储存设备课件

第十章储存设备

第一节概述目录第二节立式储罐简介第三节浮顶与内浮顶储罐简介第五节其他容器简介第四节球形储罐简介一、储罐的分类二、油品储罐的选用原则第一节概述三、石化企业的常用储罐2、分类（1）按照储存介质的物理性质分类储存气体的储罐、储存液体的储罐、储存固体的储罐（2）按照储罐的形状分类最常用的三种：平底立式圆筒形储罐、球形储罐、非平底的立式和卧式储罐（3）非平底的立式和卧式储罐是由圆筒形罐壁和两端的封头组成储罐本体采用支座(裙座或支腿等)与储罐本体的组合，通常称之为立式储罐(或立罐)；采用鞍式支座和储罐本体的组合，通常称之为卧式储罐(或卧罐）在炼油化工装置中的中间产品储罐，多数使用立式储罐和卧式储罐，在习惯上称之为立式容器和卧式容器主要作用

1）平底立式圆筒形储罐主要用于在常压或接近常压的条件下储存各类液体，如水、石油及石油液体产品、汽油、煤油、柴油等2）球形储罐主要用于在压力条件下储存各类气体和在压力条件下可以液化的气体，如氧气、氯气，液化石油气等3）立式储罐和卧式储罐罐内的压力可以是正压，也可以是负压，用来储存各种气体和液体2）压力储罐储罐设计压力≥0．1MPa是压力储罐按照储罐在工艺过程中的作用原理，压力储罐属于储存压力容器3）小压力储罐储罐的设计压力小于0．1MPa大于750

Pa小压力储罐可以采用平底立式圆筒形结构主要用于储存挥发性较强的石油化工产品，如石脑油和低温下储存液化石油气和液化天然气等介质4）常压储罐储罐的设计压力不大于750Pa定义为常压储罐常压储罐主要用于储存各种液态的石油化工产品，例如汽油，煤油，柴油等储罐的特点：容量变化范围大、储存介质的储存温度范围变化大、罐内介质的储存压力变化大3.有关的法规和标准（1)平底立式圆筒储罐

应当遵守的有关国家法规和标准主要如下SH3046—92《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》GB/J128—则立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》JB/T4735—1997《钢制焊接常压容器》(3)湿式气柜应当遵守有关的国家法规和标准如下：HG20517—92《钢制低压湿式气柜》HG/J212—834金属焊接结构湿式气柜施工及验收规范》(4)料仓应当遵守有关的国家法规和标准如下：SH/J513—90《不锈钢及铝制料仓施工及验收规范》(5)储罐业主指定的规范和标准二、油品储罐的选用原则基本选用原则：物料本身的特性、储存设备的投资和操作费用、物料的工艺流程等因素经过综合比较确定（1)物料特性常温条件下，储存物料仅为气体，并且气体压力较低时，可以使用湿式气柜或干式气柜物料常温条件下的饱和蒸汽压较低．在气—液平衡共存的情况下，可使用拱顶式储罐物料常温条件下的饱和蒸汽压较高，可以采用小压力储罐在压力条件下可以液化的物料，可以采用压力储罐，如球罐储存物料为液体时，一般使用立式平底圆筒形储罐挥发性较强的液体应使用浮顶罐，如内浮顶罐储存物料为固体时，主要是承受固体侧压．可采用圆筒形和方形储罐（4）储存介质和储罐型式在标准大气压条件和环境温皮下，介质的物理状态介质常用的储罐形式备注气体低压气体高压气体液化气体气柜球罐、卧罐球罐、卧罐低温立式罐气压≤400mmH2O气压≥0.2MPa液体水和不易挥发的液体低挥发性液体高挥发性液体立式圆筒储罐浮顶罐、固定顶罐浮顶罐、内浮顶罐固体粉料、块料料仓（5）储罐的适用性三、石化企业的常用储罐

储罐是储运工艺中的重要设备之一，在整个储运系统的投资额中，占有较大的比例在确定储罐的类型时，必须考虑系统整体的经济性和安全性。如果储存物料具有易燃、易爆性质，则必须考虑防火及防爆措施（图）对于一些工艺上的特殊要求，采用特殊的措施例如，使用内浮顶罐时，同时也选用氩气或氮气等惰性气体加以密封的密闭式储存一方面有利于提高储存质量另一方面也有利于提高储存的安全性立式储罐类型主要部件主要形式浮顶储罐浮顶单盘式双盘式固定顶储罐锥顶拱顶柱支撑式自支撑式内浮顶储罐内浮顶柱支撑式自支撑式立式储罐的主要类型立式储罐，是由平的罐底、圆柱形罐壁和罐顶三大部分组成各种类型的立式储罐的罐底和圆柱形罐壁的结构形式是相同的而罐顶的变化却相对比较大：有随着储存介质液面的升降上下浮动的浮顶；有位置不动的固定罐顶：固定顶的形式，又随罐顶的结构不同，可以区分为——柱支撑的罐顶、自支撑的拱顶(拱顶又按结构形式，分为光壳拱顶、有肋拱顶、网架顶等)等结构由于罐顶结构形式的变化．使得立式储罐的品种也多样比了立式储罐的名称伴随着罐顶的不同形状，冠以不同名称：

几何容量—是指储罐圆柱部分的体积

公称容量—公称容量是几何容量圆整后，以拾、百、千、万表示的容量

工作容量—工作容量(或有效容量，周转容量)是指在正常操作条件下，允许的最高操作液位和允许的最低操作液位之间的容量（2）有效储存系数—储罐的工作容量与几何容量的比值二、立式储罐的设计条件包括：1.承受的载荷——主要分为静载荷、操作载荷和动载荷三大类（1）静载荷—储罐自重（罐底、罐壁、罐顶的质量及附件和配件的质量）隔热层重量—保温或保冷层时，隔热材料及结构的重量(包括支承构件，外部保护层的重量等）2)负压

—由于储罐在抽液时或储罐周围环境温度急剧变化时在罐内气相空间形成的对于一般的平底立式储罐，罐内的操作负压不大于500mmH20（3）储罐的动载荷1)风荷载

在风载荷作用下储罐可能会倾覆或滑移；风荷载的作用也会导致罐壁失稳变形我国主要地区的基本风压值，可以在GB/J9—87《建筑结构荷载规范》中查到2)地震荷载

地震荷载作用下可能会使储罐破坏(如焊缝撕裂、接管破损、储罐基础变形等)导致严重的灾害在地震设防烈度大于等于七度的地区，建造的储罐按SH3048—93《石油化工钢制设备抗震设计规定》进行抗震设计

2、设计压力和设计温度

（1）立式储罐的设计压力是由储存介质的工况按照罐顶的压力—真空阀(或呼吸阀)的设定压力确定的（2）设计温度主要应当考虑储存介质的操作温度和建罐地区环境温度的影响3、立式储罐用钢材要求建造储罐的钢材具有良好的冷加工性能和焊接性能对于储存介质对铁离子有严格要求的情况下，常用不锈钢制造储罐；对于大多数油品储罐，一般采用碳素钢对于公称容量大于等于10万立方米的储罐的罐壁钢板采用高强钢板，即钢材的抗拉强度大于6l0

MPa，钢材的屈服强度大于490MPa4、钢材的许用应力

罐壁钢板的许用应力是按照设计温度下材料屈服强度的三分之二确定的

这一点是与压力容器确定钢材许用应力的重要区别三、固定顶储罐

是储罐发展史上最早使用的钢制平底立式储罐，由罐底、圆柱形罐壁和固定在罐壁上端的罐顶三大部分组成一、浮顶罐简介用一个漂浮在液面上的浮动顶盖(简称为浮顶)取代固定式罐顶，这样结构的储罐就是浮顶罐1、主要特点罐的容量可以做得很大，用于储存挥发性较强的油品，如原油、汽油等，可以大大减少蒸发损失，同时也减少了油气对大气环境的污染第三节浮顶罐与内浮顶储罐简介浮顶罐的罐底、罐壁部分与固定顶罐的罐底、罐壁相同重点介绍浮顶罐的浮顶及与浮顶有关的主要部件2、浮顶的基本要求（1）浮顶的结构由于浮顶是随液面升降而上下运动的，浮顶必须适应这种工况的要求（2）允许积聚一定量的雨水载荷由于浮顶直接暴露在大气环境的条件下，应允许在浮顶上积聚一定量的雨水载荷浮顶上的雨水也应当可以通过排水系统排出罐外（3）其它要求储罐在制造过程中和储罐在维修期间，浮顶是通过支柱支撑在罐底板上的，浮顶自身的结构，也必须满足这一工况的要求3、浮顶的结构形式目前广泛使用的浮顶结构主要分为二种形式：即单盘式浮顶和双盘式浮顶单盘式浮顶投资费用较低，在国内外得到了广泛的应用双盘式浮顶多用于高寒地区，适用于浮顶上可能存在较大的偏心荷载的条件下；储存介质为高凝固点原油时，为了保证原油的流动性，罐内设有加热器采用双盘式浮顶有利于减少热损失和减少罐壁结蜡的可能性

浮顶的结构形式如图所示单盘式浮顶双盘式浮顶二、内浮顶储罐简介在固定顶罐内增加一个浮顶，以及增加相应的附属设施，该罐就成为了内浮顶罐；或者在敞口的外浮顶罐顶上，增设一个固定顶以及进行相应改造，原有的外浮顶罐也就成了内浮顶罐1、内浮顶储罐的形式国内外使用的内浮顶主要有以下几种的形式：(1)钢制无浮仓的盘式浮顶，即钢制浅盘式的(2)钢制有敞口浮仓的盘式浮顶(3)钢制有浮仓的盘式浮顶，类似于单盘式浮顶(4)钢制的双盘式浮顶(5)浮筒上的金属顶，浮盘在液面以，如铝制内浮顶(6)铝制蜂窝式浮盘，浮盘与液面接触(7)组合式塑料浮盘，浮盘与液面接触l(8)浮子式铝浮顶2、内浮顶储罐的应用前景外浮顶罐上部是敞口，浮顶和储存介质易受外界的影响；内浮顶本身是不受外界大气环境的影响，有利于稳定产品的质量；不设置浮顶排水系统、转动扶梯等设施有利于减少操作和维修费用目前，储存石油产品，如汽油、航空煤油、石油芳烃、易挥发的轻质油品等广泛采用了内浮顶罐，而不再使用外浮顶储罐和拱顶罐由于内浮顶罐比固定顶罐多了一个内浮顶，比外浮顶罐又多了一个固定顶，在储罐公称容量相同的情况下，内浮顶罐的一次性投资比较高一点但从节能和有利于环境保护的优点相比，综合效益还是比较高的内浮顶罐的应用范围会更为广泛3.浮顶结构分析

（1）常用的内浮顶的结构形式见图（2）铝制内浮顶按照提供浮力的元件区分，有浮管式的和浮子式浮管式的铝浮盘的示意图（3）铝制内浮顶的主要附件

1）内浮顶储罐的密封装置2）导静电装置3）油品入口扩散管3.内浮顶储罐的基本设计内容包括：储罐的设计内压、设计外压、内浮顶的设计荷载一、球形储罐的优点球形容器与圆柱形容器相比较主要有以下优点：(1)表面积最小在容量相同的条件，球形容器具有最小的表面积(2)单位容积的耗钢量低在设计参数与储存介质相同的条件下，球形容器的计算壁厚仅为圆柱形容器计算壁厚的二分之一第四节球形储罐简介既减少用钢，也减少焊接工作量采用相同容量的球形容器就不一定需要进行焊后热处理

(3)在储存同一品种的介质时，圆柱形的压力容器的最大容量通常不大于l00m3，而球形容器可以上干立方米，甚至于上万立方米(4)球形容器单位容积的占地面积比卧式容器小这对节省土地、具有重要的有意义二、球形储罐的形式目前国内球形储罐的主要形式有二类，即桔辩式球罐和混合式球罐(即赤道带、温带来用桔瓣式，上、下极板采用足球瓣式)桔瓣式球罐使用的历史比混合式球罐长混合式球形的钢材利用率比桔瓣式球罐的利用率约高l0％，并且焊缝总长度较短纯足球瓣式球罐国内很少使用

球罐的形式见图桔瓣式混合球瓣式三、球形储罐的载荷在正常操作条件下，承受以下载荷：

(1)操作压力即在操作条件下，球距顶部的气相压力(表压)操作压力由工艺操作条件和操作温度确定；(2)储够内储存介质的静液压对于储存气体的球罐，可以不考虑储存介质密度的影响：(3)球壳自重以及正常操作条件下或试验状态下，球罐内介质的重力载荷；

(4)附属设备及隔热材料、管道、支柱、拉杆、梯子、平台等的重力载荷；(5)雪载荷；(6)风载荷；(7)地震载荷四、球形储罐的储存介质主要用于石油、石油化工、化学、冶金、城镇燃气等工业，用来储存气体和液体介质五、球形储罐的类型国内的绝大多数的球形储罐属于储存压力容器(代号为B)六、球形储罐用钢材球形储罐用的钢材，在GB12337《钢制球形储罐》中有详细的规定七、安全系数和许用应力1．安全系数为了保证球形储罐安全、长周期操作，在设计中，必须考虑以下因素的影响：

(1)金属材料性能的稳定性和可能存在的偏差；(2)估算载荷状态及数值的偏差；(3)设计计算方法的精确程度；(4)设备制造工艺和产品检验手段的水平；(5)质量管理的水平；(6)使用操作经验；(7)其他的未知因素。综合考虑上述因素的影响．确定适当的安全系数目前我国采用抗拉强度安全系数nb≥3.0，屈服强度安全系数nS≥1.62．许用应力钢材的许用应力等于材料的各项强度指标分别除以各自的安全系数，取其中的最小值八、球形储罐设计的基本参数1、设计温度按照我国《压力容器安全技术监察规》规定：对于非致冷的、无保冷措施的在大气环境条件下储存的介质，设计温度的上限不得低于50℃；设计温度的下限，不得高于建罐地区历年来月平均最低气温的最低值对于致冷的储存介质，球罐本身有保冷措施时，球罐的设计温度的上限和下限由储存工艺条件确定2、设计压力确定设汁压力应考虑以下几种因素：(1)球罐上安装有安全阀时，球罐的设计压力必须不小于安全阀的设定压力。(2)在压力条件下，储存液态的单组分介质，如丙烷、丙烯等，设计压力应不小于50℃时该介质的饱和蒸汽压3．多组分混合液化石油气的储存容器设计温不得低于50℃，设计压力不得低于多组分混合液化石油气50℃的饱和蒸汽压3、低温球罐当设计温度小于等于-20℃时，球罐属于低温球罐球罐的设计、制造、组装、检验与验收应符合低温球罐的要求4、内压作用下压力容器的设计准则必须避免容器在使用中产生过大的弹性变形和塑性变形5、球罐的稳定性验算在正常操作条件下．球罐内会产生负压的球壳，必须验算球壳负压状态下的稳定性6、地震载荷计算7、支柱计算8、球壳的几何尺寸计算九、球形储罐的建造球形储罐的制造分为二个阶段：球壳板、支柱、锻件等部件在球壳制造厂按设计图纸要求分片、分段预制；经检验合格的球壳板、支柱等部件运至建罐现场，经组装、焊接后成为整体的球罐十、储罐对基础的要求储罐基础的不均匀沉降是造成储罐破坏的最危险的因素球形储罐相邻的支柱之间的沉降差，会造成球壳和支柱连接处的局部应力远远高于球壳材料的屈服强度，是球罐安全操作的巨大隐患一、容器支座简介1、立式容器支座常用的立式容器支座有

腿式支座

支承式支座

耳式支座

裙式支座第五节其他容器结构简介（1）腿式支座

腿式支座一般用于小型立式容器的支撑适用范围：容器直径DN400～1600mm，圆筒长度L与容器公称直径洲之比(L／DN)应小于等于5以及容器的总高H1不超过5m（2）支承式支座适用范围：直径DN800～4000mm，圆筒长度L与容器公称直径DN之比(L/DN)小于等于5以及容器的总高H0不超过10米（3）耳式支座具有制造简单、能吸收局部径向热膨胀、安装易于找正等优点，常用于穿过楼板或穿过框架的立式容器，也用于悬挂在另一设备上的立式容器适用范围：直径一般不大于4000mm

；圆筒长度L与容器公称直径之比(L/DN)小于等于5以及容器的总高H0不超过10m（4）裙式支座典型的立式容器裙式支座示意图图(a)为圆筒形支座图(b)和图(c)为圆锥形支座其中图(a)和图(b)多用于地面塔式容器图(c)多用于容器穿过楼板或置于框架上的反应容器2、卧式容器支座卧式容器通常采用鞍式支座来支撑如图（a）所示对那些由于容器质量会引起过大变形的卧式薄壁容器或负压操作容器以及对于须采用多于两个支座的容器，有时为了加强支座处的筒体而采用圈式支座可能会更好些，如图(b)所示二、压力容器的超压泄放装置1、超压泄放装置的作用超压泄放装置是确保压力容器安全运行、防止产生超压而发生事故的安全装置它的功能是：当容器在正常工作压力下运行时，它保持严密不漏；当容器的压力超出现定值时，超压泄放装置能自动把容器内的介质迅速排出一部分，使容器内的压力低于或保持在规定的数值上，从而使容器得到安全保证2．超压泄放装置的类型按其结构可分为阀型、断裂型、熔化型和组合型（1）安全阀的选用原则

压力容器选用什么类型的安全阀，主要决定于容器的工作条件及工作介质的特性包括：

1)温度条件2)介质特征3)压力范围4)排气量（2）爆破片爆破片又称防爆片、防爆膜、防爆板，是一种断裂型一次性的安全泄压装置爆破片断裂后就不能继续使用，容器也被迫停止运行，必须更换新的爆破片才能重新投入运行因此爆破片只是在不宜装设安全阀的压力容器上使用应用场合

1)工作介质为不洁净的