低温储存储罐设计基础

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低温储存储罐设计基础金 国强

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SSEC 2006-7-18

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内容

1 基础知识 2 常压低温储存储罐的主要相关标准与分 类 3 低温储罐的设计条件 4 设计载荷 5 低温储罐的材料 6 结构简介 7 防火要求及布置2

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基础知识

1.1 低温储存储罐的概念 一般可以定义为在环境温度下，常压、低温 储存液态烃的储罐，或者 GB50160-92(1999 版)石油化工企业设计防火规范所划分的称之为 全冷冻式液化烃储罐，通常也俗称为“冷罐”, 其特征是储存压力为常压、储存温度在液化烃的 沸点以下。

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1.2 常压与低温的一般界限 1) 常压 ~15kPa G (一般) (有一种真空绝热的双壁金属储罐,设计压力在 0.1MPa G 以上,其储存温度比常压下的液化烃沸 点略高,按GB50180-92定义，可以称之为半冷 冻式液化烃储罐，按NFPA 59A 定义，属于 ASME压力容器规范控制的容器范畴。这次讲课， 不包括此内容。)

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2) 低温

几种液态烃常压的沸点沸点(@760mmHg)0C -161.5 -88.3 -103.9 -42.17

低温储存物料 1 2 3 4 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷

56 7

丙烯正/异丁烷 LNG

-47.7-0.5/-11.73 ~ -1625

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1.3 几种液态烃的其他重要物理性质低温 储存物料 临界温度 0C 临界压力 MPa A 爆炸极限 V%

1 2 34 5 6 7

甲烷 乙烷 乙烯丙烷 丙烯 正/异丁烷 LNG

-82.1 32.27 9.996.81 91.89

4.54 4.73 9.94.12 4.45

5.3/14 3.2/12.5 3.05/28.62.4/9.5 2.0/11 1.6/8.5 5.3/14*6

152.01/134 58.12/58.12 .98 ~ 82* ~4.53*

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1.4 几种性质定义

1) 临界温度 某种气体，当气体超过一定温度时，无论加 多大压力都不能使其液化，这一温度称为该气 体的临界温度。 2) 临界压力 在某气体的临界温度时，给气体加压使其液 化所需的最低压力，称为该气体的临界压力。

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3) 爆炸极限 可燃气体，无空气参与就不会燃烧。即使有空 气而不在与空气的混合比例范围之内也不会引 起燃烧。将能引起燃烧的混合比例范围，用燃 烧气体与空气的体积百分比% 表示称为燃烧范 围。 在燃烧范围内引起爆炸的范围称为爆炸范围。 燃烧范围与爆炸范围几乎相同。 A 可燃气体在空气中刚刚维持火焰蔓延的最低 浓度称为气体的爆炸下限。 B 可燃气体在空气中足以使火焰蔓延的最高 浓度称为气体的爆炸上限。8

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1.5 液态烃的火灾危险性分类 1) 液态烃的气化气体 属可燃气体，上表所列的液态烃由于空气 混合物的辨证下限均 <10%, 因此属甲类 可燃气体。 2) 液态烃 上表所列液态烃，由于其在150C时 的饱和蒸气压均 >0.1MPa, 因此属 于甲A类. 3) 火灾危险性分类类别，是工厂布置、 建筑等防火设计的主要依据。9

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常压低温储存储罐的 主要相关标准与分

类

2.1 标准 1) API 620_1996, 大型、低压焊接储罐设计与建造标准 (Design and Construction Large, Welded, Low-Pressure Storage Tanks.) API 620_1996(附录Q), 液态烃气体低压储存储罐 (Low-Pressure Storage Tanks for Liquefied Hydrocarbon Gases)10

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2) BS 7777_1997, 立式平底圆筒型低温储罐标准 (Flat-bottomed, vertical, cylindrical storage tanks for low temperature service) 3) NFPA 59A_2001, 液化天然气(LNG)生产、储存、装卸标准 (Standard for the Production, Storage and Handling Liquefied Natural Gas (LNG) 4) GB 50160_92 (1999年版) 石油化工企业设计防火规范 5)GB 50183_2004 石油天然气工程设计防火规范11

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2.2 主要标准规范简介 1) API 620_1996,附录Q 是目前低温储罐的材料、设计与建造的标 准依据，国内尚无相应标准。 适用于单壁保冷与双壁的冷冻罐。 温度适用于 -51~ -1680C(-60~ -2700F) 范围，可满足LNG、液态乙烯等上述 液态烃的 设计要求。

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2) BS 7777_1997, 标准由三部分组成： (1)第1部分 设计、建造、安装与操作一般准则 (Part 1,Guide to general provisions applying for design, construction, installation and operation). (2)第2部分 储存温度-1650C以上液化气的单包容、双包 容和全包容金属储罐的设计与建造规定 (Part 2, Specification for the design and construction of single, double and full containment metal tanks for the storage of liquefied gas at temperatures down to -1650C.

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(3)第3部分 预应力混凝土与钢筋混凝土储罐及其基础的设 计与建造推荐性规定；以及储罐绝热、寸里与 储罐涂层的设计与安装推荐性规定 (Part3, Recommendation for the design and construction of pre-stressed and reinforced concrete tanks and tank foundations, and for the design and installation of tank insulation, tank liners and tank coatings)

是目前常压低温液态烃储罐分类的主要依据标 准 比API 620 附录Q 与 NFPA 59A更具体化

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3)NFPA 59A_2001

是世界上LNG液化、储存与装卸工程设计中应用 最广，最全面并最有权威性的一部防火设计规 范。 1971年初版，已经有35年历史，目前已经第8 版，2006版也即将发布。 国内所建LNG基地生产型装置、LNG调峰站，大 型LNG接收终端均以该标准作为设计的主导标 准。 主要内容有：15

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绪论 LNG站场的厂址选择和布置 工艺设备 固定式LNG储罐 气化设备 配管系统及部件 仪表与电气设施 LNG与冷剂的输送 防火、安全与保安 采用固定式ASME储罐的补充规定 操作、维护与人员培训16