丙烯球罐的设计方案.doc

丙烯球罐的设计方案一、球罐的设计条件设计参数：设计温度：50设计压力：1.96MPa 工作压力：1.84Mpa液压试验压力：2.45Mpa容积：300m3球壳内直径：8306mm储存物质：CH3-CH=CH2物料密度：0.504kg/cm3 充装系数：0.9地震设防烈度：7度基本风压值：350Pa 基本雪压值：400N/球罐建造场地：类、远震、B类地区二、罐体的设计1、球罐材料的确定参考球罐与大型储罐，储存丙烯的球罐球壳材料选用16MnR材料，最大许用应力为163MPa。2、罐体制造橘瓣式球壳的设计：橘瓣式球壳组装焊缝较为规则，施工简便。多数采用偶数支柱，分块分带对称，因此组装应力及焊接内应力较均匀，较易保证球罐质量。当球壳按等强度设计，用不同的分带去承受不同液柱高度的附加压力时，产生不等厚的球片结构。橘瓣式结构较灵活，按照原材料的大小及压缩机跨度的尺寸，可设计成不同球心夹角的分带和分块，以满足结构和制造工艺的要求。橘瓣式结构也有其缺点：由于球片在各带位置尺寸大小不一，只能在本带内或在上、下对称带之间进行互换;下料成型较复杂，原材料利用率较低。橘瓣式结构适用于任何大小球罐，是世界各国普遍采用的结构。根据球罐和大型储罐，300m3的球罐，由于体积小，所以选用橘瓣式的球罐设计，并依据书中表格可得，球罐应分为4带，上下温带和赤道带。上下极带各三块板，上下温带各12块板。三、球罐的附件1、附件的简介球罐的附件主要有安全阀、梯子平台、水喷淋装置、隔热和保护设施、液位计、压力表、温度计、防雷及防静电装置等。在设计丙烯球罐的时候应考虑这些因素。2、安全阀(1) 安全阀的种类、数量及可设置的位置安全阀按其结构和平衡内压的方式可分为弹簧式，杠杆式和脉冲式 。弹簧式安全阀结构紧凑、灵敏度也较高，但对弹簧质量要求严格。杠杆式安全阀体积大，没有严密的排气结构、泄放能力低且回座性能差。脉冲式安全阀结构复杂。球罐通常采用弹簧式安全阀，所以这里采用弹簧式安全阀。按照安全阀阀瓣的最大开启高度与阀孔直径之比，安全阀可以分为全启式和微启式。全启式安全阀阀瓣最大开启高度等于或大于1/4阀孔直径，即在阀瓣最大开启高度时，阀瓣与阀座的间隙面积等于或大于阀孔截面积。微启式是指阀瓣最大开启高度小于阀孔直径1/4 的安全阀。全启式安全阀排放能力大、灵敏度高，但结构复杂且加工调试要求严格；采用全启式安全阀可以缩小球罐上安全阀接管口径，所以在球罐上应用比较广泛，此处也选用全启式安全阀。为防止球罐运转异常造成内压超过设计压力，应在气相部分设置一个以上的安全阀，以便及时排出部分气相物料，自动地将内压回复到设计压力以下。同时，在气相部分还要设置一个以上的辅助的火灾安全阀，使得由于火灾而使罐内物料温度及压力上升时，能自动发生作用，排泄物料，确保球罐不超压。安全阀的型式通常采用直接载荷弹簧式。(2) 安全阀性能和作用1) 在球罐的正常工作压力下保持严密不漏，从而保证正常工作压力下的安全运行。2) 在球罐内压力超过规定值时，安全阀自动开启并迅速排出罐内气体。当安全阀的排放能力足够大时，则可保证球罐内压力保持在最高许用压力内，因而能在非常压力状态下保持球罐不受破坏。3) 在球罐内压力超过规定值下降到正常工作压力时，安全阀自动关闭，球罐内介质停止外泄，可避免因介质不必要外泄而造成的浪费，同时也保证了球罐运行的连续性。4) 在安全阀泄放时，由于排出介质速度过高而发出声响，即发出事故警报。由经验的人员还可以通过安全阀泄放产生的声响变化，了解到球罐内压力变化的情况，采取应急措施。(3) 安全阀的选用 一般安全阀的选择：由操作压力选定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，由计算出的安全阀的定压值决定弹簧的调压范围，再根据操作介质决定安全阀的材质和结构型式，然后根据安全阀泄放量计算出安全阀的喷嘴面积或喷嘴直径。当设置多个安全阀时，排泄量应为各个安全阀排泄量之和。但备用安全阀的排泄量不算入所需排泄量。(4) 安全阀的注意事项1) 安全阀应选用弹簧式安全阀，不可采用低扬程的安全阀。2) 弹簧不可与介质及大气直接接触，在不得已的场合，应进行耐腐蚀处3) 弹簧的调节螺丝不能松动，应有防止随意调整的印封。4) 安全阀应垂直安装，以保证容器和安全阀之间畅通无阻。5) 安全阀的安装位置尽可能布置在平台附近，以便检查及维修。6) 油气一般可排入大气，其出口高度应比装置最高构筑物搞3米7) 单独排入大气安全阀，其出口管线管径按管线压力降不大于其定压的10%确定，但不应小于安全阀的出口直径。8) 容器上的安全阀的入口管线应尽量缩短，当管线较长时，必须加以支撑，以防泄压时造成超压力。9) 一般情况下，安全阀的前后不装设隔断网。但在个别情况下，如泄放介质中含有固体杂质，而影响安全阀在跳开后不再能关严时，则可以在安全阀前面安装带铅封的闸阀，保证闸阀处于全开状态，并应在闸阀域安全阀之间装设一个通大气的DN20检查阀。10) 有保证设施以及设置在寒冷地区的球罐的安装阀，应选防冻结构。11) 备用安全阀应有明确其为备用的标志。12) 安全阀的排放管应向放空罐出倾斜，以排除凝液，同时其结构应保证不发生影响到安全阀本体的振动。13) 在向大气直接排放的场合，排放蒸气应垂直向上喷出，并在端部设置保护罩，以防止雨水、铁屑、尘土等的堆积。3、梯子平台球罐外部设有顶部平台、中间平台以及为了从地面进入这些平台的斜梯、直梯或盘梯。顶部平台位工艺操作作用的平台。中间平台设置位操作人员上下顶部平台的中间休息，或作为检查球罐赤道部位外部情况用的。球罐采用一个单独的梯子。梯子结构分成：上部盘梯和下部斜梯二部分。4、水喷淋装置球罐上装设水喷淋装置是为了内盛的液化石油气、可燃性气体及毒性气体的隔热需要，同时也可起消防的保护作用。但是，隔热和消防保护有不同的要求，一般淋水装置的构造为环形冷却水管或倒流式淋水装置。可燃、易燃气体及液体球罐、液化气体球罐都应设消防喷淋水装置。因高温季节（日晒）或其他因素导致罐内温度升高且必须加以控制的球罐，消防喷淋水装置也可以进行冷却降温喷淋，而在喷淋水量上进行调节。球罐的上部装设喷淋喷嘴或溢流堰，同时，为了保证喷淋强度，使喷淋水均匀地分布在球罐表面并形成水膜，而沿球罐纬向设几代喷淋喷嘴，以提高喷淋效率和覆盖率。在球罐的下部也应设喷淋喷嘴，以保护罐下部的阀门、附件及仪表。喷淋水管、喷淋喷嘴与溢流堰的设计，应根据工艺条件保证足够的喷淋强度和覆盖率。喷淋强度应符合国家有关标准规范的规定。溢流堰河喷淋喷嘴的布置还应考虑梯子平台及球罐其他附件的位置。对焊后需进行整体热处理的球罐，应在热处理前焊完喷淋管支撑垫板，喷淋水装置在热处理后进行安装。为防止污垢堵塞喷淋喷头，喷淋水管一般可选用镀锌钢管，管路附件也应考虑耐腐蚀材料。在投产前应进行喷淋装置的喷淋试验，验收合格后方可正式投入使用。5、液位计盛装易燃、有毒、剧毒介质的球罐必须装设板式液面计或自动液面指示器。液位计上应有防止液位计泄漏的装置和保护罩，并标明允许的液位上限和下限。在寒冷地区对液位计的导管还应加装防冻措施。采用玻璃板式的液面计，应根据球罐的设计压力和节支特点选型。玻璃板式液面计的耐压试验压力应为球罐最高工作压力的1.5倍，试验合格后方可进行安装、使用。为了便于检修和防止因液面计损坏造成泄漏，球罐的玻璃板式液面计连接管上应装设截止阀。为保证在正常工作时截止阀处于常开状态，应有明确的全开标志。液化气体球罐的板式液面计，在夏季易产生假液面；对含污物的介质，玻璃板易挂料而无法观测。因而对工艺条件严格或特殊介质的球罐，应装设适于介质性能的其他液位指示剂，必要时还应有液位上下限报警装置。根据工艺要求，一些球罐装有在仪表室集中观测的二次液位计。目前国内比较常见的球罐用液位计有浮子钢带液位计、磁力翻板液位计等，它们一般都具有就地观测和远传到仪表室集中观测、报警等性能。在球罐上比较常用的浮子钢带液位计为UHZ-112型，可用于液氨、液氮、液烃等介质，它具有良好的密封性能和防爆性能。这种液面计的浮子有两根导向钢丝，因而在球罐上部应设三个接管口，中间管口为钢带导管接口，两侧的管口为导向钢丝固定口，在球罐下部应设导向钢丝支架。在安装时应严格保证导向钢丝垂直度。为防止腐蚀性气体进入液位计内腔，可向钢带导向系统和液位计内腔注入封液，一般选用45#变压器油。液位计设置时要在高、低液位线有报警装置，防止装载过量、抽空，以免发生事故，特别在装载液化气时更要慎重。6、压力表为了测量容器内压力，球罐应设置压力表。考虑到压力表由于某种原因而发生故障，或由于仪表检查而取出等情况，应在球壳的上部和下部各设一个以上的压力表。压力表的最大刻度为正常运转压力的1.5倍以上（不超过3倍）。为使压力表读数尽可能正确，压力表的表面直径应大于150mm。压力表前应安装截止阀，以便在仪表标校时可以取下压力表。球罐应设置压力计。一般在球罐上设置就地观测的压力表。压力表应与球罐气相空间相接。对大型球罐或重要介质在工艺条件上由要求的球罐，除安装就地观测的压力表外，应加装在仪表室集中观测、报警的二次压力计，其仪表管路一般应与球罐相空间相接，特殊时也可取液相压力。7、温度计(1) 在球罐上安装1个以上的温度计，此温度计可以测量比最低使用温度低10的温度。(2) 温度计的保护管1) 保护管的强度，应能承受设计压力1.5倍以上的外压，并能充分承受使用过程中所加的最大载荷（流体阻力或外部冲击）。2) 保护管外径，由于强度所限而不能太大。保护管的插入长度应对温度计的敏感原件是足够的。3) 低温球罐或在寒冷地区装设的球罐，必须防止雨水、湿气等流入测保护管内而结冰，从而影响正确的温度测定。温度仪表采用的通用标准及规范为：ZBYl2383工业自动化仪表标度的般规定；ZBY124一83工业自动化仪表检测仪表和显示仪表的精度等级、基本误差及工作条件影响的表示方法； GBJ9386工业自动化仪表工程施工及验收规范；HGJ 51687自控安装图册； 比较常用的有WSS型防护型双金属温度计和WTZ型压力式温计。要求球罐上安装1个以上的温度计，此温度计可以测量比最低使用温度低10的温度WSS型防护型双金属温度计有较好的防水性能，结构紧凑且安装方便。这种温度计在罐外部分不易损坏，所以被广泛采用。但目前WSS型防护型双金属温度计表头型式仅为轴向与径向两种，又因温度计一般直接在球罐底部安装，致使表盘的方向很不易进行观测，需要加以改进。WTZ型压力式温度计安装在特制的嵌装温度计表头的支架上，因而可使安装的位置、表盘方向便于观测与维护。但压力式温度计的罐体外是采用毛细管与表头相连，毛细管容易受损，这种温度计安装也比较复杂。8、防雷、防静电装置球罐的壁厚大于4毫米，不需加设独立的防雷设施（如避雷塔），可以在球罐顶部高点（如安全阀放散管、手动放散管、顶部平台栏杆）上加装接闪器，并用导线与地极相连。其接地电阻不得大于10欧姆。为防止在球壳及附件上产生静电聚集，在球罐支柱下部设有接地栓，用导线与地极相连，按国家有关标准规范要求其接地电阻不得大于100欧姆。一般把球罐防雷接地和静电接地综合为一个整体，所以要求其接地电阻不得大于10欧姆。