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立式低压储罐的设计计算

发布时间:2021-04-30 10:48

  工艺与设备立式低压储罐的设计计算 四川七化建化工工程有限公司,四川成都, 610100) 通过同时采用API620-2002和API650-2007, 对设计压力为- 211~ 21kPa 的自支撑式拱顶储罐的设 计计算分析, 对该储罐的罐壁、罐顶、抗压圈及锚固的设计进行重点介绍, 为低压储罐及类似设计压力的 储罐设计计算做一个指引。 关键词: 低压储罐 设计压力 计算 校核 概述低压储罐是指设计内压大于6kPa 且小于100kPa 的储罐。随着石油化学工业的迅速发展, 低压储罐的 使用量也在不断增加, 设计压力也在不断变化。目前, 国内的立式储罐主要采用的规范所允许压力和设计温 度如表1 所示: 目前储罐设计规范与设计压力、温度比较标准号 设计压力 允许范围 设计压力 允许范围 备注 GB 50341- 2003 kPa最高250e SH 3046-1992 20~250e API620-2009 正压[ 100kPa 0143kPa 168~120e 等同于( SY/ 0608-2006) API650-2007 正压[ 1712kPa 负压01 25~ 61 9kPa 168~120e 某100 万吨钾肥项目混合液储罐, 设计压力: 21kPa,设计温度: 65 规格:57600mm 7600mm,形式: 自支撑拱顶, 材质: Q235-B, 介质: NMP 溶剂与水的混合液。本文介绍了该储罐从设计规范选 取、足球直播罐壁及罐顶计算、抗压圈及锚栓的具体设计计算分 设计规范选取设计分析: 该设备的设计压力既不能单独适用于 API620, 也不能完全满足API650。仔细分析该设计压 正压部分满足API620,负压部分满足API650, 那就 只能同时采用这两个规范, 能同时满足这两个规范的 正压和负压部分且要求最严格的作为该设备的最终设 计数据。施工验收要求也同样如此, 采用这两个规范 中最严格的内容作为验收条件, 并在技术要求中单独 提出。 罐壁计算及壳体失稳计算在低压储罐中, 对罐壁厚度影响最大的是设计正 压。因此, 这里主要介绍API620 中的设计计算方法。 API620 规范介绍的壁厚计算是根据罐壁单元的双向 应力状态及所用材料的许用应力、焊接接头系数来确 定计算壁厚, 再考虑工程上对罐壁最小允许厚度的要 最终确定罐壁的名义厚度。计算如下:T1 PRCT1 、T2 均为正值时(T1 、T2 异号国内工程少见, 为T1和T2 在给定水平面处,壳体上纬向单位弧长的经 向单位力, 正值表示受拉, mm;T2 在给定水平面处,壳体上经向单位弧长的纬 向单位力, 正值表示受拉, mm;38 四川化工 第14 储罐半径,mm; MPa;PL 在给定水平面处的介质液体静压力,MPa; Pg 储罐液面上方的气相空间的压力,真空时为 负值, MPa; Sts 纯拉伸最大许用应力,MPa; 在给定水平面处,作为自由体的壳体和介质 的重力, 若作用在自由体水平面上的压力P方向 相同, 正负值符号与P相同; 正负值符号与P相反; 在给定水平面处,作为在所选自由体的其他 外力的垂直分力之和, 包括自由体上所有内外部拉杆、支架、隔板、裙座或其他构架上的力垂直分力; 和作用在自由体水平面上的压力P方向相同时,F正负 值等号与P相同; F若和P方向相反, F正负值符号与P 相反; 在给定水平面处,储罐内部的横截面积, 厚度附加量,mm。 壳体失稳校核主要根据API650 中的校核公式进 行校验, 首先按公式确定出壳体的最小厚度, 再计算出 转换高度与安全高度, 并根据其比值确定是否需要设 置加强圈, 具体计算公式这里不再详述, 见规范 API650。 罐顶厚度计算及稳定性校核41 罐顶厚度计算对低压储罐而言, 按内压引起球面拱顶的薄膜应 力核算的厚度较小, 相比较而言, 对罐顶厚度起决定作 因此,此处的厚度校核公式应根据 API650 介绍的方法进行核算。具体公式如下: 计算厚度: tdome 127RPr 顶板材料弹性模量,MPa; 拱顶半径,mm; Pr 总设计外压,MPa; C1 腐蚀裕量,mm; C2 钢板负偏差,mm; 总设计外压Pr DL+Max( Lr, Max(014Pe, DL) Pe+014( Max( Lr, 罐顶重量载荷;Lr Pe)设计外压) 412拱顶的稳定性校核 确定拱顶的许用外压: 011E( tm Rs tctm 设计温度下材料的弹性模量,MPa; Rs 拱顶球面半径,mm; te 顶板有效厚度,mm; tm 顶板的折算厚度,mm。( 根据是否设置加肋 进行计算) 校验拱顶载荷P 总设计外压)是否小于拱 如满足,则合格。 抗压圈设计511 分析 自支撑式拱顶抗压圈承受从罐顶传来的横向力, 此横向力是因罐内或罐外压力而产生的水平分力。当 罐顶受内压作用时, 抗压圈受压; 抗压圈受拉。对于低压储罐, 主要承受由内压引起的环向压缩力, 所以对承压区域的结构要求较 严格, 承压区域的面积主要按承受的内压来计算确定, 所需的承压面积往往比其他储罐所需面积大得多。此 用API650进行计算所需的承压面积要比根据 APIA620 进行计算所需的承压面积小得多, 因此抗压 圈的计算根据API620 进行计算。 512 抗压圈承压面积计算 抗压圈的结构示意图如图1。 罐壁承压区域计算: Wc 016Rc( tc Wh(th Wc(tc 接近顶板与圈板连接处的顶板的名义厚度, mm; tc 接近顶板与圈板连接处的圆柱圈板相应的名义厚度, mm; 39 抗压圈结构示意图Aa 附加在承压圈上承压范围内的额外面积,mm 承压区域所需面积计算承压区域所需面积: A0 T2Wk T2sWc #T1 Rx sina T1 mm;T1 mm;T2 mm;T2s T1方向与垂直线之间的夹角; 为单位面积顶板及肋板的重力,MPa; Sts 最大许用应力,MPa; 锚固的设计对低压储罐而言, 由于内压、风压及地震弯矩所产 生的提升力大于罐顶、罐壁及其支撑的构件总重, 就会 使罐底版边缘部分升离地面, 造成罐底破裂, 因此这类 储罐应考虑设计锚固装置, 将提升力传递至基础上, 用其他方法来平衡提升力。边缘板的最小径向宽度: 215tbHG 边缘板厚度(不得小于API650 的最小 厚度) 储液的设计比重,mm; 锚栓承受的总载荷: 2MRc Max(MW q0AH 地震弯矩根据GB50341-2003 附录 基本风压,Pa; 锚栓材料许用应力,MPa; Ab 底层壁板刚性要求储罐底层壁板的刚性问题是设计上非常容易忽视 的问题, 当锚栓的力矩使罐壁受到过大的局部应力时, 应当设置刚性环或则增加罐壁厚度的方法来保证储罐 的安全, 锚栓安装示意如图2。 只有满足下式, 该储罐才能保证安全: WL2PaF WLeRc WF 储存介质的密度,kg/ 起刚性作用的有效面积,包括环两侧各16 罐壁许用应力,MPa; 40 四川化工 第14 焊接接头系数,MPa; 结语低压储罐的设计, 关键在于罐壁、罐顶及顶部抗压 圈、锚栓的设计。罐壁厚度可通过罐体自由体分析计 算罐壁经向、周向单位内力, 进而通过公式计算确定厚 确定所需的承压区域面积,选择推荐的承压 圈结构, 计算所选结构的承压面积, 使其大于所需面 积。锚固的设计, 应根据外界载荷确定升举力, 判断是 否大于罐顶、罐壁及其所支撑的构件总重, 确定是否设 计锚固装置。 本文通过对该储罐的设计计算, 可以看出设计压 力对储罐各个部位的设计影响各不相同: 设计内压影 响罐壁厚度; 设计外压影响壳体稳定性、拱顶及其稳定 性、抗压圈、罐底板; 锚栓的设计应根据实际载荷情况 进行分析。在设计类似的低压储罐时, 根据设计压力、 压力类型的不同, 需要在压力影响区域进行重点考虑。 参考文献 0608-2006.大型焊接低压储罐的设计与建造[ API620-2009.Design Construct ion Large,Welded, Low-pres- sure Storage Tanks API650-2007.Welded Steel Tanks OilSt orage[ 化学工程与装备,2009 化学工程与装备,2009 VerticalLow-pressure Storage Tank Xi SiChuanCC-7 Chemical Engineering CO. LTD, Chengdu, SiChuan, 610100) Abstract: Design calculat ion analysis sel-fbrace ypearch roof tank, whose design pressure rangefrom-21 21kPa, has been researched usingboth API620- 2002 API650-2007 article.Furthermore, sidewall,roof, compression-ring storagetank has been int roduced intensively. designcalculation low-pressurestorage storage tank similardesign pressure. Key words: low-pressure storage ank;design pressure; calculating; checking 四川清平磷矿年产20万吨磷铵等灾后重建项目启动 四川清平磷矿在/ 120汶川大地震前是全国唯一一个只提供矿石, 不进行深加工的大型磷矿企业。 在灾后恢复重建中, 清平磷矿利用现有的资源优势, 划在/依托磷矿, 矿化结合, 延伸产业, 打造基地0发展 战略上迈出更大步伐, 实现质的飞跃。2009 成了磷铵等项目可行性研究报告,着手开展该项目的 前期工作。2010 年11 月11 清平磷矿年产30万吨 硫酸、20 万吨磷铵、10 万吨磷酸项目初步设计通过专 家组论证, 并于12 日顺利通过审查。这标志着清平磷 矿磷铵项目建设前期设计工作基本结束, 即将进入基 础设施建设阶段。该项目的实施将结束清平磷矿几十 年单一的经营模式和企业效益低的历史, 走上了向磷 矿石深加工延伸的道路, 为精细化工发展之路打下了 坚实基础。

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