丙烯腈储罐设计

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1、.10万吨丙烯腈厂丙烯腈储罐的设计一、设计背景此储罐设计针对工艺末端的丙烯腈产品的存储。该丙烯腈厂生产的产品定位是高纯度丙烯腈。纯丙烯腈沸点77.3℃，常温下为无色的有刺激性气味液体。对于丙烯腈的储罐国家和行业并无专门的设计规范，本设计参照《中华人民共和国国家标准工业用丙烯腈》以及其他工业的设计案例，并结合此工业自身特点进行设计。二、安全要求1.丙烯腈属高度危险品，具有燃烧、爆炸性质，闪点-5℃，自燃点481℃，蒸气密度1.83（相对于空气），与空气的爆炸极限3.05%~17.5%（V/V），遇明火、高热能一起燃烧爆炸，因此，在储罐设计中需要考虑如何避免形成燃烧、爆炸气氛。2.丙烯腈

2、剧毒而且易挥发，能通过皮肤及呼吸道为人体吸收，应尽可能减少丙烯腈的挥发。3.工作区域空气中丙烯腈最大允许浓度不超过2mg/m3。三、整体设计1.工厂生产能力为10万吨/年，每年开车时间按8000h计，则每小时体积流量为：考虑到丙烯腈产品作为中间产品，后续还会增加其他产品的生产工艺，以及产品的输出、市场价格的波动，设计丙烯腈在储罐中的停留时间为72h，于是储罐的体积为：为方便计算，取丙烯腈储罐的体积为1200m3进行设计。2.储罐种类选择丙烯腈储罐设计要求有：储存容量1200m3，工作压力：常压，工作温度：0~30℃。丙烯腈产品理化性质有：密度：765.021kg/m3,纯度：>99.

3、9%。根据设计的储罐体积，以及介质易燃、易挥发、剧毒的涂点，结合现运行的《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T3007），设计采用常压立式圆筒形拱顶储罐。3.储罐材料选择储罐材料的选取根据储罐的使用工况、储存介质特性，以及材料的机械性能等因素决定。参考《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢钣和钢带》(GB／T3274)以及丙烯腈属于高毒介质，罐体选择Q345R材质。4.储罐高度和直径本储罐容积大于1000m3，应采用不等壁厚设计。储罐的最省材料的经济尺寸：H＝(([s]f(S1+S2))/g)1/2D＝((4V)/(pH))1/2其中罐壁板厚度－S贮罐高度－H贮罐的计算容积－V..罐顶

4、板厚度－S1罐底板厚度－S2材料许用压力-[s]焊缝系数-f储液比重-g查得对于Q345R，材料许用压力为189MPa,焊缝系数为0.9，储液比重为0.765021。根据规格标准，对于V=1200<2000m3的储罐，罐顶板厚度取8mm，对于1000m3

5、确定储罐的直径为10.5m，高度为18m。1.储罐壁及上下底设计储罐罐壁是由一圈一圈的壁板焊接组成的，根据钢板规格及储罐高度要求，可确定罐壁由9圈壁板组成，每圈高度2000mm。（1）罐壁厚度内层为2mm厚的不锈钢板Q345R，四周壁板随外载荷储液静压力变化由下而上逐层减薄，罐壁的壁厚计算如下：d＝(g(H-0.3)D/(2[s]f))+c1式中d该圈罐壁的最小计算壁厚cmg贮液重度(g＜1时取1，g＞1时取实际值)tf/m3H顶端到计算圈板下端的距离mD贮罐直径m[s]许用应力kgf/m2f焊缝系数c1腐蚀余量m其中，D=10.5m，H=18,16,14,12,10,8,6,4,2

6、m，[s]=189MPa,焊缝系数为0.9，C=1mm。同时，根据储罐刚性要求，D<16m时，要求罐壁最小厚度为4.5mm，另考虑钢板的负偏差和腐蚀余量，当厚度不到要求时取5mm，代入计算得：表1.计算壁厚及设计壁厚mm壁厚编号123456789计算值6.015.444.884.313.743.182.622.041.48设计值765555555（2）罐顶设计罐顶按自支撑拱顶设计。拱顶球面半径R=(0.8~1.2)D=1.2×10.5=12.6m。自支撑锥顶的厚度可按以下公式计算：..式中D—储罐直径，m；p—罐顶自重和附加载荷之和。取罐顶厚度为8mm，估算罐顶重为7500kg，折合

7、成单位面积载荷为（Pa）罐顶附加载荷应按检修载荷取值，且不小于1200Pa，所以P=773.4+1200=1973.4（Pa）E—弹性模量，取E=200Gpa；θ—母线与水平面夹角，取自支撑锥顶坡度为1/2，于是θ=300；C—腐蚀裕量，mm。园整至钢板规格厚度8mm。所以假设罐顶厚度8mm合理。（1）罐底设计罐底由中幅板和边缘板搭接而成。根据D<12，中幅板钢材厚度选择5mm。根据低圈罐壁板厚度7～10mm之间，边缘板钢材厚度取6mm。一般取底层罐壁中心