液化气球罐工艺设计分析范文

摘要：

由于液化石油气具有易挥发的特点，在实际的储存及运输过程中，在球罐中的气体压力很大，因此，对球罐的设计要求很高。本文就液化石油气的罐体设计、罐体的布置以及罐体安全阀的计算作了详细地分析，对液化石油气球罐的工艺设计中涉及到的重点内容作了归纳。另外，将理论与实际相结合，保证球罐在发生事故是能够安全的泄气，从而减小损失。

关键词：

液化石油气；球罐设计；设计工艺；安全阀的计算

随着我国经济的快速发展，对液化石油气的使用越来越大。液化石油气主要是由丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，并且含有少量的戊烷、戊烯以及少量硫化物等组成，再通过加压、降温、液化等一系列工艺得到的易挥发性、无色的气体。目前广泛应用于工业、农业、汽车行业，由于其具有易燃，遇到明火甚至会发生爆炸的特点，因此，对液化石油气的储存以及运输安全有十分重要的实际意义。

1液化气球罐的设计

目前，对于液化石油气的储存以及运输，常用的有地上存储和地下存储。其中，地下存储是用地下岩洞的方式进行存储；地上存储则是使用钢罐的方式。本文主要介绍了地上存储，即钢罐的设计及其工艺特点。

1.1球罐设计的二次脱水工艺由于液化石油气采用的是全压力式球罐，通常设计的压力值为1.8兆帕，其中常含有少量的水。因此，二次脱水工艺实质上是为了脱除液化石油气中的少量水分，主要包括一次脱水罐和二次脱水罐进行脱水。其中，第一次脱水采用的是重力原理，利用水的密度比液化石油气的大的特点进行脱水；第二次脱水采用的是闪蒸原理，让压力降低，从而使污水中的部分液化气通过闪蒸进入火炬系统，污水则进入排水系统。

1.2球罐设计的其他工艺设计首先，是对罐根阀和取样器的设计。为了避免液化石油气的泄露，通常在罐体底部会安装罐根阀；为了避免在取样时发生气体外泄，在球罐管道关键部分会设置管道取样器。其次，是对吹扫系统的设计。吹扫系统的设计是为了吹扫管线和罐体内进行交换，在球罐与管线设置氮气吹扫系统。最后，是对水顶烃的工艺设计。此设计的目的是为了减小发生事故时产生的大量液化石油气的泄露而产生的损失，原理是当罐底出现泄露状况时，使用泵对罐底进行注水，进而应用水的密度大，用水作为垫层，从而减小液化气的泄露。

1.3球罐罐体的设计球罐罐体的设计一般先进行参数的确定，比如设计压力和设计温度；然后进行主体材料的选择，根据液化石油气的设计温度、设计压力、介质特点以及操作方式等，并且能有适当强度的焊接性能，来选取材料；其次进行结构的设计，包括罐体的主体部分和管口部分；最后将设计好的球罐进行强度的设计与优化，使其能达到预期的标准和安全运输。

2球罐位置的布置

球罐区的位置，根据目前的《石油化工企业设计防火规范》规定，对于全压力式或者半冷冻式的球罐，球罐与球罐之间的距离应控制在二分之一的球罐直径。而液化烃全压力式或者半冷冻式的球罐的中心高度不能超过0.6米的防火堤，其中，防火堤的设置不能太大的原因是便于微量积聚的液化石油气扩散。另外，防火堤距罐体的距离不应小于3米，堤内一般用混凝土进行浇筑，并且在道路内部进行防火措施的处理，还有使坡道面向外侧，而且防火堤的隔线不能高于0.3米。由于液化烃罐体的之间的防火堤仅仅只有高度和罐体之间的间距限制，因此，可以不对防火堤内地容积进行计算。球罐的位置经过如此科学的布置，并且有防火堤的布置，其目的是：第一，防止无关的工作人员进入罐组内；第二，防火堤的较低设置，对少量气体的泄露也有便于扩散的好处；第三，若产生大量气体的泄露，可以利用警戒堤的作用进行报警，及时的处理；第四，防火堤的外向坡布置的目的是避免泄露的液化烃在罐体的附近堆积。其中，在堤内开洞也能便于液化烃的流走，防止事故的发生。

3球罐安全阀的计算

安全阀作为球罐的关键设计环节，对于压力容器来说，安全阀的设计好坏成功与否，直接影响到球罐的使用。安全阀的起跳属于事故状况，从而其压力值不能设置太低，相反也不能设置太高，因为过高的话，对罐体的保护则形同虚设。其中，安全阀的设计包含安全阀泄放量的计算和安全阀喷嘴面积的计算，进一步得到合适的罐体安全阀。本文用1000立方米和2000立方米进行对设计罐体设计的计算。

3.1液化气球罐的工作压力的确定目前的行业标准是常温液化石油气的存储在规定温度下的工作压力，根据小于五十摄氏度时混合液化石油气时的组成成分的实际饱和蒸汽压力来确定，其设计单位在图纸上进行注释包括的成分和相应的压力。若混合液化石油气的成分是确定的情况下，应对各种成分的压力进行相加，从而得到此时的工作压力。此外，若不明确实际的混合气成分，可以不进行分析，规定温度下的工作压力。《压力容器安全技术监察规程》中第34条规定“固定式液化石油气储罐的设计压力应按效益或等于五十摄氏度时混合液化石油气组份的实际饱和蒸气压来确定，设计单位应在图样上注明限定的组分和相应的压力。液化石油气是以丙烷或这丁烷为主要成份的多组分有机混合物。”除此之外，新容器的规定与旧容器的差别是：新容规规定的是液化石油气球罐的工作压力，而旧容规规定的则是液化石油气球罐的设计压力。

3.2液化气球罐的安全泄放量计算液化气球罐泄放量按火灾情况下进行计算。根据《固定式压力容器》GB150，液化气球罐的安全泄放量的计算公式。如表可以看出，当球罐的中心高度安装大于7.5米时，罐体的受热面积应按半球的公式进行计算。

3.3液化气球罐的安全阀喷嘴的面积计算液化气球罐的安全阀喷嘴的面积计算公式为综上，要得到安全阀的喷嘴面积，需要确定公式中各个参数的取值。由下表所示，安全阀的喷嘴面计算结果。

4结语

综上所述，液化石油气容易挥发和易燃，对其的储存和运输都有特殊的要求。对球罐的设计除了要达到工艺特点、罐体的布置以及罐顶安全阀设计的目的外，还要求球罐具有液位计、压力表、液体的位置警报器以及液体自动联锁切断进料等实用性功能。另外，液化石油气的运输过程对泵的选定，通常要求选择简袋泵或者屏蔽泵，目的是为了避免泵的进气口被气蚀，还有就是防止泄气。总的来说，对液化气球罐工艺设计及安全阀计算的原则就是保证安全。

参考文献：

[1]谭永革.液化石油气储罐设计及罐区隐患治理[J].科技经济市场,2006,04:42~43.

[2]唐芳.油库设计中安全阀的计算与选用[J].装备制造,2009,12:212+214.

[3]蒲健全.液化石油气球罐系统的工艺设计和铺助设备选用策略探讨[J].化学工程与装备,2010,01:64~66.

[4]巩建鸣,涂善东,牛蕴.火灾环境下液化气球罐力学响应的有限元分析与安全评价[J].压力容器,2003,04:6~9.

[5]韩占方,牛明勇,张朋岗,田鹏,刘占锋,朱昌军.某油气处理厂液化气球罐爆炸危险性分析与评估[J].科技和产业,2013,03:132~135.

作者：马丽丽 单位：上海寰球工程有限公司