丙酮储罐设计

1、甲、乙、丙类液体储罐 （ 区 ） 和乙、丙类液体桶装堆场与其他建筑的防火间距丙酮储罐设计一、丙酮物性参数丙酮 CAS 号: 67 64 1，分子式 : C3H6O,分子量: 58.08 ，熔点: 94.6 ，沸 点: 56 5，闪点 : 20，相对密度 (水=1) : 0.80 ，相对蒸气密度 (空气=1):2.00, 饱 和蒸气压 (kPa) : 53.32( 39.5) ，临界温度 : 235.5 ，临界压力 : 4.72MPa ，引燃温度/ 组别 : 465 /T1 ，燃烧热 : 1788 7kJ /mol ，爆炸上限体积分数 : 13 0%，爆炸下限 ( 体积分数 ) : 2.5%;

2、急性毒性 : LD50: 5800 mg /kg(大鼠经口 ); 20000 mg/kg( 兔经皮) 。根据石油化工企业设计防火规范 ( GB50160 2008) 火灾危险性分类，丙酮属于 甲B 类火灾危险物质 ; 根据职业性接触毒物危害程度分级 ( GBZ 230 2010) ，丙酮 的危害程度分级为级 ( 轻度危害 ) ; 根据危险化学品名录 ( 2015 年版 ) ，丙酮被确 定为危险化学品。根据丙酮理化性质及参照国家标准、规范，可知丙酮具有较强的挥发 性，如发生溢流、泄漏等现象，特别是丙酮储罐出现破裂，物料就会很快向四周扩散，如 遇机械动火作业飞出火花、电器火花、静电放电、周围火灾产

3、生的热辐射等火源或高热 能，易导致火灾爆炸事故 ; 在发生火灾被扑灭后，如不及时冷却或处理，丙酮蒸汽挥发， 有可能再次引起复燃复爆。另外，丙酮具有一定的刺激性，短期内吸入高浓度丙酮蒸气或 容器破裂泄漏发生急性中毒时，会对中枢神经系统产生一定的麻醉作用。二、工艺设计 根据丙酮的理化性质及危险特性，在工艺设计过程中重点从工艺流程、设备布置、管 道布置等方面采取安全措施。2.1 工艺流程1) 储罐顶部设置氮封系统，既可以减少丙酮挥发，又可以避免储罐内丙酮与空气直接 接触 ;2) 对于固定顶储罐顶部，为了防止回火及平衡储罐内外气压差，应设置阻火器、呼吸 阀;3) 储罐顶部设置紧急泄放阀，以保护储罐突发

4、情况下产生急剧超压时能快速泄放 ;4) 设置高低液位报警联锁，并能远程监控。2 2 设备布置根据建筑设计防火规范 ( GB50016 2014) 火灾危险性分类，丙酮火灾危险性为 甲类，丙酮储罐与其他建筑的防火间距，不应小于下表的规定。甲、乙、丙类液体储罐之间的防火间距m若丙酮储罐布置在罐组内，应按要求设置防火堤或防火隔堤，以防泄漏时流出的丙酮 蔓延，并设置事故存液池。2 3 管道布置1）进料应从储罐的下部进入，如必须从储罐上部进入时，宜延伸至罐底 200mm 处，以减少静电产生 ;2）与丙酮储罐相连的管道应采用无缝钢管，管道之间除必须用法兰连接外，其 余均应采用焊接 ;3）考虑到地基沉降和抗

5、震需要，储罐的进出口管道应采用柔性连接方式。三、丙酮储罐设计1. 设计内容已知参数：最高使用温度 T=50、一釜需丙酮量 2259.8L 丙酮回收率为 80%，每次新加入丙酮量为 0.2 2259.8L=451.96L每月生产 14.4 釜：451.9614.4=6508.224L ， 储罐储量为工厂生产所需一个月用量： 6508.224L+1807.84L=8316.064L 装料系数取 0.8,8316.064/0.8=10395.08L=10.396m3容积圆整为 10.5 m3 选取公称直径：选取长径比为 1:2 ND=2990.3mm筒体长度（不含封头） L0=1495.1mm2.

6、具体内容：（ 1）材料选择： Q345R（2）设计压力的确定储罐最高工作温度为 50，丙酮饱和蒸气压为 81.77927Kpa,（ 绝对压力 ） ，容器 的设计压力应该高于最大工作压力，因此，取压强 1.05 倍为设计压力，故设计 压力 Pc为： Pc=1.0581.78 Kpa=85.869 Kpa（3）封头选择：结合经济及制造分析选取椭圆封头 ,根据 GB/T713-2008钢制 压力容器用钢板规定。Q345R钢板负偏差为 0.3mm（4）许用应力：容器钢板许用压力值的大小直接决定容器的强度。Q345R 许用应力 :（5）焊接接头系数确定 焊缝区是容器上强度比较薄弱的地方。焊缝区强度降低的

7、原因在于焊接时可能 出现缺陷而未被发现，焊接热影响区往往形成出人晶粒区而使强度和塑性降低 由于结构刚性约束造成焊接内应力过大等。所以焊接接头采用 V 坡口双面焊 接，采用全部无损检测，其焊接接头系数由焊接接头系数表查得 ? =1.00 。3. 设计计算（1）筒体壁厚计算 在操作温度 -540范围内，结合筒体内压力，壁厚大约为 10mm，在 616mm取 得许用应力为 170Mpa。钢板负偏差为 0.3mm，丙酮为轻微腐蚀性物质，腐蚀裕量为 1mm。 丙酮储罐是内压薄壁容器，按公计算筒体的设计厚度为 :? ?= 2?- ?+ ?2?+ 2 = 8.6?0.1 29902 170 1- 0.1考虑

8、到钢板负偏差，所以筒体厚度应再加上 ?1?，即 8.6+0.8=9.6mm根据钢板的厚度，查钢板的常用厚度表，圆整为 10mm。（2）封头厚度计算采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同 考虑到钢板负偏差，所以封头厚度应再加上 ?1?，即 8.6+0.8=9.6mm。 根据钢板的厚度，查钢板的常用厚度表，圆整为 10mm，可见与筒体等厚。封头的厚度设计：? ?2 ? ?-? ?+ ?2? =0.1 29902 170 1-0.1+ 2 = 8.6?查得标准椭圆封头的直边高度为 ?0 =40mm。4. 人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔 主要由筒节、法兰、盖板、和手柄组成。一般人孔有两个手柄。储罐的工作温 度为常温，设计压力为常压，故人孔的标准按公称压力为 2.5MPa 等级选取。考 虑到人孔盖板直径较大较重。故选用碳钢水平吊盖人孔，带颈对焊法兰式。公 称直径为 450mm，突面法兰密封面。该人孔结构中有吊钩和销轴，在检修时只 需松开螺栓将盖板绕销轴旋转，即可轻松进入。而不必将其取下节约维修时 间。查得该人孔的有关数据如下：表4.1 水平吊盖带颈堆焊法兰标准尺寸该水平吊盖带颈对焊法兰式人孔标记为： HG21524-95 人