課程設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)浮盤(pán)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)

1、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)目 錄第一章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘要 abstract 1.1概述 11.2文獻(xiàn)綜述 1 1.2.1前言 1 1.2.2內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的發(fā)展 1 1.2.3內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用 2 1.2.4內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐對(duì)甲醇的儲(chǔ)存 3 1.2.5總結(jié) 3參考文獻(xiàn) 31.3設(shè)計(jì)方案 4 1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 41.3.2設(shè)計(jì)流程 41.4設(shè)計(jì)參數(shù)與材料確定 4 1.4.1內(nèi)浮頂罐設(shè)計(jì)參數(shù) 41.4.2材料確定 41.5儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1.5.1儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 5 1.5.1.1儲(chǔ)罐直徑與高度 5 1.5.1.2罐壁壁板高度與數(shù)目 6 1.5.2罐壁設(shè)計(jì) 6 1.5.2.1罐壁厚度計(jì)算 6

2、1.5.2.2罐壁板間的連接 7 1.5.3罐頂設(shè)計(jì) 7 1.5.3.1罐頂厚度與結(jié)構(gòu) 7 1.5.3.2包邊角鋼的強(qiáng)度驗(yàn)算 8 1.5.3.3拱頂?shù)姆€(wěn)定性驗(yàn)算 8 1.5.4罐底設(shè)計(jì) 91.5.5內(nèi)浮盤(pán)與罐壁之間的密封設(shè)計(jì) 9 1.6荷載計(jì)算 101.6.1風(fēng)載荷計(jì)算 10 1.6.1.1傾覆 101.6.1.2滑移 101.6.2地震載荷計(jì)算 11 1.6.2.1水平地震載荷 11 1.6.2.2地震彎距 11 1.6.2.3第一圈罐壁底部的最大壓應(yīng)力 11 1.6.2.4第一圈罐壁的容許臨界壓力 121.6.3其他結(jié)構(gòu) 12參考文獻(xiàn) 13 第二章 設(shè)計(jì)圖紙 14 2.1內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu) 1

3、42.2罐壁縱、環(huán)對(duì)接焊 152.7內(nèi)浮盤(pán)與罐壁之間的密封結(jié)構(gòu) 152.3罐頂結(jié)構(gòu) 162.4罐頂瓜皮板之間的搭接焊 162.5罐底結(jié)構(gòu) 172.6罐底坡度 18致謝 19 第一章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)用于甲醇儲(chǔ)存的內(nèi)浮頂罐的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)摘 要：介紹了內(nèi)浮頂罐用于甲醇儲(chǔ)存的原理與特點(diǎn)。根據(jù)甲醇的性質(zhì)，對(duì)內(nèi)浮頂罐進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)內(nèi)浮頂罐的風(fēng)載荷和地震載荷進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的內(nèi)浮頂罐既能保證甲醇的安全和質(zhì)量，又能在0.35kpa的風(fēng)壓和7級(jí)地震裂度的作用下有較高的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞：內(nèi)浮頂罐； 甲醇； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)constraltion dissign of inner floatingroof t

4、ank for the storage of methyl alcohol abstract： in this paper, introduced the principle and characteristic of thestorge of methyl alcohol stored with the inner floating roof tank. the structureof the tank was designed and calculated the wind load and the earthquake load ofthe tank .the resuct showed

5、 , the designed tank colud guaranteed the securityand the quality of the methyl alcohol stored in it.at the same time, the designedtank had the comparatively intensity and the stable underthe coind pressure of0.35kpa and the earthquake of grade 7. key words: inner floating roof tank； methyl alcohol；

6、 structurd designiii1.1 概述 內(nèi)浮頂罐是在固定頂罐內(nèi)部再加上一個(gè)浮動(dòng)頂蓋，主要由固定頂罐體、內(nèi)浮盤(pán)、密封裝置、通氣孔、高低液位報(bào)警器等組成。這種罐的浮動(dòng)頂漂浮在儲(chǔ)液面上,浮頂與罐壁之間有一環(huán)形空間,環(huán)形空間中有密封元件。浮頂與密封元件一起構(gòu)成了儲(chǔ)液面上的覆蓋層，隨著儲(chǔ)液上下浮動(dòng),使得罐內(nèi)的儲(chǔ)液與大氣完全隔開(kāi),不受風(fēng)雨等外界因素的影響，減少了儲(chǔ)液儲(chǔ)存過(guò)程中的蒸發(fā)損耗,減少了大氣污染，易于保證貯液的質(zhì)量和安全。因此，內(nèi)浮頂罐是降低固定頂貯罐物料蒸發(fā)損失最安全、最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)已廣泛用于儲(chǔ)存汽油、 醛類(lèi) 、醇類(lèi)、酮類(lèi)、苯類(lèi)等易燃易爆易揮發(fā)的液體化學(xué)品。 甲醇是重要

7、的化工原料，無(wú)論是生產(chǎn)還是使用企業(yè)，其甲醇儲(chǔ)罐都是非常重要的設(shè)備。而甲醇是易揮發(fā)、易流動(dòng)的液體，也是易燃易爆的危險(xiǎn)性物質(zhì)，并且有毒性。其沸點(diǎn)64.65,爆炸范圍(在空氣中的體積分?jǐn)?shù))為6.72%36.5%.。因此,甲醇貯罐作為甲醇的貯存體,安全性不言而喻。用內(nèi)浮頂罐儲(chǔ)存甲醇，內(nèi)浮頂浮在甲醇液面上，隨液面升降而升降。由于甲醇液面被內(nèi)浮頂緊密貼住，不存在蒸發(fā)空間，所以?xún)?nèi)浮頂罐幾乎沒(méi)有甲醇的呼吸損失，這樣可有效地防止因甲醇揮發(fā)、濃度堆積而造成的爆炸危險(xiǎn)。當(dāng)然，由于浮頂四周密封圈不可能絕對(duì)密封，甲醇會(huì)在此處有一點(diǎn)呼吸損失，但與固定頂罐的呼吸損失相比，幾乎可以忽略。由于內(nèi)浮頂罐的泄漏量極少，因而也更安全

8、。所以本次選用內(nèi)浮頂罐為甲醇儲(chǔ)罐為內(nèi)浮頂罐，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以供甲醇生產(chǎn)或使用企業(yè)加工制造使用。1.2 文獻(xiàn)綜述1.2.1前言甲醇別名木醇、木精,分子式為ch4o。是無(wú)色透明、易燃、易爆、易揮發(fā)的液體。相對(duì)密度(d20)0.7914。沸點(diǎn)64.70c,爆炸極限6.0%-36.5%(體積分?jǐn)?shù)) 1。甲醇?xì)馕洞瘫请y聞,有毒,欽用能致目盲,對(duì)于視神經(jīng)具有顯著的危害。甲醇主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多處有機(jī)產(chǎn)品,也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料,是合成對(duì)苯二甲酸二甲酯,甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一,還是重要的溶劑,亦可摻入汽油作替代燃料用。20世紀(jì)80年代以來(lái),甲醇開(kāi)始用于生

9、產(chǎn)甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料以及甲醇蛋白等產(chǎn)品,大大促進(jìn)了甲醇的發(fā)展2。 甲醇以及甲醇下游產(chǎn)品的大力發(fā)展,使得甲醇儲(chǔ)存變得越來(lái)越重要。由于甲醇易燃易爆、易揮發(fā)、有毒,所以,甲醇在儲(chǔ)存中如何保證安全與質(zhì)量，如何減少污染與損失一直是個(gè)難題。目前，大多采用內(nèi)浮頂罐儲(chǔ)存，較好地解決了這個(gè)難題3。1.2.2內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的發(fā)展在上個(gè)世紀(jì) 80年代以前,我國(guó)儲(chǔ)存甲醇基本上都采用固定頂罐,既影響了質(zhì)量,又帶來(lái)嚴(yán)重的損耗,同時(shí)給環(huán)境也造成了污染。有關(guān)資料表明,一座1104m2地上金屬甲醇儲(chǔ)罐,一年損失可達(dá)680t,損失率為10%,其經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重4。當(dāng)時(shí),人們最關(guān)心的是經(jīng)濟(jì)損失和安全,后來(lái)還關(guān)心生態(tài)環(huán)境保

10、護(hù)方面的問(wèn)題目,這就導(dǎo)致人們采用各種措施以滿(mǎn)足各方面的要求。如利用成膠劑在液面上形成一層隔絕大氣的凝膠狀浮蓋,利用聚酰胺小圓盤(pán)覆蓋液體自由表面,利用隋性氣體覆蓋層和采用浮頂結(jié)構(gòu)等措施,以減少儲(chǔ)液蒸發(fā)損耗及儲(chǔ)液氣對(duì)環(huán)境的污染5。其中,尤以?xún)?nèi)浮頂儲(chǔ)罐使用最廣。 20世紀(jì)70年代以來(lái),內(nèi)浮頂儲(chǔ)油罐和大型浮頂油罐發(fā)展較快,第一個(gè)發(fā)展油罐內(nèi)部覆蓋層的是法國(guó)。1955年美國(guó)也開(kāi)始建造此種類(lèi)型的儲(chǔ)罐。1962年,美國(guó)德士古公司就開(kāi)始使用帶蓋浮頂罐并在紐瓦克建有世界上最大直徑為61.6米的帶蓋浮頂罐,至1972年,美國(guó)己建造了600多個(gè)內(nèi)浮頂油罐6。 1978年國(guó)內(nèi)3000立方米鋁浮盤(pán)投入使用,通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)損

11、耗標(biāo)定,收到顯著效果。近20年也相繼出現(xiàn)各種形式和結(jié)構(gòu)的內(nèi)浮盤(pán)或覆蓋物。密封裝置是內(nèi)浮頂罐和大型浮頂油罐建造的一個(gè)重要部件,目前己有機(jī)械密封、彈性材料密封和管式密封等多種形式.為了更好的設(shè)計(jì)和發(fā)展內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐,1978年美國(guó)api650附錄h對(duì)內(nèi)浮盤(pán)的分類(lèi)、選材、設(shè)計(jì)、安裝、檢驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)荷載、浮力要求等均作了一系列的修訂和改進(jìn)。世界上技術(shù)先進(jìn)國(guó)家都備有較齊全的儲(chǔ)罐計(jì)算機(jī)專(zhuān)用程序,對(duì)儲(chǔ)罐作靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析,同進(jìn)對(duì)儲(chǔ)罐的重要理論問(wèn)題,如大型儲(chǔ)罐 t 形角焊縫部的疲勞分析,大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析,抗震分析等,以及試驗(yàn)分析為基礎(chǔ)深入研究,通過(guò)試驗(yàn)取得了大量數(shù)據(jù),驗(yàn)證了理論的準(zhǔn)確性,從而使研究具有使

12、用價(jià)值。1.2.3內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu),性能與應(yīng)用 內(nèi)浮頂罐是固定頂罐內(nèi)部再加上一個(gè)浮動(dòng)頂蓋，主要由罐體內(nèi)浮盤(pán)、密封裝置、通氣孔、高低液位報(bào)警器等組成（見(jiàn)圖1），這種罐的浮動(dòng)頂漂浮在儲(chǔ)液面上,浮頂與罐壁之間有一環(huán)形空間,環(huán)形空間中有密封元件7。浮頂與密封元件一起構(gòu)成了儲(chǔ)液面上的覆蓋層。隨著儲(chǔ)液上下浮動(dòng),使得罐內(nèi)的儲(chǔ)液與大氣完全隔開(kāi),減少儲(chǔ)液儲(chǔ)存過(guò)程中的蒸發(fā)損耗,保證安全,減少大氣污染。 內(nèi)浮頂罐與固定頂罐比較有以下優(yōu)點(diǎn): (1)大量減少蒸發(fā)損耗。 (2)由于液面上有浮動(dòng)頂覆蓋,儲(chǔ)液與空氣隔絕,減少空氣污染和著火爆炸危險(xiǎn),易于保證儲(chǔ)液質(zhì)量,特別適用于儲(chǔ)存高級(jí)汽油和噴氣燃料以及有毒污染的液體化學(xué)品。

13、(3)易于將己建成固定頂罐改選為內(nèi)浮頂罐,并取消呼吸閥,阻火器等附件,投資少,經(jīng)濟(jì)效益明顯。 (4)因有固定頂能有效防止風(fēng)砂、雨雪或灰塵污染儲(chǔ)液,在各種氣候條件下保證儲(chǔ)液的質(zhì)量,有“全天候車(chē)儲(chǔ)罐” 之稱(chēng)。 (5)在密封效果相同的情況下,與浮頂罐相比,能進(jìn)一步降低蒸發(fā)損耗,這是由于固定頂蓋的遮擋以及固定頂與內(nèi)浮盤(pán)之間的氣相層甚至比雙盤(pán)式浮頂具有更顯著的隔熱效果。 (6)內(nèi)浮頂罐的內(nèi)浮頂與浮頂罐上部敞開(kāi)的浮盤(pán)不同,不可能有雨,雪荷載,內(nèi)浮盤(pán)上載荷少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輕便,可以省去浮盤(pán)上的中央排水管,轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯等附件,易于施工和維護(hù),密封材料可避免日光照射而老化。內(nèi)浮頂罐具有許多優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,是一

14、種很有發(fā)展前途的儲(chǔ)罐。美國(guó)石油學(xué)會(huì)認(rèn)為:設(shè)計(jì)完善的內(nèi)浮頂是迄今為止為控制固定頂蒸發(fā)損耗所研究出來(lái)的最好的和投資最少的方法。因此,內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐可用來(lái)儲(chǔ)存汽油噴氣燃料以及醛類(lèi)醇類(lèi)酮類(lèi)苯類(lèi)等易燃易爆易揮發(fā)的液體化學(xué)品。1.2.4內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐對(duì)甲醇的儲(chǔ)存鑒于內(nèi)浮頂罐最大的優(yōu)勢(shì)是外界的風(fēng)砂雨雪對(duì)儲(chǔ)液質(zhì)量的影響降低到最少,并且減少儲(chǔ)液的蒸發(fā)損耗及儲(chǔ)液蒸氣對(duì)環(huán)境的污染，國(guó)內(nèi)上世紀(jì)70年代后期開(kāi)始用其儲(chǔ)存甲醇。最先使用淺盤(pán)或鋼制內(nèi)浮盤(pán),20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始,使用鋁制內(nèi)浮盤(pán),再后來(lái)就使使用不銹鋼內(nèi)浮盤(pán),由于淺盤(pán)式鋼制內(nèi)浮頂?shù)目钩列圆睿?20世紀(jì)90年代后己經(jīng)不再使用。目前,就建的內(nèi)浮頂罐絕大多數(shù)采用鋁制內(nèi)浮頂或

15、者不銹鋼內(nèi)浮盤(pán),在用的固定頂罐,當(dāng)需要改造為內(nèi)浮頂罐時(shí),也多采用鋁制內(nèi)浮頂或不銹鋼內(nèi)浮頂。 用內(nèi)浮頂罐儲(chǔ)存甲醇，內(nèi)浮頂浮在甲醇液面上，隨液面升降而升降。由于甲醇液面被浮頂緊密貼住，不存在蒸發(fā)空間，所以浮頂罐幾乎沒(méi)有甲醇的呼吸損失。當(dāng)然，由于浮頂四周密封圈不可能絕對(duì)密封，甲醇會(huì)在此處有一點(diǎn)呼吸損失，但與固定頂罐的呼吸損失相比，幾乎可以忽略。由于內(nèi)浮頂罐的泄漏量極少，因而也更安全。1.2.5總結(jié) 甲醇是重要的化工原料，其儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行的好壞，直接關(guān)系到相關(guān)生產(chǎn)裝置能否正常生產(chǎn)。因此，對(duì)甲醇儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的研究日益受到人們的重視.因損耗不但使資源浪費(fèi),降低了儲(chǔ)液的質(zhì)量,造成了經(jīng)濟(jì)損失,而且嚴(yán)重污染環(huán)境,危害

16、人們的生活質(zhì)量和生存,因此作為儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)重要組成部分的儲(chǔ)罐技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志之一,就是有效的控制和盡量減少儲(chǔ)液的損耗。而內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐是迄今為止控制甲醇蒸發(fā)損耗最安全、最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。參考文獻(xiàn)1.化學(xué)工業(yè)出版社編化學(xué)品手冊(cè).化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版).化學(xué)工業(yè)出版社，19982.化學(xué)工業(yè)出版社編無(wú)機(jī)化學(xué)產(chǎn)品. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19813.張樹(shù)民編譯.日本大型浮頂油罐設(shè)計(jì)要點(diǎn).油氣儲(chǔ)運(yùn)，1996，（6）4. 徐至均.大型貯罐的設(shè)計(jì)選型及國(guó)產(chǎn)化條件.石油工程建設(shè)，1997，（4）5.何麗鵑.外浮頂油罐邊緣密封型式的選用與油氣損耗，石油化工設(shè)備技，20026.sh 304619927.中國(guó)石化

17、北京設(shè)計(jì)院編.石油煉廠設(shè)備.第五篇.油品儲(chǔ)罐，20018 徐英，楊凡，朱萍等球罐和大型儲(chǔ)罐北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004， 148-1649湛盧炳大型貯罐設(shè)計(jì)上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，198610.化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院腐蝕與防護(hù)手冊(cè)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，198011.潘家華圓柱形金屬油罐設(shè)計(jì)北京:輕工業(yè)出版社 ，198412.中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限工司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版、上冊(cè)).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，20031.3 設(shè)計(jì)方案1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定、罐壁設(shè)計(jì)、罐頂設(shè)計(jì)、罐底設(shè)計(jì)、內(nèi)浮盤(pán)與罐壁間密封設(shè)計(jì)以及荷載計(jì)算。其中罐頂按自支承式拱頂?shù)?/p>

18、弱頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),內(nèi)浮頂選用湖南石化設(shè)備制造有限公司的裝配式不銹鋼內(nèi)浮盤(pán),罐底由中幅板和邊緣板塔接,罐壁的縱、環(huán)焊縫采用對(duì)接焊。所設(shè)計(jì)的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐不但要保證甲醇液的質(zhì)量和安全，還要保證在0.35kpa風(fēng)壓和7級(jí)地震裂度作用下的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。1.3.2設(shè)計(jì)流程罐頂設(shè)計(jì)罐壁設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 載荷計(jì)算密封設(shè)計(jì)罐底設(shè)計(jì)1.4 設(shè)計(jì)參數(shù)與材料確定1.4.1內(nèi)浮頂罐設(shè)計(jì)參數(shù) 表1 內(nèi)浮頂罐設(shè)計(jì)參數(shù) 工作壓力 常壓 操作容積 1000m3 設(shè)計(jì)壓力 壓力 甲醇密度 792.8kg.m-3 工作溫度 50 腐蝕裕量 2mm 焊接接頭系數(shù) 0.85 設(shè)計(jì)地震烈度 7級(jí) 設(shè)計(jì)風(fēng)壓 0.35kpa 設(shè)計(jì)容積 105

19、0m31.4.2材料確定甲醇在碳鋼中的腐蝕速度為0.01-0.05mm/a，固定頂罐體采用q235-a鋼制造。內(nèi)浮頂由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)制造，一般采用18-8不銹鋼和鋁及鋁合金材料制成，對(duì)比甲醇在兩種材料中的腐蝕情況，采用18-8不銹鋼1。 表2 甲醇在兩種材料中的腐蝕情況 介質(zhì) 材料 濃度 溫度 25 50 80 100 甲醇 18-8不銹鋼 100 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 100 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 鋁及鋁合金 濕（水1.0） 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 干 良 良注：優(yōu)每年腐蝕速度0.05. 良每年腐蝕速度為0.05-0.5mm.。1.5 儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.5.1儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1.5.1.1儲(chǔ)罐直徑與高度 由于給定

20、的設(shè)計(jì)容積為1050m2，儲(chǔ)罐容積不是很大，所以直徑與高度按等壁厚進(jìn)行計(jì)算，從而得出用料較省，投資較少的經(jīng)濟(jì)尺寸。 r儲(chǔ)罐半徑； d儲(chǔ)罐直徑； s罐壁板厚度； h儲(chǔ)罐高度； v儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)容積； s1罐頂板厚度； s2罐底板厚度。 設(shè)罐底與罐頂為圓板（按投影面積），其金屬體積之和為q1，則 q1=r2(s1+s2 ) （5-1） 令=s1+s2 ,則 q1=r2 （5-2） 設(shè)罐壁的金屬體積為q2,則 q2=2rhs (5-3) 若儲(chǔ)罐金屬的總體積為q,則 q=q1+q2=r2+2rhs (5-4) 因?yàn)?v=r2h所以 則 (5-5) 取q對(duì)h的一階導(dǎo)數(shù),并使其等于0得 (5-6) (5-7)

21、 式(5-7)左端為罐頂和底的金屬體積之和。 內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) (5-8) 式(5-7)右端為罐壁金屬體積的一半。 （5-9） 由此可得一個(gè)結(jié)論：等壁厚儲(chǔ)罐當(dāng)罐頂和底的金屬用量等于罐壁用量一半時(shí),儲(chǔ)罐金屬用量最省。 由（57）可得儲(chǔ)罐經(jīng)濟(jì)高度： （5-10）所以 或 （5-11）對(duì)于容積不是很大的閉式儲(chǔ)罐，其罐底與罐頂及罐壁厚度相等，則 s1=s2=s代入（5-11）可得d=h 此時(shí),儲(chǔ)罐金屬用量最省。 由 可求出儲(chǔ)罐直徑。 將v=1050m3 代入得 d=11m 所以 d=h=11m1.5.1.2罐壁壁板高度與數(shù)目 儲(chǔ)罐罐壁是由一圈一圈的壁板焊接組成的，根據(jù)鋼板規(guī)格及儲(chǔ)罐高度要求，可確定罐壁由

22、6圈壁板組成，每圈高度1800mm。1.5.2罐壁設(shè)計(jì)1.5.2.1罐壁厚度計(jì)算 罐壁是一個(gè)圓柱形的鋼板焊接結(jié)構(gòu)，每圈壁板隨著外載荷(靜水壓)的變化由下至上逐層減薄。對(duì)于容積不是很大的儲(chǔ)罐，采用定點(diǎn)法設(shè)計(jì)罐壁厚度，計(jì)算簡(jiǎn)便，結(jié)果也足夠安全。定點(diǎn)法計(jì)算時(shí)選壁板上端作為計(jì)算高度進(jìn)行設(shè)計(jì)，則不夠安全，選在板下端又偏于保守。根據(jù)理論和實(shí)際測(cè)定，板的應(yīng)力最大的地方通常在板的下端 0.300m處。所以定點(diǎn)法計(jì)算是以高出板下端 0.300m處的液體壓力來(lái)確定板的厚度的方法。因此罐壁設(shè)計(jì)厚度應(yīng)滿(mǎn)足下式2： tt0+c1+c2 而 式中 t0罐壁計(jì)算厚度，mm； c1鋼板負(fù)偏差，取c1=0.8mm； c2腐蝕裕

23、量； h所計(jì)算那一圈罐壁板底邊至罐頂端的垂直高度，m； 焊接接頭系數(shù)； 設(shè)計(jì)溫度下鋼板的許用應(yīng)力，取=157mpa； 甲醇密度，kg/m3。從罐底往上數(shù)： 第一圈：t =3.944mm 故t=t0+c1+c2=6.744mm 第二圈：t0=3.366mm 故t=t0+c1+c2=6.166mm可見(jiàn)，罐壁第一圈到第六圈的壁厚是逐步減小的。因儲(chǔ)罐容積不太大，從材料的準(zhǔn)備和液面上的壁板內(nèi)外壁受腐蝕的情況考慮，采用等壁厚設(shè)計(jì)，即第一圈到第六圈壁板都采用相同厚度，均取8mm(計(jì)算厚度圓整至鋼板的規(guī)格厚度)。1.5.2.2罐壁板間的連接 罐壁板之間的連接采用焊接，焊接坡口的基本形式及尺寸均須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的

24、規(guī)定。由于內(nèi)浮頂罐不但要滿(mǎn)足強(qiáng)度更重要是保證內(nèi)浮盤(pán)在罐壁上隨液位升降上下運(yùn)動(dòng)，浮盤(pán)周邊是一圈軟密封圈，因此罐壁的縱、環(huán)焊縫須采用對(duì)接焊，焊縫必須磨平，余高小于1mm(見(jiàn)圖2)。 貯罐沖液后，罐壁在液柱靜壓力的作用下，產(chǎn)生很大的環(huán)向應(yīng)力。此環(huán)向應(yīng)力使罐壁周向伸長(zhǎng)，并沿半徑方向向外擴(kuò)張。由此可見(jiàn)，在液壓作用下，罐壁的強(qiáng)度實(shí)際由罐壁的縱縫所決定的，因而罐壁的縱縫必須焊透。而罐壁環(huán)縫的強(qiáng)度則要求大于固定頂與罐頂包邊角鋼的連接焊縫的強(qiáng)度。因?yàn)橐坏┌l(fā)生事故，首先在固定頂與罐頂包邊角鋼的連接焊縫處脫開(kāi)，避免罐內(nèi)介質(zhì)外溢造成事故，因而罐壁的環(huán)縫也必須焊透。1.5.3罐頂設(shè)計(jì)1.5.3.1罐頂厚度與結(jié)構(gòu) 罐頂按

25、自支承式拱頂?shù)娜蹴斀Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖 3)。由于罐頂通過(guò)罐壁通氣孔與大氣相通，罐頂內(nèi)外壁都要受到周?chē)h(huán)境空氣的腐蝕，腐蝕會(huì)比內(nèi)浮盤(pán)遮蓋下的罐體嚴(yán)重。因此，錐頂厚度應(yīng)在計(jì)算厚度的基礎(chǔ)上加上腐蝕裕量，其值不應(yīng)低于罐體厚度。自支撐錐頂?shù)暮穸瓤砂匆韵鹿接?jì)算3： 式中 d儲(chǔ)罐直徑，m； p罐頂自重和附加載荷之和。假設(shè)罐頂厚度為8mm，估算罐頂重為7500kg，折合成單位面積載荷為 （pa）罐頂附加載荷應(yīng)按檢修載荷取值，且不小于1200pa，所以 p=773.4+1200=1973.4（pa） e彈性模量，取e=200gpa； 母線(xiàn)與水平面夾角，取自支撐錐頂坡度為1/2，于是=300； c腐蝕裕量，mm。

26、園整至鋼板規(guī)格厚度8mm。所以假設(shè)罐頂厚度8mm合理。自支承式的罐頂形狀近似球面，靠拱頂周邊支撐于焊在罐壁的包邊角鋼上。球面由8mm的中心蓋板和瓜皮板組成。瓜皮板共塊20對(duì)稱(chēng)布置，板與板之間互相搭接，搭接寬度40mm，搭接的外側(cè)采用連續(xù)焊，內(nèi)側(cè)采用間斷焊（圖4）。中心蓋板搭在瓜皮板上，搭接寬度50mm。瓜皮板與包邊角鋼在外側(cè)采用單面連續(xù)焊，焊角高度取3.5mm的弱頂焊接結(jié)構(gòu)，以防一旦發(fā)生事故，罐頂首先被掀開(kāi)，以避免罐壁破壞，物料漏出。1.5.3.2包邊角鋼的強(qiáng)度驗(yàn)算自支承式的錐頂、拱頂儲(chǔ)罐需要在罐壁連接處設(shè)置包邊角鋼，以承受從罐頂傳來(lái)的橫向力，此橫向力是因?yàn)楣迌?nèi)或罐外壓力而產(chǎn)生的水平分力。罐頂

27、就靠拱頂周邊支 撐于焊在罐壁上的包邊角鋼上，因此認(rèn)為與包邊角鋼相連的罐頂和罐壁各16倍板厚的截面可與包邊角鋼共同起加強(qiáng)作用，共同承受水平分力，此區(qū)的最小面積4： （pa） 式中 包邊角鋼的許用應(yīng)力，取=1.5710 pa； 母線(xiàn)與水平面夾角,為300； d儲(chǔ)罐直徑，m ； p儲(chǔ)罐單位面積荷載，為1973.4 pa(5.1算出)； 焊接系數(shù)。 將數(shù)據(jù)代入公式得 fmin = 4.085104m2 包邊角鋼尺寸采用l75758，其截面積a=11.50310-4m2。 a fmin 包邊角鋼的強(qiáng)度足夠。1.5.3.3拱頂?shù)姆€(wěn)定性驗(yàn)算 拱頂球殼無(wú)內(nèi)壓作用，只校核外載荷作用下的穩(wěn)定性。作用在拱頂不致由皺

28、折造成失效的安全應(yīng)力（拱頂許用臨界應(yīng)力）pcr 為5。 式中 e彈性模量，取e=200gpa； t球殼厚度，mm（不包括腐蝕裕量）； d儲(chǔ)罐直徑，m； 母線(xiàn)與水平面夾角； 將數(shù)據(jù)代入公式得： pcr=5.46106pa 而在罐頂中由動(dòng)載荷和靜載荷所引起的壓力p=1973.4 pa ppcr 滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。1.5.4罐底設(shè)計(jì) 罐底由中幅板和邊緣板搭接而成。根據(jù)受壓與腐蝕情況，再結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，中幅板和邊緣板鋼材厚度分別取6mm 和8mm，并按塔接t型排列（見(jiàn)圖5）。罐底的中間部分相當(dāng)于一個(gè)鋪在彈性基礎(chǔ)上的薄板，除基礎(chǔ)有過(guò)大的沉陷外，其所受應(yīng)力是很小的，但底版的邊緣部分受力卻十分復(fù)雜。中幅板采用單

29、面連續(xù)塔接角焊，為保證邊緣板比較平坦，中幅板必須搭在邊緣板上。中幅板搭在邊緣板上也采用單面連續(xù)搭接角焊。在罐底上的三塊鋼板重疊處為減小板縫高度和應(yīng)力集中，應(yīng)上層底板切角（見(jiàn)圖5放大圖）。全部塔接焊縫至少焊接兩遍成形。 邊緣板在與罐底壁相焊接的部分應(yīng)做成平滑支承面。邊緣板對(duì)焊接縫下面采用厚度為4毫米、寬度為50毫米的墊板（見(jiàn)圖5放大圖）。邊緣板之間的對(duì)接焊縫上表面必須磨平，以保證與灌底下端緊密接觸。底圈壁板與邊緣板之間采用雙面連續(xù)角焊t型接頭，在這一部分，由于受到灌底的牽制或約束，無(wú)法沿半徑的方向伸出，焊縫的受力狀況比較復(fù)雜。因此，要求罐壁與罐底連接處的內(nèi)、外角焊縫，具有較少的缺陷，有較高的沖擊

30、軔性，采用焊三遍成形，就變得很重要了，在施工上應(yīng)充分注意。罐底為消耗或補(bǔ)償因基礎(chǔ)下沉而引起的中部凹陷，同時(shí)也便于排除殘液，設(shè)計(jì)有一定的坡度（見(jiàn)圖6）。1.5.5內(nèi)浮頂與罐壁之間的密封設(shè)計(jì) 本設(shè)備選用湖南石化設(shè)備制造有限公司的裝配式不銹鋼內(nèi)浮頂，它是一個(gè)漂浮在液面上的浮蓋，在-漂浮狀態(tài)下，其下表面與貯液全部接觸，周邊是軟密封。它可隨液面上下活動(dòng)，高液位受高位報(bào)警裝置的限制，在低液位時(shí)可支承在浮頂本身設(shè)置的支柱上。 內(nèi)浮盤(pán)與罐壁之間的密封通常采用彈性材料密封結(jié)構(gòu)（圖 7）。它是在丁腈橡膠密封袋（用于油品時(shí)）中填充梯形截面的聚氨酯軟泡沫塑料，依靠泡沫塑料的壓縮變形來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。密封材料中還設(shè)固定鉤板，

31、其目的是為了固定密封膠袋位置，防止泡沫塑料在浮盤(pán)下降時(shí)往上翻。圓弧轉(zhuǎn)角是為不致戳破密封膠袋。每米圓周長(zhǎng)度設(shè)置固定鉤板。內(nèi)浮盤(pán)與罐壁之間間隙取 150mm，采用斷面寬度 230250mm 的軟泡沫塑料密封塊，密封力約為200n/m。為消除蒸汽空間，彈性塊應(yīng)侵入液面下20-50mm，外層密封袋能在使用環(huán)境中經(jīng)久耐用，且不污染儲(chǔ)液。為防止液體的毛細(xì)現(xiàn)象，要在橡膠密封袋上壓有鋸齒。1.6 荷載計(jì)算1.6.1風(fēng)載荷計(jì)算為保證貯罐在0.35kpa設(shè)計(jì)風(fēng)載荷作用下的穩(wěn)定性，必須考慮風(fēng)載荷作用下貯罐的傾覆和滑移。1.6.1.1傾覆 取風(fēng)載荷作用于貯罐重心位置，由風(fēng)載荷使貯罐傾覆的力矩應(yīng)小于由貯罐重量產(chǎn)生的抵抗

32、力矩（取空罐時(shí)最危險(xiǎn)的情況）6。 傾覆力矩： (kn.m) 抵抗力矩： (kn.m) 式中 h貯罐高度,h=11m； 貯罐自重（包括附件及配件），=437351.01442200； 貯液自重,空罐時(shí)取=0； q風(fēng)載荷，q=c.kzw0a （kn） z 0其中： c形狀系數(shù)，取c=0.7； kz風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取kz=1.15 設(shè)計(jì)風(fēng)壓值，=0.35kn/m2 a受壓面積，即儲(chǔ)罐的最大垂直投影面積，a=hd=154m2 q=c.kzw0a=34.13kn m d =hq=238.91kn.m mr=d(w1+w2)=2382.4 kn .m mdmr 安全1.6.1.2滑移由風(fēng)載荷在罐底板下表

33、面的滑移剪力應(yīng)小于由底板和基礎(chǔ)之間的摩擦抵抗力(取空罐時(shí)最危險(xiǎn)的情況)7. 滑移剪力: fd=q fr=(wr +wl)式中-底板和基礎(chǔ)之間的靜摩擦系數(shù),取=0.7(鋼板和瀝青砂石之間的摩擦系數(shù))。 fd=43.39 kn .m fr=303.2 kn .m fdfr 安全1.6.2地震載荷計(jì)算 驗(yàn)證在7級(jí)地震烈度的設(shè)計(jì)地震載荷作用下，貯罐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。1.6.2.1水平地震載荷8 q0 =cz. max.w.g 式中 qo儲(chǔ)罐的水平地震作用n； cz綜合影響系數(shù)，取cz=0.4(為常壓式儲(chǔ)罐)； max水平地震影響系數(shù),按7級(jí)地震烈度，max=0.23； w產(chǎn)生地震載荷的設(shè)備總重量，； fr動(dòng)液系數(shù)， ； 其