固定顶立式储罐设计

固定顶立式储罐设计

摘要

石油采集运输以及油田建设过程中，经常用立式圆筒形储罐来贮存原料、中间产品和最终产品。根据不同的顶部结构，立式圆筒储罐按照几何形状和结构形式的不同又分为固定顶、浮顶、无力矩、套顶储罐等。贮罐由罐体、附件、配件和有关防雷、防静电、防液堤等设施组成[1]。此次设计的题目是固定顶立式储罐，因为其结构简单、造价低廉、容易安装等原因，固定顶立式储罐在国内较为广泛应用。其主要用来储存石油，在油田以及炼油厂应用最为广泛。此次设计需要根据所给参数数据等，需要查阅相关的化工机械以及各种相关行业的行业标准以及国际标准。根据要求设计出储罐的整体结构以及材料的选择，还有各个附件、配件的要求。并对整体及各个部件位置进行强度校核、应力分析等。整体结构设计完成后需要用CAD制图软件绘制整体结构图。充分利用大学四年所学知识认真及时完成设计任务。

关键词：固定顶立式储罐

The Liquid Ammonia Tank Design

Abstract

Liquid ammonia storage tank is used to store liquid ammonia, plays an important role in the production process, mainly used in the production of chemical fertilizer, urea and other nitrogenous material process. Liquid ammonia storage tank according to the size of the volume have vertical and horizontal form , according to the data design, I design is the horizontal liquid ammonia tank, simple and convenient manufacture and installation ,good bearing capacity, less installation cost. According to the requirements of the relevant data to design the overall structure of the liquid ammonia tank, reasonable decorate the position of the parts, such as: manhole, takeover, saddle and so on, the accurate stress analysis was carried out on the liquid ammonia tank and bending moment respectively. The design requires skilled use of Auto CAD software draw the tank right overall structure drawing and parts drawing, and need to be skillful application of several chemical equipment professional knowledge as well as chemical machinery in the national standard requirements. The design process also need access to a large number of relevant materials and books and documents, and know about the present situation and development trend of liquid ammonia tank design.

Key words: The horizontal liquid ammonia tank，The overall structure，Stress analysis，Bending moment checking

1 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 液氨储罐的发展现状 1

1.3 液氨储罐的发展趋势 2

2 液氨储罐结构设计 4

2.1 储罐的工艺参数设定 4

2.2 筒体选材和结构设计 4

2.3 封头选材和结构设计 5

2.4 筒体和封头的厚度计算 6

2.5 开孔的设计 6

2.6 接管、法兰、垫片和螺柱设计 7

2.7 支座选型和结构设计 11

3 开孔补强设计 15

3.1 补强及补强方法判别 15

3.2 开孔所需补强面积 15

3.3 有效补强范围 15

3.4 有效补强面积 16

3.5 所需另行补强的面积 17

3.6 补强圈设计 17

4 强度设计 18

4.1 水压试验应力及校核 18

4.2 圆筒轴向弯矩计算 18

4.3 圆筒轴向应力计算及校核 19

4.4 切向剪应力计算及校核 20

4.5 圆筒周向应力计算及校核 21

4.6 鞍座应力计算及校核 22

5 焊接结构设计 24

5.1 焊接方法 24

5.1 结构设计 24

结论 25

致谢 26

参考文献 27

1 绪论

1.1 选题背景

储罐是在固定位置使用，储存一定介质的容器。一般可以用作的中间储存设施，以及存放石油重要容器。储罐的介质包括了烷烃类（丙烷、丁烷），烯烃类（乙烯、丙烯），单质（氮气、氧气、液氨），化合物（天然气）和混合物（石油）等。其主要用在储存气体、液体、液化气和油类等介质，在石油化工以及轻工业方面使用最多[1]。储罐在化工产业以及一些轻工业中起到主导的作用，支撑着科学技术不断创新。在经济的高速发展和科技的飞跃进步下，储罐的应用范围不断增加，同时也促进了一些中小型企业发展。储罐种类繁多，用于制造材质主要有：滚塑、玻璃钢以及不锈钢等。目前，储罐种类中性价比高的是钢补聚乙烯储罐，其具有优良的性能，可以根据需求制造成立式、卧式、运输和搅拌式等多种型式。

随着全球经济的快速发展，各国的石油用量和储备量逐渐加大，制造储罐的需求也增加，随之及大地促进了我国在储罐的设计和研究方面的发展[2]。卧式储罐一般在一百立方米以下，最大容积不超过一百五十立方米。储罐的安全性和稳定性成为设计和施工储罐的重要要求，这样才能保证储罐在生产中顺利的运行，进而追求利益。储罐的设计中主要的是选材和焊接，而焊接又是生产中的难题。提高储罐的防爆和防漏性能只有高质量的焊接，但我国在储罐焊接方面的技术不太成熟，还需要长时间的探索。在制造方面存在不足，成本高，同时对焊接和检测要求严格，需要长时间的探索和研究。积极地做好在设计方面和焊接工艺方面的不断探索和创新，有助于国家经济的快速发展。

1.2 液氨储罐的发展现状

随着我国经济发展步伐的加快，国家对能源的使用逐渐增加，其使用量影响着国家工业化的进程，同时国际石油市场发生了波动，以及石油战略储备发展，我国开始建立能源战略储备库工程，在国家能源的发展，储罐的容积已经开始成为了大型化[3]。

国外的储罐发展比较早，而且技术较成熟，研究成果多。如在20世纪60年代初美国建造了全球第一个十万立方米的储罐，在20世纪60年代末委内瑞拉建造的储罐，20世纪70年代初在日本建造了的储罐，同时阿拉伯也已经成功建成了的储罐[4]。我国的大型储罐从1970年左右开始起步，1975年，我国成功地在连云港船埠建成了第一个的储罐。我国自己设计的大型储罐体积的增大，现在体积为储罐[4]。现在，中国石油集团正在建造我国最大的储罐。储罐的容积为，建造成估计用时两年。

国内的储罐发展缓慢，可分为四个过程：首先为储罐设计全套技术引进，包含选材、技术以及建造；其次拥有了储罐自主研发设计和建造，只购买高强度的材质；紧接着的全面发展储罐自主生产，不在依靠国外的生产。标志着我国有能力自己完成，从选材料到生产和建造成功；最后是大型储罐的设计产品远销海外。

1.3 液氨储罐的发展趋势

随着全球经济的发展，在石油化工方面的投入越来越大，为了适应化工、石油以及轻工业的需求，储罐已经趋于了大型化。为了加快储罐的发展以及开拓市场，需要不断的改进技术。

1）HSE管理措施将逐渐合理为了完成储罐优质、高速和安全的施工，在储罐的建设工程HSE管理对储罐施工的JHA分析和安全评估后，将原来在储罐内壁部焊接蝴蝶板改进为外脚手架施工，这种方法已经成为储罐HSE管理的重要措施[5]。

2）储罐设备的应用技术会不断的更新在储罐搅拌器中，将原来的叶轮式搅拌液体形式的多个喷嘴储罐内物料的沉淀。

3）将以往使用的环氧媒沥青防腐涂料改为CTPU弹性防水涂料，这种涂料的防渗透性能优越，能够很好的保护储罐，延长使用时间[6]。

4）大型液化天然气储罐建设的国产化各国，，会逐渐增大，由于气体的体积比液体的体积大，只有将天然气液化后储存才能节省储罐的用量。我国大型天然气储罐建设不成熟，在学习设计技术的同时，需要不断探索自主设计，逐步实现自产化，彻底地摆脱国外进口。

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