浅谈液化烃罐区卧式储罐的设计

马宗萌(天津海成能源工程技术有限公司,天津 300392)

近年来，我国经济持续高速增长，全社会各行各业对能源的需求增长很快，还有汽车保有量也呈现爆炸式增长。石化产业尤其是汽油、柴油相关的MTBE、芳构化、异构化、异丁烷脱氢等装置不仅国有炼化石化企业在新建装置，一些实力稍弱的合资，民资企业也大规模饿的扩大生产。液化烃类是重要的原料和产品。

目前国内的石油液化烃储存方式主要为常温压力液态储存，所用容器主要为球罐及卧罐。球罐耐压高，容量大，是今后发展的趋势；卧罐由于其形状的影响，容量不大，一般以2-200m3为主。卧罐的优势是成本低，装置规模比较小一点的企业，有时会有不同原料及产品的储存需求，单体容积小的卧罐比较灵活。

在液化烃储罐中比较常见的200m3储罐，我就以我们设计院设计的MTBE装置中液化烃罐区的200m3丙烷储罐为例，讲一下其设计。

1 设计参数

首先，了解下丙烷储罐的设计参数：设备直径3800mm，圆筒长度为16.3m，工作压力1.62MPa，工作温度：常温，盛装介质：丙烷，容积：200m3，设备结构形式：卧式150°包角双鞍座支承。

确定本设备的设计、制造、检验和验收应符合GB150.1-150.4-2011《压力容器》和NB/T47042-2014《卧式容器》的要求，设备的设计、制造、安装、改造、维修、使用、检验检测应接受TS⁃GR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的监察。

2 设计压力确定

固容规规定3.9.3：常温储存液化石油气压力容器规定温度下的工作压力，按照不低于50℃时混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定，查丙烷特性得，50℃时丙烷的饱和蒸汽压为17.001大气压（绝压）即1.62MPaG。安全阀的整定压力由储运专业根据整个系统考虑，确定为1.7MpG。根据GB150.1-2011的规定，本设备的设计压力定为1.8MPa。

3 设计温度确定

丙烷饱和蒸汽压1.8MPaG对应的温度为55℃，即为本设备的设计温度。

4 选材

根据固容规规定，介质丙烷为液化气体，易爆介质,其pV=32.4x104MPa*L>5x104MPa*L。故该卧罐划类为第Ⅲ类，为中压储存容器。因为装置采购的原料中H2S含量很低，主要受压元件定为GB713-2014Q345R热轧钢板，GB9948-2013 20#正火无缝钢管，NB/T47008-2010 16MnⅢ锻件。A、B类焊接接头进行100%RT检测，Ⅱ级为合；焊接接头系数取1.0。

需要注意一点：固容规3.10(2)规定：设计常温储存容器时，应当充分考虑在正常工作状态下大气环境温度对容器壳体金属温度的影响，其最低设计金属温度不得高于历年来月平均最低气温的最低值。该数值我国寒冷地区能达到-20℃一下，比如大庆为-26.3℃。

当环境温度低于-20℃时，容器内丙烷的饱和蒸汽压也下降至原设计压力的10%以下：-20℃饱和蒸汽压0.143MPaG，-30℃饱和蒸汽压0.066MPaG。由于压力降低，容器的总体薄膜应力也降低，属于GB150.3-2011附录E中的低温低应力工况。设计温度可以按加50℃选择材料。大庆为23.7℃，故选材可按常温容器选材，不必采用低温钢。

5 安全阀

丙烷的饱和蒸汽压伴随着温度的升高而增大，液体膨胀比较强，所以要严格控制储罐不能超温，还有装量系数不能太大，要保留适当的气相空间，防止温度升高导致的压力剧增。固容规3.13规定装量系数不得大于0.95，设计中取值0.9。

安全阀最大泄放量的计算按GB150.1-2011附录B的计算方法。选型：丙烷储罐因为介质为液化气体、易爆，选用弹簧封闭全启式安全阀。另说明一点，容积大于等于100m3的液化石油气储罐应设置两个或两个以上的安全阀，且应采用同一型号和规格，其中至少一个备用。

6 风险评估

压力容器事故的主要原因是受压元件的失效。由于压力容器本身具有的爆炸能量，以及所含介质外泄可能导致的次生灾害，都会危害容器附近的人员和设施。

固容规和GB150.1-2011引入设计阶段的风险评估要求，对高参数，高危险性的Ⅲ类压力容器开始进入基于失效模式的设计和风险控制的工作，目的在于在设计阶段全面分析压力容器可能出现的失效模式，更可靠地进行设计，保障压力容器的本质安全，对于压力容器安全管理人员和作业人员进行安全控制具有重要的辅助作用。

7 结语

本文以丙烷储罐为例介绍了压力容器的设计。其设计中安全应该是放在第一位的，应当充分考虑在使用过程中可能出现的失效模式，保证安全生产，通过合理选材,改进结构设计、优化制造工艺等措施,控制与降低压力容器在使用过程中的风险。

[1]国家质量监督检验检疫总局，TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程[S]，北京：新华出版社，2009.

[2]GB150.1-4-2011压力容器[S]，北京，中国标准出版社，2012.

[3]邵金玲.液化气储罐设计探讨，石油化工设备，1999年第4期，37-38.

[4]陶善等.液化石油气储罐设计风险评估分析，广州化工，2011年13期，201-203.