淺析液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的問(wèn)題

1、<p>　　淺析液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的問(wèn)題</p><p>　　摘 要：因液化石油氣爆炸下限很低（液化石油氣爆炸極限約為1.5%～9.5%），極易與周?chē)諝饣旌闲纬杀怏w，遇到明火將引起火災(zāi)和爆炸事故。因此，經(jīng)濟(jì)、安全地設(shè)計(jì)和制造液化石油氣罐具有十分重要的意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：液化石油氣 應(yīng)力腐蝕 熱處理 </p><p>　　隨著我國(guó)城鎮(zhèn)

2、燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展，各地液化石油氣儲(chǔ)配站大量建立，由于臥式圓筒形儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用和維護(hù)等方面有較多優(yōu)點(diǎn)，因此，各中、小型儲(chǔ)配站大多使用液化石油氣臥式儲(chǔ)罐。液化石油氣的主要成分丙烷、丁烷等在常壓下呈氣態(tài)，但適當(dāng)升高壓力或降低溫度就可以轉(zhuǎn)為液態(tài)，體積約縮小200--300倍。為便于運(yùn)輸、貯存和分配，通常采用常溫加壓條件以保持液化石油氣的液體狀態(tài)，故用于貯存液化石油氣的容器為壓力容器，習(xí)慣上稱之為液化石油氣儲(chǔ)罐。 </p>

3、<p>　　氣態(tài)的液化石油氣比空氣重，約為空氣的1.5倍。儲(chǔ)罐內(nèi)液體一旦泄漏就迅速降壓，由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，并易在低洼、溝槽處聚積。又因液化石油氣爆炸下限很低（液化石油氣爆炸極限約為1.5%～9.5%），極易與周?chē)諝饣旌闲纬杀怏w，遇到明火將引起火災(zāi)和爆炸事故。因此，經(jīng)濟(jì)、安全地設(shè)計(jì)和制造液化石油氣儲(chǔ)罐具有十分重要的意義。通過(guò)多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐，總結(jié)出了一些經(jīng)驗(yàn)，在此，與大家共同探討一下液化石油氣儲(chǔ)罐的幾個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題。 <

4、/p><p>　　1.設(shè)計(jì)壓力的確定 </p><p>　　常溫下盛裝混合液化石油氣的容器應(yīng)以50℃為設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)其50℃的飽和蒸氣壓力小于等于異丁烷50℃的飽和蒸氣壓力時(shí)，儲(chǔ)罐無(wú)保冷設(shè)施時(shí)，取50℃異丁烷的飽和蒸氣壓力為最高工作壓力；儲(chǔ)罐有保冷設(shè)施時(shí)，取可能達(dá)到的最高工作溫度下異丁烷的飽和蒸汽壓力為其最高工作壓力。當(dāng)其50℃的飽和蒸氣壓力大于等于50℃異丁烷的飽和蒸氣壓力、小于等于丙烷50℃

5、的飽和蒸氣壓力時(shí)，儲(chǔ)罐無(wú)保冷設(shè)施時(shí)，取50℃丙烷的飽和蒸氣壓力為最高工作壓力； 儲(chǔ)罐有保冷設(shè)施時(shí)，取可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烷的飽和蒸汽壓力為其最高工作壓力。當(dāng)其50℃的飽和蒸氣壓力大于50℃丙烷的飽和蒸氣壓力時(shí)，儲(chǔ)罐無(wú)保冷設(shè)施時(shí)，取50℃丙烯的飽和蒸氣壓力為最高工作壓力；儲(chǔ)罐有保冷設(shè)施時(shí)，取可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烯的飽和蒸汽壓力為其最高工作壓力。設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于其最高工作壓力。 </p><p><

6、b>　　2.材質(zhì)的確定 </b></p><p>　　常溫下，鋼對(duì)丙烷、丁烷、丙烯、丁二烯等碳?xì)浠衔镉休^好的耐腐蝕作用，一般年腐蝕量在0.05mm以下。因此，液化石油氣儲(chǔ)罐可選用低合金鋼制作。目前常用的可用于制作液化石油氣臥罐的材料有：20R、Q345R（老標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)16MnR）。Q345R鋼是屈服強(qiáng)度為340MPa級(jí)的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能。它是目前我國(guó)用途最廣、用

7、量最大的壓力容器專用鋼板。 </p><p>　　3.焊后整體熱處理 </p><p>　　應(yīng)力腐蝕是設(shè)備破壞的主要原因。應(yīng)力可以是由冷作、焊接、熱加工等引起的材料殘余應(yīng)力，也可能是由負(fù)載、振動(dòng)、操作等引起的外加應(yīng)力和熱應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力無(wú)論在設(shè)備的運(yùn)行或停工中，始終在起作用，其數(shù)值最高可達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全使用。 </p><p>　　此外，我國(guó)

8、的液化石油氣來(lái)源廣，含H2S的濃度較高，波動(dòng)范圍大，很不穩(wěn)定。液化石油氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的介質(zhì)一般是經(jīng)催化裂化工藝而產(chǎn)生的液化石油氣，其中常含一定的水分、H2S及一定量的氰化物。這些物質(zhì)的共同存在，易形成使鋼材裂紋極為敏感的濕H2S環(huán)境。在這樣的環(huán)境下，H2S應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是主要的表現(xiàn)形態(tài)。液化石油氣儲(chǔ)罐的H2S應(yīng)力腐蝕發(fā)生的頻率很高，為了保證儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意：①選擇對(duì)H2S應(yīng)力腐蝕敏感性低的材料，材料對(duì)H2S應(yīng)力腐蝕的敏感性指材

9、料抗H2S應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展能力的大小，一般說(shuō)來(lái)，材料的強(qiáng)度越高，則抗H2S應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展能力下降越多，液化石油氣儲(chǔ)罐可選用低合金鋼為殼體材料，通常以Q345R為主要材料；②對(duì)使用的材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免材料中有夾雜、分層、裂紋等缺陷存在；③含H2S的液化石油氣儲(chǔ)罐在全部焊接工作完成后，應(yīng)進(jìn)行整體消除應(yīng)力熱處理。 </p><p>　　因此，從設(shè)計(jì)制造的角度要求對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐進(jìn)行焊后整體處理消除焊接殘余應(yīng)

10、力及防止H2S應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是很有必要的。經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院螅附託堄鄳?yīng)力可望降低80%一90%，焊縫硬度值亦可降低10～15年布氏單位。 同時(shí)也可以有效的防止H2S應(yīng)力腐蝕。 </p><p>　　4.附件的設(shè)計(jì)要點(diǎn) </p><p><b>　　4.1液位計(jì) </b></p><p>　　液化石油氣儲(chǔ)罐的液位指示原先設(shè)計(jì)均采用玻璃板式液位計(jì)。

11、由于板式液位計(jì)指示范圍所限，需將2～3臺(tái)液位計(jì)串聯(lián)。目前液罐上大多采用了磁性翻板式液位計(jì)。這樣不僅減少了液罐上液位計(jì)接口數(shù)量，而且用雙色翻板顯示比較直觀醒目。現(xiàn)在此種液位計(jì)的使用已相當(dāng)成熟，并發(fā)展了帶有高液位板式液位計(jì)雙重指示、帶有遠(yuǎn)傳指示、高低液位報(bào)警等多種品種。 </p><p><b>　　4.2安全閥 </b></p><p>　　液化石油氣儲(chǔ)罐上必須設(shè)置安全

12、閥。有如下幾點(diǎn)要求： </p><p>　　4.2.1必須選用彈簧封閉全啟式，其開(kāi)啟壓力不應(yīng)大于儲(chǔ)罐貯罐設(shè)計(jì)壓力。 </p><p>　　4.2.2容積為100m3或100m3以上的儲(chǔ)罐，貯罐應(yīng)設(shè)置2個(gè)或2個(gè)以上安全閥 </p><p>　　4.2.3安全閥應(yīng)設(shè)置放散管，其管徑不應(yīng)小于安全閥的出口管徑；地上儲(chǔ)罐安全閥放散管管口應(yīng)高出儲(chǔ)罐操作平臺(tái)2m以上，且應(yīng)高出地面

13、5m以上。地下儲(chǔ)罐安全閥的放散管口應(yīng)高出地面2.5m以上。 </p><p>　　4.2.4安全閥與儲(chǔ)罐之間應(yīng)裝設(shè)閥門(mén)，且閥口應(yīng)全開(kāi)，且應(yīng)采用鉛封或鎖定。 </p><p>　　4.2.5安全閥應(yīng)當(dāng)鉛直安裝在液化石油氣儲(chǔ)罐液面以上的氣相空間部分，或者裝設(shè)在與儲(chǔ)罐氣相空間相連的管道上。 </p><p><b>　　5.預(yù)焊件 </b></

14、p><p>　　在液化石油氣儲(chǔ)罐上要設(shè)置平臺(tái)、直爬梯、噴淋水管的支撐，都需要在罐體、封頭先焊好預(yù)焊件，熱處理后不能直接與罐體焊接。平臺(tái)寬度一般在1.8m左右，其支撐用預(yù)焊板可根據(jù)平臺(tái)長(zhǎng)度、寬度設(shè)置。噴淋水管呈環(huán)形，支撐預(yù)焊板需沿整個(gè)罐長(zhǎng)設(shè)置。 </p><p><b>　　6.充裝量的確定 </b></p><p>　　液化石油氣的液體密度隨溫度變

15、化比較大，且液體膨脹系數(shù)也較大，同樣質(zhì)量的介質(zhì)在不同溫度下有不同的體積。如果實(shí)際充裝量大于設(shè)計(jì)充裝量，容器內(nèi)的實(shí)際壓力有可能大于設(shè)計(jì)壓力。為了防止溫度升高而導(dǎo)致容器內(nèi)壓力急劇增加，甚至超過(guò)容器的許用壓力，必須在容器內(nèi)保持一定的氣相空間。液化石油氣的充裝量直接影響到容器的工作壓力，關(guān)系到容器的設(shè)計(jì)與使用安全。所以液化石油氣的充裝量的確定是一項(xiàng)很重要的工作。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) <

16、/b></p><p>　　[1]張旭東；淺析液化氣儲(chǔ)罐安全設(shè)計(jì)；新疆化工；2010-06-15 </p><p>　　[2]胡永兵；張琪；馬德金；關(guān)于液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)參數(shù)的技術(shù)分析；廣州化工2010-12-15 </p><p>　　[3]《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》；TSGR0004-2009. </p><p>　　[4]