3000m2拱顶罐的设计

吉林化工学院课程设计II

摘要

石油的开采、炼制、消费离不开油库，油库的主题设备是储罐。油库和储罐的发展是随着石油工业和国民经济的发展而发展的。储罐材料经历了非金属到金属再到非金属的循环发展历程，储罐容量经历了由小到大再到特大的过程。

油罐的形式已经发展成多样化、配套化、系列化，其中立式、卧式金属球顶油罐和立式浮顶油罐使用最为广泛；球形底罐、球形罐、滴状罐等都得到了完善与发展。

本次课程设计设计了3100m3拱顶罐，设计过程根据SH3046《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》设计，计算设计壁厚，罐壁，罐顶，罐底。同时考虑东北气候，地震影响对储罐的影响所设计。 关键词：石油开发；拱顶罐

I

Abstract

Oil mining, refining, consumer cannot leave the terminal, terminal equipment is the theme of the tank. Tank farm and the development of the storage tank is with the development of petroleum industry and national economic development. Tank has experienced the nonmetal to metal and non-metallic materials circulation development course, went through a process from small to large storage tank capacity.

Oil tank in the form of a series, has developed into a diversified, form a complete set to change, including vertical and horizontal metal ball tank and vertical floating roof tank most widely used; Spherical bottom tank, spherical tank, dropwise tank has been perfect and development.

The course design of design of 3100 m after dome-roof tank, according to the design process SH3046 《The petroleum chemical industry vertical cylindrical steel welded tank design specification》design, design of wall thickness calculation, the tank wall, roof and bottom. Considering climate in northeast China, earthquake effects on the influence of storage tank design.

Key words: oil development; Dome-roof tank

II

目录

摘要 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。 Abstract ................................................................................................................................... II 目录 ....................................................................................................................................... III 第1章 前言 ........................................................................................................................... 1

1.1储罐的分类及发展状况 ........................................................................................... 1

1.1.1固定顶储罐 .................................................................................................... 1 1.1.2浮顶储罐 ........................................................................................................ 1 1.3油罐类型的选择 ....................................................................................................... 2 1.4储油罐的发展 ........................................................................................................... 2 1.5拱顶罐的主体结构 ................................................................................................... 3 1.6 储罐设计、制造主要遵循的规范指标 .................................................................. 4 第2章 储罐结构设计 ........................................................................................................... 5

2.1储罐容量 ................................................................................................................... 5 2.2罐壁高度确定 ........................................................................................................... 6 2.3圈板高度的确定 ....................................................................................................... 6 第3章 罐壁设计 ................................................................................................................... 8

3.1拱顶储罐的设计参数 ............................................................................................... 8 3.2罐壁厚度设计 ........................................................................................................... 8

3.2.1 定点法 ........................................................................................................... 8 3.2.2 变点法 ........................................................................................................... 9

3.3罐壁板间的连接 ..................................................................................................... 12

3.4开口补强 ................................................................................................................. 13 第4章 罐底设计 ................................................................................................................. 14

4.1排板形式 ................................................................................................................. 14 4.2 罐底直径的计算 .................................................................................................... 15 4.3厚度设计 ................................................................................................................. 15 4.4宽度设计 ................................................................................................................. 16 4.5 罐底防水结构 ........................................................................................................ 16 第5章 罐顶设计 ................................................................................................................. 18

5.1固定顶结构设计 ..................................................................................................... 18 5.2拱顶瓜皮板设计 ..................................................................................................... 18 5.3固定顶载荷的计算 ................................................................................................. 20

5.3.1作用于球壳上的外载荷 .............................................................................. 20

III

吉林化工学院课程设计II

5.3.2作用于球壳上的内载荷 .............................................................................. 20 5.5.油罐罐顶校核 ......................................................................................................... 21 第6章 抗震计算 ................................................................................................................. 22

6.1 储罐震害及分析 .................................................................................................... 22 6.2 地震作用 ................................................................................................................ 22 6.3 地震计算参数 ........................................................................................................ 23

6.3.1 储罐的罐液耦连振动基本周期 ................................................................. 23 6.3.2 储液晃动基本周期 ..................................................................................... 24 6.3.3 罐壁底部水平地震剪力 ............................................................................. 24 6.3.4 罐底地震弯矩 ............................................................................................. 25 6.3.5 液面晃动波高 ............................................................................................. 25 6.4 罐壁许用临界压力 ................................................................................................ 25 6.5 抗震验算 ................................................................................................................ 25 第7章 油罐附件 ................................................................................................................. 27

7.1 常用附件以及选用 ................................................................................................ 27 7.2 检测控制仪表 ........................................................................................................ 28 7.3 消防设施 ................................................................................................................ 29 7.4 罐体保温 ................................................................................................................ 29 7.5罐体外壁涂漆 ......................................................................................................... 29 7.6 油罐的制造、检验和验收 .................................................................................... 29 参考文献 ............................................................................................................................... 30 主要符号说明 ....................................................................................................................... 31 结束语 ................................................................................................................................... 32 教师评分表 ........................................................................................................................... 33

IV

第1章 前言

1.1储罐的分类及发展状况

1.1.1固定顶储罐

固定顶储罐又可分为自支撑式锥顶罐、柱支撑式锥顶罐（桁架罐）和拱顶罐三种。 锥顶罐的主要特点是锥顶容易制做，其容积一般在几十方至几百方之间。

桁架罐由顶板、斜椽、横梁和支柱组成。梁及柱的数量根据罐的直径而定，较大储罐除中心支柱外，可有若干圈横梁及多根支柱。容积一般在几百方到二万方。

拱顶罐是指罐顶为球冠状，罐体为圆柱形的一种容器，其罐顶由厚度4-6mm的压制薄钢板和加强筋组成。这种罐顶的优点是施工容易，造价低。其缺点是：与浮顶罐相比油气损耗较大；因中间无支撑，罐顶的直径受到一定限制。目前其在国内外石油化工部门应用较为广泛，国内拱顶罐的最大容积已达30000m3，最常用的容积为10000m3以下。

1.1.2浮顶储罐

浮顶储罐又可分为外浮顶罐和内浮顶罐两种。

外浮顶罐按浮顶的形式又分为单盘浮顶罐和双盘浮顶罐。外浮顶储罐的浮顶是一个漂浮在储液表面上的浮动顶盖，随着储液液面上下浮动。浮顶与储罐之间有一个环形空间，在这个环形空间中有密封元件使得环形空间中的储液与大气隔开从而大大减少了储液在储存过程中的蒸发损失，而且保证安全，减少了大气污染。

内浮顶罐是固定顶罐内部再加上一个浮动顶盖，主要由罐体拱盘、密封装置、通气孔等组成。这种罐的浮动顶漂浮在储液面上，浮顶与罐壁之间有一环形空间，环形空间中有密封元件。浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层。随着储液上下浮动，使得罐内的储液与大气完全隔开，减少储液储存过程中的蒸发损耗，保证安全，减少大气污染。

内浮顶罐有以下优点： (1)大量减少蒸发损耗。

(2)由于液面上有浮动顶覆盖,储液与空气隔绝,减少空气污染和着火爆炸危险,易于保证储液质量,特别适用于储存高级汽油和喷气燃料以及有毒污染的液体化学品。

(3)易于将己建成固定顶罐改选为拱顶罐,并取消呼吸阀,阻火器等附件,投资少,经济效益明显。

(4)因有固定顶能有效防止风砂、雨雪或灰尘污染储液,在各种气候条件下保证储液的质量,有“全天候车储罐”之称。

(5)在密封效果相同的情况下,与浮顶罐相比,能进一步降低蒸发损耗,这是由于固定顶盖的遮挡以及固定顶与拱盘之间的气相层甚至比双盘式浮顶具有更显著的隔热效果[2]。

由于油品是一种特殊的物资，其特性是易燃、易爆，因此，储罐不仅要有储存功能，而且更为重要的是要具备安全的特点。因此，对钢油罐的基本要求主要有以下五方面：

（1）足够的强度

油罐在卸载以后不应存在任何形式的塑性变形。所以，在设计油罐时首先要考虑强度

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