宁波市镇海化工园区原油储库初步设计.doc

课 程 设 计 报 告 书设 计 题 目： 宁波市镇海化工园区原油储库设计 学 院 名 称： 化学工程学院 专 业： 油气储运工程 班 级： 09-1 姓 名：孟庭扬 学 号 09402050140 同 组 人 员： 纪芳蕾、高立翔、朱礼丰 指 导 教 师： 刘新文 成 绩 宁波工程学院化学工程学院油气储运教研室课 程 设 计 任 务 书设计题目宁波市镇海化工园区原油储库设计课程名称油库设计与管理设计类型初步设计学生姓名孟庭扬学 号09402050140专 业油储09-1联系电515389）课程设计要求：1、油库设计的基础数据现计划建成一50万m的原油储库，该储库位于宁波市镇海化工园区，园区水陆交通便捷、四通八达，区域优势明显。该地区夏季最高平均气温为35，冬季最低平均气温为-4.7。该油库计划建设的地点地势平坦，配套设施齐全，库区的具体形状可根据需要自行确定。该油库计划经营原油，周转系数和作业的不均匀系数可根据设计规范自行选取。原油由火车运至库内，火车接卸油品采用鹤管顶部接卸油品方式。原油由汽车罐车分销至下一级储运和销售单位。 2、参考资料（部分）：1 郭光臣. 油库设计与管理. 东营：中国石油大学出版社，2006.122 石永春等. 油库技术管理. 北京：中国石化出版社，2007.05 3 石油化工装置工艺管道安装设计手册第一篇、第二篇及第四篇 4 油品储运设计手册. 北京：石油工业出版社。5石油库设计规范GB500746储罐区防火堤设计规范GB503517石油化工企业设计防火规范GB501698低倍数泡沫灭火系统设计规范GB501519石油天然气工程制图规范SY/T0003注：相关资料可去数字大学城油库课程网站下载。 3、完成形式：3-1、设计报告书；3-2、油库工艺流程图。课程设计进度要求：2011年 12月31日止： 完成数据查询、油库概述等文字说明部分； 2012年 01月04日止： 完成计算部分； 2012年 01月05日止： 完成油库工艺流程图；2012年 01月06日： 上交设计报告及有关图纸。设计开始时间：2011-12-27设计结束时间：2012-01-06任务下达教师：刘新文1.文字说明部分1.1 油库概述1.1.1油库的类型和任务1(1) 油库概述凡是用来储存和收发原油、汽、煤、柴油、喷气燃料、溶剂油、润滑油、重油等整装或散装的独立或企业附属的仓库或设施称为石油库。它是协调原油生产、原油加工、成品油供应及输出的纽带，是国家石油储备和供应的基地。(2) 油库的类型根据油库的管理体制和业务性质，油库可分为独立油库和企业附属油库两大类型。独立油库是指专门接收、储存和收发油品的独立企业和单位。附属油库则是工业、交通或其他企业为了满足本部门需要而设置的油库。按上述分类方法，本油库属于独立油库。根据油库的主要储油方式，油库可分为地面油库、隐蔽油库、山洞油库、水封石洞油库和海上油库等。本油库属于地面油库。另外，油库还可根据运输方式分为水运油库、陆运油库和水陆联运油库。以及根据储存油品的种类分为原油库、成品油库等。本油库属于陆运的原油库。(3) 油库的任务油库的业务大体上可分为以下四个方面： 生产基地用于集积和中转油料； 供销部门用于平衡消费流通领域； 企业部门用于保证生产； 国家储备部门用于战略储备，以保证非常时期的需要。1.1.2.油库的分级和分区油库主要是储存易燃易爆的石油和石油产品，这对油库安全是个很大的威胁。油库容量越大，一旦发生火灾或爆炸等事故造成的损失也越大。因此，从安全防火观点出发，根据油库总容量的大小，分为若干等级并制定与其相应的安全防火标准，以保证油库安全。油库的安全防火距离、人员编制、各种设施和技术要求，根据油库等级和相应的技术规定，分别予以考虑。油库内的各项设施散发的油气量和火灾危险程度以及生产操作方式各不相同，而且差别较大，因此，有必要按生产操作、火灾危险程度、经营管理特点将各项设施分区布置，将特殊的区域加以隔离，限制一定人员出入，有利于安全管理，并便于采取消防措施。油库业务要求可分为储油区、装卸区、辅助生产区、行政管理区等四个区域。生活区一般设在库外，与油库分开布置，以便于安全管理。 (1) 储油区储油区又称油罐区，是油库储存油品的区域，也是油库的核心部位。这个区的首要任务是保证储油安全，防止火灾和泄漏。在设计中利用其地势优势实现部分自流。(2) 装卸区这个区域是油品进出油库的一个操作部门，它的主要设施是泵房和装卸器材。装卸区可分为铁路装卸区、水运装卸区和公路装卸区。 铁路装卸区这一作业区主要是向铁路罐车灌装油品或向铁路罐车接卸油品，其主要设施和建筑物有铁路专用线、油品装卸栈桥、装卸油鹤管和相应的集油和输油管线、装卸油泵房等。当采用自流下卸时，尚应考虑零位油罐的问题。这时铁路装卸区应布置在油库或装卸油站的边缘地带，不宜与库、站出入口的道路相交叉。 水运装卸区油库设置在沿海或靠近江河的地区，油品利用油轮和油驳进行吞吐。这时油库水运装卸区便是向油轮或油驳等水上运输工具灌装和接卸油品，其主要设施有码头、趸船、泵房以及装卸油桶的机械等。 公路装卸区目前，大多数油库的作业都是铁路或水运来油，再通过公路和水运用汽车罐车或油驳以及桶装向外发油。它的发放对象主要是加油站和用户。一般不靠江河的油库，几乎进入油库的所有油品都要通过公路向外发出，发油频繁。装卸区的主要任务是灌装和接卸油品。它们的设施根据装卸油的品种、数量、装卸时间等要求来决定。(3) 辅助生产区油库的生产活动中，需要有相应的一些辅助设施，如锅炉房、变配电间、机修间材料库、化验室、污水处理、消防泵房等。这些设施是保证油库正常运转不可缺少的。但它们在操作上又是独立的体系。因此把这些设施相对地集中在一个区域，组成辅助生产区。既便于管理，又有利于安全。(4) 行政管理区这个区是油库的行政和业务管理区域，是生产管理中心。它担负着油库的三大任务： 指挥生产。保证油品安全装卸和储存，并做好运行纪录。 贸易活动。进行油品的调入和销售。 保护油库安全。(5) 生活区油库的生活设施，如家属宿舍娱乐活动场所等公共设施应设置在库外，并离库区一定距离。1.1.3 该原油储库概述该原油储库将建成于宁波镇海化工园区内，总容量为50万m。该原油储库将位于宁波市镇海化工园区，园区依江临海，水源充沛，环境容量大，自然条件优越，同时园区提供“九通一平”，配套设施齐全。另外，园区水陆交通便捷、四通八达，区域优势明显。园区距宁波市区14公里，距东方深水良港北仑港仅24公里，紧邻中国最大的液体化工码头。329国道、未来沿海快速大道、世纪大道、舟山群岛大桥等贯通全区，随着杭州湾跨海大桥的建成和铁路专用线的建设，将大大拉近宁波化工区与整个长江三角洲的距离。该地区夏季最高平均气温为35，冬季最低平均气温为-4.7。该油库计划建设的地点地势平坦，配套设施齐全，库区的具体形状可根据需要自行确定。该油库计划经营原油，周转系数和作业的不均匀系数可根据设计规范自行选取。原油由火车运至库内，火车接卸油品采用鹤管顶部接卸油品方式。原油由汽车罐车分销至下一级储运和销售单位。1.2设计概况1.2.1.油库库址及周围环境本项目拟建地址位于宁波市镇海化工园区内。(1) 地理位置宁波位于东经12055至12216，北纬2851至3033。地处我国海岸线中段，宁波市总面积9365平方千米，常住人口760.57万。辖6个区（海曙、江东、江北、鄞州、镇海、北仑），2个县（宁海、象山），3个县级市（慈溪、余姚、奉化）。全市共有57个街道、80个镇、11个乡。宁波化工区位于杭州湾南岸，宁波镇海区西北侧辽阔的海涂上，规划面积56.22平方公里。镇海炼化位于以上海为中心的中国经济最发达的长江三角洲地区，市场容量和辐射范围巨大。在宁波北仑深水港区，镇海炼化拥有年吞吐能力超过3000万吨自备海运码头。(2) 地形地貌宁波地处宁绍平原，纬度适中，宁波市地势西南高，东北低。市区海拔4-5.8米，郊区海拔为3.6-4米。地貌分为山地、丘陵、台地、盆地和平原。全市山地面积占陆域的24.9%，丘陵占25.2%，台地占1.5%，谷（盆）地占8.1%，平原占40.3%。(3) 气候宁波属于亚热带湿润季风气候区，温和湿润，四季分明，雨量充沛，冬夏季风交替明显。宁波四季分明，冬夏季长达4个月，春秋季仅约2个月。宁波全市的多年平均气温16.4，极端气温最高41.2，最低-10，无霜期230240天。宁波市年平均气温地区分布地区分布为北多南少、西部山区比平原少。主要灾害性天气有低温连阴雨、干旱、台风、暴雨洪涝、冰雹、雷雨大风、霜冻、寒潮等。(4) 地质宁波地质构造单元属华南褶皱带，处于丽水宁波槽凸中的新昌定海断隆。地表为侏罗统火山岩系，岩石类型为霏细斑岩，流纹斑岩和晶屑凝灰岩，岩石坚硬，干抗压强度13002500KPa，桩尖极限阻力为400500KPa。极限侧摩阻力为100200KPa。(5) 水文宁波的河流有余姚江、奉化江、甬江，余姚江发源于上虞市梁湖；奉化江发源于奉化市斑竹。余姚江、奉化江在市区“三江口”汇成甬江，流向东北，经招宝山入东海。一层地下水年平均水位为-1.51米，二层地下水年平均水位为-4.77米。(6) 季风冬季，由于受到蒙古高压控制，在西伯利亚冷空气的不断补充南下，天气干燥寒冷，此时，盛行偏北风。夏季，受太平洋副热带高压控制，盛行东南方，多连续晴热天气。(7) 降水多年平均降水量为1400毫米左右，主要雨季出现在3-6月和8-9月。1.2.2.原油概述(1)原油概念原油指从油井中开采出来的液态油料。它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质。它由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。原油的分类有多种方法，按组成分类可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类；按硫含量可分为超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类；按比重可分为轻质原油、中质原油、重质原油以及特重质原油四类。(2)原油性质原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。物理性质包括颜色、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等；化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。原油相对密度一般在0.750.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.91.0的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。原油粘度变化较大，一般在1100mPas之间，粘度大的原油俗称稠油，稠油由于流动性差而开发难度增大。一般来说，粘度大的原油密度也较大。原油的凝固点大约在-5035之间。凝固点的高低与石油中的组分含量有关，轻质组分含量高，凝固点低，重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，凝固点就高。2.数据计算部分2.1 10000m3浮顶油罐结构1000m浮顶油罐由罐底板（中幅扳和边缘板）、浮顶（单盘式）、罐壁、抗风圈、加强困、密封以及梯子平台和排水、消防设施、加热器、保温等设施构成。文中所述油罐的主要参数为：公称体积为10000m3油罐内径28.5m，罐壁高度17.43m，总质量274t，设计温度4565C.罐壁共由10圈壁板组成，从罐底板开始向上第1圈第8圈壁板的材质为20R，厚度依次为18、16、14、14、12、10、10、8mm，第9圏和第10圈壁扳的材质为Q235-B，壁板的厚度均为8mm，储罐的储液高度为15.8m，介质为原油。罐底边部采用弓形边缘板，其材质采用厚度为12mm的20R，中幅板材质为Q235-B，厚度为8mm。罐壁与罐底边缘板之间采用下凹形圆滑过渡的不等边角接焊接接头。表1储罐附件名称 规格 数量边缘呼吸阀 DN100 7自动通气阀 DN350 12浮舱人孔 69浮盘人孔 4导向管 1量油管 1采样口 3紧急排水口 8消防泡沫挡板 1浮顶排水系统 1一次密封 1二次密封 1转动扶梯 1浮顶静电导出装置 1盘梯 1浮顶限位装置 12.2油库容量的确定计算公式： 其中：Vs某种油品的设计容量，m； G该种油品的年周转量，t； 该种油品的密度，t/m； k 该种油品的周转系数； 有关利用系数，对轻油取0.95，粘油取0.85；Vs=G/k=500000/100.850.85=69204.15 m根据油库设计可以选用7个10000 m外浮顶油罐。油库级别的确定V=70000 m 100000 m根据国家标准GB500742002 石油库设计规范第3.0.1条规定，石油库等级的划分，应符合下表的规定：表2油库的等级划分2等级石油库总容量TV(m3)一级二级三级四级五级100000TV30000TV10000010000TV300001000TV10000TV1000注：1.表中总容量TV系指油罐容量争桶装油品设计存放量之总和，不包括零位罐和放空罐的容量。2.当石油库储存液化石油气时，液化石油气罐的容量应计入石油库总客量。根据中华人民共和国国家标准石油库设计规范以及表2，本油库属于二级油库。2.3铁路作业区的计算2.3.1鹤管数的确定根据牵引定数确定最大车位：计算公式为：=机车牵引定数/（自重+标记载重） =3500（22+50）=48.6向下取整： =48根据作业情况确定每天到库的车位数： 计算公式： n=KG/360V 公式中：n 每天到库最大车数； K收油不均匀系数 K=2； G该种油品散装铁路收油的计划年周转量 t/y； V一辆油罐车的容积 V=50m3 ； 该种油品的密度， t/m ； 360一年工作日；所以n=2500000/(3600.8550)=65.36 向上取整： 66实际每天一次到库车位数：n=min, =min66,48=482.3.2栈桥长度确定计算公式：L=（n-1）l/2公式中：L双侧栈桥长度，m； n每列油罐车的辆数； l每辆油罐车车钩距离平均值，l=12.2m；所以双侧栈桥长度为L=（48-1）12.2/2=286.7m作业线长：L=L1 +L2 +nl/2=10+20+4812 .2/2=322.8m2.4汽车油罐装油鹤管的计算根据油品储运设计手册3（上册），汽车油罐车装油鹤管数按公式：式中N 每种油品的装油鹤管数量；G 每种油品的年装油量，t；T 每年装车作业工时，h。取年工时360d，每天8h，故T=3608=2880h；Q 一个装油臂的额定装油量，m3/h（应低于限制流速），每小时装2-3辆车，取Q=10 m3/h； 油品密度，t/m3；k 装车不平衡系数。要考虑车辆运行距离，来车的不均衡性，装车时间与辅助作用时间的比例等因数，取=1.2；B 季节不均衡系数。对于季节性油品（如农用柴油、灯用煤油），B值等于高峰季节的日平均装油量与全年日平均装油量之比；对于无季节性的油品，B=1。已知该油库各种油品由汽车罐车分销至下一级储运和销售单位。这些油品属于无季节性油品，B=1。所以，汽车油罐车装油鹤管数为N=1.2500000/(2880100.85)=24.51 向上取整为N=252.5消防计算根据石油化工企业设计防火火规范4确定本油库采用空气泡沫消防，即应用空气泡沫扑灭火灾的技术，它是目前用于扑灭油罐火灾最有效而且最普遍的方法。本油库所储油品均为轻质油品，挥发性强，油品蒸气的穿透能力强，需要有较大的泡沫供给强度；而固定式泡沫灭火设备的泡沫使用效率高，可采用较小的供给强度，故本油库选择固定式泡沫灭火设备。2.5.1泡沫计算耗量为了扑灭着火罐火灾，单位时间所必须提供的泡沫体积称为泡沫计算耗量。在消防设计中，为了适当确定泡沫液和水的储备以及它们的输送设备，通常以扑灭油罐中的某一个油罐火灾作为依据。一般的作法是从最困难的条件出发，选择泡沫需要量最大的那个油罐为着火罐。本油库选用10000m3的罐作为着火罐进行计算。根据油库设计与管理1，选用公式： (2-6)式中：泡沫计算耗量，l/s；着火罐所储存油品的泡沫供给强度，l/(sm2)，(可按油库设计与管理表843选取，列于下，取1.5)；F 燃烧面积，m2；其中：/4，则计算有F=3.1428.52/4=637.62 m2；则计算可得泡沫计算耗量为：=1.5637.62=956.43 l/s表3 浮顶油罐泡沫供给强度泡沫生产器类型泡沫产生量 最小泡沫供给强度1/(sm2)PS4 PC4 25l/s1.25PS8PC850l/s1.25PS16PC16100l/s1.5(1) 泡沫产生器数量浮顶油罐的泡沫产生器数量应按每个泡沫产生器的保护周长计算确定。不同泡沫产生器所采用的保护周长和泡沫或混合液供给强度见下表：表4 泡沫产生器保护周长及泡沫供给强度泡沫生产器规格最大保护周长m最小供给强度泡沫l/s混合液l/min泡沫l/(sm2)混合液l/(minm2)25250141.2512.550500281.2512.51001000481.515已选泡沫生产器类型为PS16或PC16，由表2-8得其最大保护周长为=48m，而着火罐周长为 C=28.53.14=89.49m所需泡沫产生器个数为 向上取整为(2) 泡沫枪的数量流散液体火焰面积与着火罐的直径大小有关，扑灭流散液体火焰需用泡沫枪数量可按下表选取：表5 扑灭流散液体火焰需用PQ8型泡沫枪数油罐直径/m需PQ8型泡沫枪数/支泡沫液量和灭火用水量计算时间/min25430因为油罐直径为28.5m，大于25m，所以所需PQ8型泡沫枪：Nq=4支2.6油罐形式确定地上油罐投资少、施工快、日常管理和维护比较方便，所以本油罐选地上外浮顶油罐。2.7安全距离油罐之间的防火距离不应小于表6的规定。表6油罐之间的防火距离单罐容