淺析液化石油氣儲罐設(shè)計的問題

1、<p>　　淺析液化石油氣儲罐設(shè)計的問題</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%），極易與周圍空氣混合形成爆炸氣體，遇到明火將引起火災和爆炸事故。因此，經(jīng)濟、安全地設(shè)計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 應力腐蝕 熱處理 </p><p>　　隨著我國城鎮(zhèn)

2、燃氣事業(yè)的發(fā)展，各地液化石油氣儲配站大量建立，由于臥式圓筒形儲罐在設(shè)計、制造、安裝、使用和維護等方面有較多優(yōu)點，因此，各中、小型儲配站大多使用液化石油氣臥式儲罐。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，習慣上稱之為液化石油氣儲罐。 </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%），極易與周圍空氣混合形成爆炸氣體，遇到明火將引起火災和爆炸事故。因此，經(jīng)濟、安全地設(shè)計和制造液化石油氣儲罐具有十分重要的意義。通過多年的設(shè)計實踐，總結(jié)出了一些經(jīng)驗，在此，與大家共同探討一下液化石油氣儲罐的幾個設(shè)計問題。 <

4、/p><p>　　1.設(shè)計壓力的確定 </p><p>　　常溫下盛裝混合液化石油氣的容器應以50℃為設(shè)計溫度。當其50℃的飽和蒸氣壓力小于等于異丁烷50℃的飽和蒸氣壓力時，儲罐無保冷設(shè)施時，取50℃異丁烷的飽和蒸氣壓力為最高工作壓力；儲罐有保冷設(shè)施時，取可能達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，儲罐無保冷設(shè)施時，取50℃丙烷的飽和蒸氣壓力為最高工作壓力； 儲罐有保冷設(shè)施時，取可能達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。當其50℃的飽和蒸氣壓力大于50℃丙烷的飽和蒸氣壓力時，儲罐無保冷設(shè)施時，取50℃丙烯的飽和蒸氣壓力為最高工作壓力；儲罐有保冷設(shè)施時，取可能達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)計壓力應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，鋼對丙烷、丁烷、丙烯、丁二烯等碳氫化合物有較好的耐腐蝕作用，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（老標準牌號16MnR）。Q345R鋼是屈服強度為340MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學性能和工藝性能。它是目前我國用途最廣、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>　　應力腐蝕是設(shè)備破壞的主要原因。應力可以是由冷作、焊接、熱加工等引起的材料殘余應力，也可能是由負載、振動、操作等引起的外加應力和熱應力。焊接殘余應力無論在設(shè)備的運行或停工中，始終在起作用，其數(shù)值最高可達到材料的屈服強度，嚴重影響設(shè)備的安全使用。 </p><p>　　此外，我國

8、的液化石油氣來源廣，含H2S的濃度較高，波動范圍大，很不穩(wěn)定。液化石油氣儲罐儲存的介質(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應力腐蝕開裂是主要的表現(xiàn)形態(tài)。液化石油氣儲罐的H2S應力腐蝕發(fā)生的頻率很高，為了保證儲罐的安全運行，在設(shè)計中還應注意：①選擇對H2S應力腐蝕敏感性低的材料，材料對H2S應力腐蝕的敏感性指材

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

10、力及防止H2S應力腐蝕開裂是很有必要的。經(jīng)適當?shù)臒崽幚硪院?，焊接殘余應力可望降?0%一90%，焊縫硬度值亦可降低10～15年布氏單位。 同時也可以有效的防止H2S應力腐蝕。 </p><p>　　4.附件的設(shè)計要點 </p><p><b>　　4.1液位計 </b></p><p>　　液化石油氣儲罐的液位指示原先設(shè)計均采用玻璃板式液位計。

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

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

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

14、p><p>　　在液化石油氣儲罐上要設(shè)置平臺、直爬梯、噴淋水管的支撐，都需要在罐體、封頭先焊好預焊件，熱處理后不能直接與罐體焊接。平臺寬度一般在1.8m左右，其支撐用預焊板可根據(jù)平臺長度、寬度設(shè)置。噴淋水管呈環(huán)形，支撐預焊板需沿整個罐長設(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。如果實際充裝量大于設(shè)計充裝量，容器內(nèi)的實際壓力有可能大于設(shè)計壓力。為了防止溫度升高而導致容器內(nèi)壓力急劇增加，甚至超過容器的許用壓力，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)計與使用安全。所以液化石油氣的充裝量的確定是一項很重要的工作。 </p><p><b>　　參考文獻 <

16、/b></p><p>　　[1]張旭東；淺析液化氣儲罐安全設(shè)計；新疆化工；2010-06-15 </p><p>　　[2]胡永兵；張琪；馬德金；關(guān)于液化石油氣儲罐設(shè)計參數(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]