熟的设计、施工和使用的经验,国产大型储罐用高强度刚材已能够批量生产。1515104m3目前国内正在建设。由于我国石油资源的限制,必须充分利用国外石油资源。目前我国每年均要进口几千万吨原油和几百万吨液化石油气,才能满足国民经济和人民生活的需要。另一方面,随着全球经济一体化的发展和我国即将加入世界贸易组织(WTO),我国必须大力增加石油储备资源,以减少国际局势动荡对我国经济的影响。以上情况迫切要求我们大力增加石油储存能力,发展大型储
13、罐。目前(1015)万立方米的浮顶罐是世界各国储存原油的主体罐型。日本已建成了单罐容量为16万立方米的大型储罐,还设计出了18万立方米和30万立方米的特大型储罐。我国陆续在秦皇岛、黄岛、浙江舟山和大连等地建造了十几座10万立方米的浮顶原油罐(系引进日本的技术与主要材料),使得5万立方米和10万立方米浮顶罐已成为我国目前原油储存的主体罐型。由于大容量储罐的单位容量的耗钢量、投资及运营费用较低,为了适应我国原油进口和适当储备的形势,我们面临建造更大容量储罐的任务。对于汽油、喷气燃料和柴油等大宗油料的储罐,随着石油和石油化工企业生产加工装置的大型化,也正朝着大型化发展。深圳某些石化企业已建成了一批(
14、25)万立方米的内浮顶成品油料储罐。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立方米的球罐。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
15、产企业中采用大容量常压低温储罐在经济上是不可行的。1.3 介质特性石脑油(petroleum naphtha ligroin):一般含烷烃55.4%、单环烷烃30.3%、双环烷烃2.4%、烷基苯11.7%、苯0.1%。平均分子量为114,密度为0.76g/cm3,爆炸极限1.2%6.0%。主要成分: 主要为烷烃的C4C6成份。石脑油在常温、常压下为无色透明或微黄色液体,有特殊气味,不溶于水。密度在650-750kg/m3、。硫含量不大于0.08%,烷烃含量不超过60%,芳烃含量不超有12%,烯烃含量不大于1.0%。外观与性状: 无色或浅黄色液体。沸点(): 20160相对密度(水=1): 0.
16、780.97闪点(): -2引燃温度(): 350爆炸上限%(V/V): 8.7爆炸下限%(V/V): 1.1溶解性: 不溶于水,溶于多数有机溶剂。健康危害: 石脑油蒸汽可引起眼及上呼吸道刺激症状,如浓度过高,几分钟即可引起呼吸困难、紫绀等缺氧症状。环境危害: 对环境有危害,对水体、土壤和大气可造成污染。燃爆危险: 本品易燃,具刺激性。危险特性: 其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸汽比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正
17、压式呼吸器,穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖,降低蒸汽灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。第二章 设计方案2.1设计参数确定2.1.1压力工作压力:0.8设计压力:设计压力取工作压力的1.1倍,即2.1.2温度操作温度:20设计温度:设计温度取为2.1.3公称直径:根据筒体全容积,粗定筒体公称直径求得:粗定:2.1.4装料系数和有效容积一般装料系数取,则有效容积2.2储罐结构选择从受力与制造方面来看,球形封头是最理想的结构形式,但缺点是深度大,
18、冲压困难。椭圆封头浓度比球形封头小得多,易于冲压成型,是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径厚度较大,加工焊接困难较大,且耗材料。综合看来采用椭圆封头比较合理2.3材料的选择根据GB150-19981表4-1,选用筒体材料为16MnR(钢材标准为GB6654)。根据JB/T47312,鞍座选用材料为Q235-B,其许用应力。地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235,Q235的许用应力。第三章 容器的结构设计3.1圆筒厚度的设计由于该容器储存介质易燃,所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构,需要对该储罐进行100%探伤,所以取焊缝系数为。假设圆筒的厚度在616mm范围内,查GB1
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- 70 卧式 石脑油 设计
