8000m3化工品贮罐区安全结构设计.doc

8000m3化工品贮罐区安全结构设计 确定设计参数 1.1苯乙烯 1.1.1、设计压力 根据GB 150—2011 《压力容器》中设计压力的定义：设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。而计算压力的定义是：在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力；当元件所受的液柱静压力小于5%的设计压力时，可以忽略不计。 如此看来。设计压力是整个储罐的载荷条件，而计算压力是具体受压元件的计算参数设计压力是反映储罐受压状况的重要指标，但不能全部、准确的反映容器各部位的实际受力情况，因此，设计压力和计算压力可能不一致。 根据HG 21502.1-92《钢制立式圆筒固定顶储罐系列》中的规定，苯乙烯储罐的设计正压为2kPa，负压为 0.5kPa。 1.1.2 设计温度 根据GB150—2011《压力容器》及HG-20580—1998《钢制化工容器设计基础规定 》等 关于设计温度的规定如下。 设计温度指容器在正常工作情况下，设定的受压元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值}。它与设计压力一起作为设计载荷条件。不过，有别于设计压力是整台容器的载荷条件；设计温度是指具体受压元件的载荷条件。同时，设计温度也是具体受压元件的温度计算参数，就像计算压力是具体受压元件的压力计算参数。对于苯乙烯储罐，可以根据各个工作元件的工作温度的不同，分别设定每个元件的设计温度。比如说罐体和安全附件可以设置不同的设计温度。但是从经济效益，选材的方便程度等方面考虑，我们可以考虑设计温度为一个最值。 对于储罐的设计温度，由于储罐壁与外界环境间的直接接触，此时应该记及环境温度对容器壁温的影响，并且考虑储罐的正常储存状态。其中，苯乙烯低闪点易聚合，根据SHT 3007-2007 《石油化工储运系统罐区设计规范》中第3.2条，苯乙烯储罐内部，需要保证介质温度 在5~20℃范围内，因此储罐中介质的储存温度设计在5~20℃，假设上下偏差5℃，则工作温度在0~30℃。再考虑环境温度对容器外壁的影响，在南京地区气温在-10~40℃，考虑一下剩余，我们设计储罐的设计温度可以选为50℃。 1.1.3 设计寿命 《压力容器安全技术监察规程》（简称容规）第32条规定：“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命”。同样，GB 150—1998《钢制压力容器》第 3.3.5.2条规定：“应根据预期的容器寿命和介质对材料的腐蚀速率，确定腐蚀余量”可以看出，两者都要求设计单位对压力容器的设计使用寿命有一个明确的预期和表示，二者就目前大多数设计者来说，都不愿意在图样上注明压力容器的设计使用寿命，因为压力容器设计使用寿命的确定是一个较为复杂的问题，它涉及到材料的选用、腐蚀量的确 定、容器结构设计、使用环境等多种因素：而准确地预计设计使用寿命，一方面反映了设计者的设计经验和水平，另一方面亦是对容器使用单位的安全负责。当然，设计使用寿命是设计者根据容器的设计参数和使用条件给予的一个预期的数据，它并不是容器的真正使用寿命，其作用是提醒使用者，当使用时间超过设计使用寿命时，应缩短检验周期，加强必要的防范措施。 一般地说，确定苯乙烯储罐设计使用寿命，主要应考虑以下几点：①材料的选择；②腐蚀余量的确定；③容器结构设计的合理性及防腐性；④制造工艺的科学性；⑤非正常因素(如超工况运行等) 按国际压力容器设计的惯例，应在图纸上标明压力容器的设计使用寿命，这样做才能真正体现对用户和对设备安全高度负责的精神，也能大大地降低压力容器的爆炸事故(违规操作、长期超过设计使用寿命运行是引发压力容器爆炸的主要因素)。除了一些特殊或重要的设备，一般我们可将设计使用寿命定为10～15年。 作为易燃易爆易挥发的苯乙烯，储罐设计寿命一般有一定年限。对于我们设计苯乙烯储罐的规格：1000m3 ，属于大型储罐，设备是被动的，工艺是主动的，一般10年工艺技术会发展一次较大规模的改善，设计寿命通常可以定为为十到十五年，我们这里选用设计寿命为15年。 1.1.4、腐蚀速率 对于苯乙烯，本身基本无腐蚀性，根据腐蚀裕量计算公式（腐蚀裕量＝设计寿命×腐蚀速率），从经济效益等因素来看，储存的苯乙烯本身基本无腐蚀性，为了安全起见，我们可以按轻微腐蚀程度计算（0.05—0.13mm/a），根据《腐蚀数据与选材手册》，耐蚀速率可以选择0.09mm/a,属于优良状态。则腐蚀裕量计算为1.35mm。但考虑到顶盖与壳体的差异，可以设计顶盖为1.54mm，壳体为1.58mm。 1.1.5、风载荷 风载荷是指垂直于气流方向的平面所受到的风的压力，Wp＝v2/1600 kN/m2,v为所处环境的最大风速，Wp指的是标态下垂直于风向每平方米面积所受到风的压力。查气象资料可知，近