立式常压储罐的设计研究
7 立式贮罐设计
308 .57
25.069
取稳定安全系数Fe=4,则根据式(7.2.16)得许用临界外压为
p
cr
K p E y t min 12Fe(1 xy yx ) H e
2
2 4
2
t min R
2
25.069 6.6 10 0.781 0.781 12 4 (1 0.32 ) 308.57 200
7.2.32
两端固支
J 7.8, n 2.62 / 4 J 时，B 1.29 4 J J 7.8, n 2时,B=0.77 J
7.2.33
圆筒非常短时，根据式(7.2.32)给出屈曲剪 应力值
t ,cr
( N xy )cr t
E E t5 0.702 . 2 3 5 (1 xy yx ) H R
试确定加强圈的数量位置。 表 7.2.6 各段编号 1(筒体上部) 2 3 4 5 6 7 8(筒体底部) 各段高度h (mm) 850 1700 1700 1700 1700 850 850 850 各段高度h (mm) 7.81 10.11 12.40 14.69 16.99 19.28 20.66 21.57 各段当量高度he (mm) 850 891.7 535.2 350.4 243.6 88.8 74.7 51.3
( p x) Di y ,1 ( x) 2t
底端部弯矩引起的环向应力
7.2.28
y ,2 ( x)
6 D12 ( M x ) max D11t 2
7.2.29
上式求得的最大环向应力应等于或小于环向许用应力[σy]
高压立式储罐的设计
采用立式结构（ 见图 １ 所示 ） 。即设备由上、 下两 个内径为 ９０ｍ ０ ｍ的半球形封头 （ 封头有直边 ） ， Ｄ ９０中间筒身 ， Ｎ０ 高支座一起装 焊而成。上、 下 半球形封头（ 要考虑 １％冲压减薄量 ） 中间筒身 ５ ，
均 由 等 厚 度 的 、 质 同 为 １ Ｍ ＮＭｏ ｂ 的 钢 板 材 ３ ｎ ｉ ＮＲ
ｍｅ ｔｃ ｍｐ ｔ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｒ ｏ ｄ ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ｔｕ ｔｏ ｆ ｈ ｇ ｒ ｓｕｒ ｅ ｉ ａ ｎ ｏ ｕ ａｉ ｎ ｎ ｓｓ ｗｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｏ ｈ ｍｐ ｒａ ｔｓｒ ｃｉ ｎ ｏ ｉｈ ｐ ｅ ｓ ｅ ｖ ｒ ｃ ｏ ｌ ｔ ｌ
密封。随着 内压力的升高 ， 人孔盖逐渐向外压紧，
以保证在工作状态下有 良好的密封性能 。考虑到
开 孔补强 ， 在上 半 球形 封 头 开 孔处 要 有 人 孔加 强
板， 人孔 加强板 与 上 半球 形 封 头 间 的连 接 方式 采
收稿 日期 ：０ ｌ—ｌ ２ ２１ ０— ６
作者简介 ： 刘庆江， 本科 ， 男， 高级工程师 ， 从事电站辅机 、 石化容器、 核电产 品的设计工作 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｖ ｒｉａ ｅ ｓ ｌｉ ｗｏ ｋ ｎ ｎ ｅ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ０ ｄ ｇ ｅ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ３ ＭＰ ． ｅ ａｔ ｓｒ ｃ ： ｈ ｅ ｔ ｌｖ ｓ ｅ ｒ ｉ ｇ ｕ ｄ ｒｔ ｅ ａ ｕ ｅ ５ ｅ ｒ ｅ ａ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ２ ａ Ｔ ｒ — ｃ ｓ ｅ ｈ ｉ ｃ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ｌ ｅ ｉｎ ｏ ｅ ｈ ｇ ｒ ｓｕ ｅ ｖ ｒ ｃ ｅ ｓ ｌ ｔ ｘ—ａｒ Ｔ ｅ ｆ ｉ ｌ— ｌ ｎ ｒ ｕ ｅ ｔ ｃｕ ａ ｓｇ ｆｔ ｉｈ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｉａ ｖ ｓ ｅ ｈ ｍｉ ｏ ｈ ｒ ｄ ｈ ｔ ｌ ｗｉ ｉ． ｈ ｎｔ ｅ ｅ ｉ ｅ
常压立式储罐设计
设计温度
罐顶材质
（碳钢：1，不锈钢：2）
罐顶形式
（锥顶：1，拱顶：2）
罐顶起始角
罐顶计算厚度（不包括附加量）
罐顶计算厚度（不包括附加量,乘以SQRT（设计外载荷/2.2KPa)
罐顶所需最小厚度t
罐顶材料负偏差
罐顶计算厚度（包括附加量,乘以SQRT（设计外载荷/2.2KPa)
罐顶名义厚度
t
θ t1 t2 t C1r t最终计算厚度 tn
h9 h10
tmin tmin h9 h10 He9 He10
h11 h12
6 mm 3.90 mm h11 h12 He11 He12
罐壁筒体的临界压力
Pcr
筒体设计外压
P0
←←←←←←←←←←设加强圈-----设加强圈-----设加强圈
加强圈数量
n
第一道中间抗风圈，离罐体顶部的当量高度（m)
Hale Waihona Puke H1设计条件设计内压
P
设计外压
Po
储液比重
ρ
储罐内径
D
罐壁高度
H
腐蚀裕量
C2
基本风压
Wo
风压高度变化系数
fi
焊接接头系数（最底屈服强度 >390MPa, 底圈罐壁板取 0.85 ）
φ
拱顶半径
11.6 ≤ Rn ≤ 17.4
Rn
罐壁计算
1500 Pa 400 Pa
0.830 14.50 m 14.35 m 1.50 mm
1158 Pa 1683 Pa
1个 3.872 m 2.20 m 3.90 m 5.60 mm 7.744 m 13.697 m
7.50 mm 8 mm
大型立式油罐和大型储罐罐底的设计
大型立式油罐罐底设计探讨摘要：大型储罐已经成为石油化工装置和储运系统的重要组成部分，而储罐的安全在很大程度上又取决于储罐的设计。
由于储罐的罐底承受着来自各方巨大的压力，因此，罐底的设计是大罐设计的重要部分。
本文主要从罐底结构方面来介绍大型立式油罐罐底的设计，对大罐设计、施工和维修都有着重要的意义。
关键词：立式油罐罐底设计排版坡度储罐是一种用于储存液体、固体或气体的密封容器。
在工业中通常使用的是钢制储罐，钢制储罐是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，钢制储罐在国民经济发展中起着非常重要的作用。
根据储罐放置位置、存储介质、形状进行划分，其主要结构形式有：正圆锥形罐底；倒圆锥形罐底；倒偏锥形罐底；单面倾斜形罐底；阶梯式漏斗形罐底。
而大型立式油罐罐底多采用锥形罐底的形式。
1、罐底的结构形式和特点大型立式油罐罐底通常采用倒圆锥形罐底。
这种罐底及其基础成倒圆锥形。
中间低四周高，罐底坡度一般取2%—5%。
随排除污泥杂质，水分的要求高低而定。
在罐底中央焊有集液槽，沉降的污泥和存液集中与此，由弯管自上或由下引出排放。
这种罐底形式的特点如下：1）液体放净口处于罐底中央。
不管日后罐底如何变形，放净口总是处于罐底的最低点，这对排净沉降的杂质，水分，提高储存液体的质量十分有利。
2）因易于清洗，对于燃料油罐可以不再设置清扫孔。
3）倒圆锥形罐底可以增加储罐容量，储罐直径越大，罐底坡度越陡，可增加的容量越多。
4）因较少形成凹凸变形和较少沉积，可以改善罐底腐蚀状况。
5）罐底受力比较复杂，储罐基础设计，施工要求比正圆锥形罐底更加严格。
2、大型立式油罐罐底的设计要求大型立式油罐罐底是油罐重要的组成部分，其罐底除了承受油罐自身的重力外，还要受到储液的静力和基础沉降所产生的附加力等，罐底板边缘部分受力状况非常复杂，为保证油罐的功能性和安全性，罐底的设计上不容忽视。
经实测，罐底的径向应力σx和环应力σy 略向中心移动便迅速衰减。
立式常压储罐的设计探讨
2019,29(1)刘成军等立式常压储罐的设计探讨35立式常压储罐的设计探讨刘成军#周璇李惊琛中石油华东设计院有限公司青岛266071(要对储罐的高度、溢流保护、伴热盘管计算或设计等方面的问题进行探讨。
提储罐各段高度计算 的方法 。
介绍溢流保护系统 破虹吸管的设置方式，提供用于 破虹吸管内气相介 的计算公式。
分别对储罐常用的伴热型式及伴热介质的特点进行简介， 储罐向 热的热系数估算值及 侵没于储罐储存介质中的伴热盘 热系数经验值。
介绍伴热盘管设计步骤，指出当伴热盘 时， 用 组盘 联的方式 盘管内介 速和压降过大的问题。
伴热盘 只限于安装在罐底， 还可在罐体上分层安装，以获得更好的伴热效果。
关键词常压储罐溢流管破虹吸管蒸汽伴热盘管传热系数式常压储罐化工生产过程中广泛使用的储存设备，主要储存各种 、半成 产品等。
式压储罐 构可分 定顶罐、内浮顶罐、外浮罐。
储罐的高度、 保、伴热盘设计时需要重点考虑的内容，其设计合影响到储罐 、安、经地运行。
本文拟对储罐的高度、 保护、伴热盘 方面的设计及计算进行探讨。
之和。
H i :罐 罐 的包边 下沿与高高液位（HHLL )之间的高度。
文献1对于固定顶罐 规定为泡沫产生器下 罐 端的高度，当采用PC -4型、PC -8型、PC -16型泡沫产生器时, H #分别为0.213m 、0.240m 、0.303m ;对于外浮顶 罐，规定比与&之和为罐壁顶以下1.5m 〜1.6m ; 对于钢浮盘的内浮顶罐规定H1与H2之和为罐1储罐的高度计算储罐的容积作下可用有效容积、罐底部用于满足 吸入压 用于保护浮盘保留在罐内液体的 作容积以及罐 ；用于液体的膨胀或保护浮盘容积之和。
在设计储罐时，需对高度进行计算。
储罐的结构 见图1。
储罐的C 度为罐 C C 液位H1、C C位与高液位H2、高位 位H3、 位与位H4、 位与罐底板之间的高度H &以下0. 9m 〜1. 0m 。
常压立式储罐氮封系统设计与研究
154在石化企业液体物料常压存储过程中，储存介质的挥发损耗、氧化变质现象尤为常见。
不仅浪费资源，还有安全隐患和环境污染等问题。
根据GB50160-2008石化企业防火标准[1]、SH/T3007-2014储运罐区设计规范[2]的要求，对甲B 、乙A 类的可燃液体储罐，应设置氮气密封保护系统，通过调节氮气量使之填充顶部空间，节能降耗的同时，隔离油品与外界接触以起到保护作用。
1 氮封系统适用工况 氮气密封系统的应用主要取决于罐的类型和存储介质的性质。
常适用于以下几种工况[1、2]：（1）采用内浮顶罐或固定顶罐储存沸点在45℃下，或37.8℃时的饱和蒸气压>88KPa的甲B 类液体时，应设置氮气密封保护系统；（2）采用内浮顶储罐常压储存沸点≥45℃、或37.8℃时饱和蒸气压≤88KPa的甲B 、乙A 类液体时，可设置氮气密封保护系统；另，当有特殊要求而选择固定顶、低压储罐或容量≤100m 3的卧式储罐时，应设置氮气密封保护系统；（3）当常压存储I、II级毒性的甲B 、乙A 类液体时，应设置氮气密封保护系统；（4）储存介质与空气接触，易发生氧化、聚合等反应，常压储存时，应设置氮封保护系统；（5）储存介质具有水溶性，并对其含水量有严格要求，常压储存时，应设置氮封保护系统。
2 氮封系统方案2.1 压力控制设计方案 此方案基本原理为：氮气密封系统的设置，旨在控制罐内气体压力维持在300 Pa（G）上下。
当储罐内气体压力上升≥500 Pa（G）时，关停氮气控制阀，暂停氮气的补充；当内压力≤200 Pa （G）时，氮气控制阀将打开以补充氮气，防止吸进空气形成易燃气体。
值得注意的是，氮气操作压力宜为0.5~0.6 MPa [3]。
2.2 氧含量控制设计方案此方案基本原理为：氮气密封系统的设计，旨在控制罐内气相空间氧气浓度不超过5%，从而阻断可造成爆炸的助燃条件。
（1）在罐内设置氧气浓度监测器进行监控，将高报与氮气管路控制阀进行联锁设计。
常压立式储罐强度评价技术研究论文
图6—8校核查阅界面
6.4实例分析与对比
给定条件:10万m3的储罐,0=85.344m:H=19.5m;h=2.438m(壁板宽度):【盯】-21.13W;巾=1.0.V=1.0。
图6—5罐项强度校核界面
大庆石油学院工程硬士专业学位论文
在“罐顶强度校核”页面内,又包含三个子页如图6—5,单击“校核”按钮将会在当页显示出校核结果,单击“清空”按钮会将输入的数据清空,单击第二页“计算厚度”按钮会计算出加筋顶板的折算厚度,单击“话入左窗口”按钮将把计算出的结果带入左侧对应的文本框中,第三页列出了四例罐顶失稳的例子,双击页面会以w0RD文档显示。
大庆石油学院工程顿士专业学位论文
量的时间,又便于以后的维护。储罐修理规程的难点在于其翻页功能的实现, Memo,Richedit控件均不具备此功能,经与Memo控件配合,实现了此功能。
6.3操作使用说明
图6-2程序主界面
程序运行时将首先出现如图6—2的窗口,这是一些储罐的基本信息,请按提示输入,输入完成后,将出现程序的主功能窗口。
图6—3罐壁强度校核界面
在“罐壁强度校核”页面内,如图6—3,请按提示输入计算所要用到的一些数据,单击。下一步”按钮将会弹出罐壁校核窗口,单击“全部清空”按钮将会将以前输入的数据全部清空,单击“退出按钮”将会退出整个程序,罐壁校
在“储罐修理规程”页面内(如图6—6),列出的是国家石油和化学工业局2000年3月1日发布的‘立式圆筒形钢制焊接原储罐修理规程》,单击“上一页”或“下一页”可实现上下翻页。
囝6—6储罐修理规程界面
第七章立式储罐罐壁强度设计
第二节 罐壁钢板厚度设计 一、 几个基本知识点
1、 板 间 的 焊 接 方 式 纵 向 焊 缝 ： 对 接 （ 焊 缝 间 错 开 5 0 0 m m ） 环向焊缝：对接、搭接和混合式焊缝
浮顶罐罐壁环向焊缝必须是对接； 拱顶罐罐壁环向焊缝可选择任一种焊接方式。 2、 罐 壁 最 小 厚 度 对 于 油 罐 上 部 的 罐 壁 ，由 于 考 虑 到 安 装 和 使 用 的 稳 定 性 要 求 ，因 而 有 最 小厚度要求。 油 罐 的 稳 定 性 与 有 2.5 / D 1.5 关 ， 所 以 油 罐 越 大 （ D ）， 所 用 钢 板 的 最 小 厚 度 越 厚 （ s min ）。
a2
0
1
a2
2.1
h1
1.25 R0
1
其中a2 的算法见下面。
3、 第三圈及以上各圈壁厚的计算0i ai (i 3)
0i ai
精品文档
4、 ai (i 2) 的 计 算 ① 求 ai 的 初 值
ai0
D(H i 0.305 ) 2[ ]
② K 0i1 ； C K (K 1) ；
面 3圈壁板的计算厚度。
解 ： 1、 求 底 圈 板 的 计 算 壁 厚
01
( H 0 .305 ) D 2[ ]
9800 (18 .35 0.305 ) 60 2 210 .014 10 6 0 .9
28 .07 mm
01
1 . 06
0 . 703 H
D
H HD
[
]
2[
x 1 0 .925 m ， x 2 1 .264 m ， x 3 1 .04 m ； x min x 1 0 .925 m
a2
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立式常压储罐的设计研究
摘要：在石油化工工程中需要利用立式常压储罐进行物品的储存，因此其作
为储存是由原料、半成品与成品的设备。
下面将详细分析立式常压储罐的设计。
其中包括了储罐的高度、溢流保护以及伴热盘管计算或设计等方面出发，并且总
结出溢流保护系统中溢流管与破虹吸管的设置方法，保证其设计具有一定的科学
性与合理性。
关键字:常压储罐；立式；设计研究；
立式常压储罐根据结构特点可以将其分为固定顶罐、内浮顶罐以及外浮顶灌
三种。
在进行设计的过程中需要充分考虑其高度、溢流保护以及伴热盘管等内容。
一旦在设计的过程中出现问题，将会导致储罐的安全性得不到有效保障，进而将
会对当地的经济造成一定程度上的影响。
1.
立式常压储罐设计中的高度
储罐的容积主要的含义就是正常操作条件下可用的有效容积、罐底部需要满
足泵净正吸入压头或者用于保护浮盘等需要保留在馆内液体的最小操作容积以及
灌顶部用于液体的膨胀或者保护浮盘等所需容积之和。
所以在设计储罐的过程中
高是影响着容积的关键因素。
储罐的高度测量方式就是从罐壁顶部与高高液位，
高高液位与高液位、高液位与低液位，低液位与低低液位以及低低液位到罐底板
之间的高度相加。
在泡沫产生器下缘一直到罐壁顶端的高度，在无泡沫器产生的
过程中，其高为零。
但如果是浮顶罐，其高度为管壁顶管与设计的浮顶地面最高
位置之间的距离[1]。
在相关规定中明确规定了罐壁顶部与高高液位之间的高在0.45m或者1.5倍
的溢流口工程直径，可以选择两者之间存在的最大值。
如果是外浮顶罐，则罐壁
顶部与高高液位之间距离需要大于等于0.8m，如果是内浮顶罐，在储罐直径大于
等于十五米时，其罐壁顶部与高高液位之间距离也需要大于等于0.8m。
在储罐直
径小于十五米时，则罐壁顶部与高高液位需要将数值控制在大于等于0.6。
而对
于高高液位与高液位之间的距离，不管是固定顶罐还是浮顶罐都是规定其在十到
十五分钟储罐最大进液量折算高度与包括泡沫混合液层厚度与液体膨胀高度的安
全量之和，进过研究可以控制在0.3米左右。
1.
溢流保护
在出现突发以及意外情况时，如果储罐的进料量超出出料量，则罐内的液体
将会不断上升，最终直接到达罐顶，随之而来就是因为储罐因满罐憋压所以出现
胀罐破裂的事故。
为了可以杜绝这一危险事件的发生，应当利用自动防溢流保护
措施。
当液位仪表检测到储罐内液位高高时，就会按照预定的逻辑运算以及控制规
律关闭进料阀门，以免液位持续上升。
但是这样的方式需要投入大量的成本，如
果储存的介质为水类等无危害物质时，除此之外还可以采取溢流管方式进行保护。
在具体操作过程中，可以设置一个溢流口，其位置应当在罐壁位置较高的地方，
并且应当高于高高液位，一旦罐内的液体到达了溢流口的高度可以顺势淌出，以
免液位持续上升[2]。
其次，从溢流口到一直到罐外可以增加一段管线，将留出的
液体导向罐底部的安全位置，以免从溢流口中留出的液体出现飞溅，造成伤害事故。
最后，在前者的基础上海需要增加自溢流口内伸到罐底部的管线，其主要作
用就是如果罐内包含了可燃、有毒的气体或者充压氮气时，这些气体不能通过溢
流口扩散到大气中。
在设置该管线的过程中需要保证其不能深入至罐内的低低液位，同时还不能太靠近罐底，以免污泥等杂质堵塞住溢流口。
当储罐液位上升到
溢流管出现满流时，液位不再上升，罐内液体持续自溢，促使液位下降，但是并
不会下降到溢流口的最低点，在到达外溢流管最低点后就会停止，其作为虹吸现象，这一原理可以通过伯努利方程来解释。
在发生虹吸现象时，将会造成物料的
损失，并且污染环境，还会造成人身安全等事故。
为了避免上述现象发生，需要
在倒U型管道内设置破虹吸管，进而可以消除掉管道内存在的真空，以免出现虹吸。
1.
储罐伴热
3.1伴热形式以及伴热的介质分析
储罐伴热形式主要包括了外盘管与内盘管两种形式。
内伴热盘管的特为传热
效率较高，并且结构简单，可以适应容器的形状，在储罐内介质粘度比较比较大，但是没有腐蚀性的过程中，可以采取内盘管。
在储罐内介质为酸、碱或者其他具
有强腐蚀性的物料时，应当利用外盘管的方式。
根据储罐加热源存在着一定的差异，储罐伴热介质主要包括了蒸汽、热水以
及导热油以及电等多种形式。
在运用热水以及导热油进行伴热的过程中，应当为
止配置对应的热水或者导热油循环系统。
而运用电伴热的过程中，其耗电量比较高，出现故障时无法发现存在的缺点。
幼儿蒸汽伴热具有取用方便并且冷凝潜热
大以及温度易于调节等优点，所以应用的范围也更加广泛。
3.2伴热盘管设计
伴热盘管的长度主要进行科学的控制，不能过长，不然将会导致盘管内伴热
介质的压降提升，同时还会使其出口侧温度大幅度的下降，进而提升了伴热管传
热面积。
在利用蒸汽作为伴热介质的过程中，可能会发生不凝性气体具体在过长
的盘管上无法排出，将会导致冷凝效果并不理想。
所以在所需的传热面积较大时，伴热盘管过程使，可以利用若干盘管并联的手段来优化。
伴热盘管并不只限于安装在罐底，应当采取分层安装的方式，以使盘管内伴
热介质更加均匀散热。
还需要根据储罐的直径不同，对其长度进行科学合理的设
计[3]。
4.结束语
根据上述文章叙述，全面分析了立式常压储罐设计的主要因素，其中包括了
高度、溢流保护以及储罐伴热等。
在特殊情况下，还可以增加一些工艺所要求的
储罐高度，除了装置原料水罐除外储存酸性水原料的作用外，还应当具有涂油的
作用，在装置运行过程中，合理计算原料水罐高度，并且将分油层高度加上。
除
此之外，在设计伴热盘管的过程中，不能过长，如果流速较高可以利用若干组盘
管并联来解决压降过大问题，并且需要合理安排伴热盘管的位置，并不是只局限在罐底，可以分成安装，保证散热均匀，具有一定的高效性。
参考文献：
[1]赵明.可燃液体立式常压储罐消防冷却水系统设计分析[J].化工设计通讯,2021,47(10):98-99.
[2]刘成军,周璇,李倞琛.立式常压储罐的设计探讨[J].化工设
计,2019,29(01):35-39+1-2.
[3]闫志刚.浅谈可燃液体立式常压储罐消防冷却水系统设计[J].山西化工,2018,38(04):141-144.。