杨玉成
【摘 要】液化气体储罐是一种重要的压力容器,其设计因介质的不同,设计参数及结构均有不同的要求,本文从实际项目出发,对环氧乙烷储罐的设计进行归纳总结. 【期刊名称】《河南化工》
【年(卷),期】2011(028)002
【总页数】3页(P49-51)
【关键词】环氧乙烷;储罐;设计;饱和蒸汽压
【作 者】杨玉成
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【作者单位】天津渠通达石油工程技术服务有限公司,天津,300270
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ050.2
环氧乙烷是一种易燃、易爆，具有高度危害的介质。其沸点为10.7℃ ，闪点为 －17.8℃，自燃点为429℃，爆炸极限为3% ～100%(容积百分浓度)。按照《石油化工设计防火规范》(GB50160－2008)标准规定，它的危险程度为甲A类。按照《压力容器中化学介质危害和爆炸危险程度分类》(HG20660)中规定，环氧乙烷属于高度危害的化学介质，它是强氧化剂，可引起急性或慢性中毒，液态可造成皮肤冻伤，所以对环氧乙烷储罐的设计必须慎重。
设计条件:储罐直径2000mm，体积约为20m3。工作温度为 －10～10℃，工作压力为0.35MPa，使用地为天津。
3.1 设计压力的选取
环氧乙烷的临界压力是7.1941MPa(A)，临界温度是196℃，设备有外保冷，按《固定式压力容器安全技术监察规程》表3－4中，临界温度≥50℃有保冷设施但无试验实测温度可查，工作压力按可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压力确定，查出环氧乙烷50℃的饱
和蒸气压为0.3874MPa;按GB/T13098－2006《工业用环氧乙烷》6.3章节的要求，氮封压力 0.28～0.35MPa;按质技监锅字［2000］95号文件的要求，以及作为原料罐需要经常倒罐，参照条文中环氧乙烷汽车罐车的设计压力0.8MPa来选取，所以将环氧乙烷储罐的设计压力确定为0.8MPa，这也是氮气压料需要的工作压力。
考虑到空罐在充装环氧乙烷前必须先抽真空，再用氮气进行置换的极限条件，还需校核 －0.1MPa时下罐体的刚度及稳定性。
3.2 设计温度的选取
按质技监锅字［2000］95号文件的要求，参照环氧乙烷罐车的设计温度为－10～20℃，所以将本储罐的设计温度确定为20℃。考虑到使用地夏季环境有可能达到35℃，所以要求设备外部应采取保冷措施。
3.3 设计技术参数
代雨映容器类别，Ⅱ级;设计压力，容器0.8MPa，盘管1.0MPa;设计温度，20℃;工作温度，容器 －10～10℃/盘管－20～5℃;腐蚀裕量，0;焊接接头系数，1;规格，DN2000mm ×10mm ×5
880mm;容积，20m3;保冷，80mm(泡沫玻璃);基本风压，500N/m2;地震设防烈度，8(0.2g)第一组;使用年限，15年。
由于环氧乙烷的化学性质非常活泼，与一些物质如氯化铝、铁的氧化物、氧化铝、金属钾、酸、碱等接触时能产生分解或聚合反应，放出大量的热，严重时能导致爆炸或发生爆轰。因此储罐的材料就不能选用碳素钢和低合金钢的材质。针对这种介质的特点，为了保证储罐的安全使用，选用了奥氏体不锈钢06Cr19Ni10。该材质应符合《承压设备用不锈钢钢板及钢带》GB24511－2009标准规定。 5.1 储罐的结构简图(见图1)古代建筑名称
为保证储罐的安全使用，设计时充分考虑了以下问题:①结构应尽量简单，减少约束;②尽量避免结构形状的突然变化，以减小局部高应力;③容器的支座设置成与壳体同材质的垫板。
5.2 结构型式
①壳体的AB类焊接接头采用了全焊透的焊接型式，开单面坡口，背面清理焊根后方可进行焊接。
②开孔接管与壳体的焊接接头:为避免结构形式的突然变化，同时保证结构应力强度，接管采用了锻管和适当增加接管壁厚的形式，取消了以补强圈进行加强的结构方式。
③开孔接管与壳体也采用了全焊透的焊接型式要求，焊缝圆滑过渡，接管内端部要求打磨成圆角。
④由于介质为高度危害，所以接管法兰选用了HG/T20592－2009要求的高颈对焊法兰;要求法兰锻件应符合《压力容器不锈钢锻件》JB4728－2000标准中Ⅲ级锻件标准;法兰密封面选用了凸凹面型式;垫片选用了HG/T20610－2009中带内加强环的金属缠绕垫片。按照质技监锅字［2000］95号文件中“禁止使用石棉、橡胶垫片”的规定(因为天然橡胶和石棉会被环氧乙烷溶解，发生聚合反应，所以选用了0Cr18Ni9和填充材料为聚四氟乙烯的缠绕垫片;法兰连接选用了HG/T20613－2009全螺纹高强度螺栓，螺母选用了GB/T6175，Ⅱ级六角螺母。交通流模型
⑤为了减缓环氧乙烷发生聚合反应，防止输送中汽化，减少排空损失，降低氮气系统负荷及尽量避免储存温度压力升高，所以采用了内盘管冷却结构。内部冷却盘管要接触环氧乙烷，同时考虑到冷却介质对盘管的腐蚀，所以盘管材料选用了超低碳00Cr17Ni14Mo2奥氏
体不锈钢。
⑥从为了更加安全方面考虑，该储罐设置了两个安全口。假若其中一个失灵，还有另一个来保证安全泄放。关于选用爆破膜还是安全阀作为泄压方式，考虑到爆破片不能控制排出物料的数量，会将物料排尽，所以选用了安全阀作为安全泄放的方式。安全阀为全启式安全阀。阀体材质为0Cr18Ni9，阀蕊材质为00Cr17Ni14Mo2，密封面为凸凹。每个安全阀下设置两个阀门，平时阀门为敞开状态，一旦安全阀再现故障，即可关闭该安全阀下部的阀门进行处理。
⑦为了控制储罐的工作温度在－10～10℃之间，避免环境温度对储罐正常工作温度的影响，设计要求采取以下两种措施:储罐外部设置保冷层，保冷层厚度为80mm。保冷材料采用发泡玻璃。并且保温层的外部禁止使用铝皮。储罐还要求设置水冷却喷淋装置。并要求喷淋装置应有充足的水源提供。
储罐的设计采用SW6－5.0软件进行计算。
计算包括:①强度校核:包括筒体强度和封头强度;②开孔补强校核;③安全阀计算;④考虑到初次充装前的储罐抽真空再用氮气进行置换，进行－0.1MPa负压情况下储罐稳定性的校核。
大唐三藏取经诗话>钓鱼岛的前世今生以上计算均符合GB150－1998和《钢制卧式容器》JB/T4731《钢制压力容器》、《固定式压力容器安全监察规程要求》。
由于储罐介质为易燃和高度危害，焊缝系数为1，检试验要求如下:
7.1 焊接接头的检验要求
表面质量要求:①不得存在表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、咬边、未填满和肉眼可见的夹渣等缺陷;②焊接与母材应该圆滑过渡;③角焊接的外形应当凹形圆滑过渡。
7.2 无损检测要求
①储体A、B类焊接接头和盘管的对接接头进行100%射线探伤，按JB/T4730.2Ⅱ级合格。②储体与开孔接管的D类焊缝进行100%渗透探伤，按JB/T4730.5Ⅰ级合格。
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