I 2.5m3立式环氧乙烷储罐设计及安全 摘要 环氧乙烷是一种易燃，高度危害的有机化合物，对其储存运输等需注意。环氧乙烷储罐的设计需要很高的安全要求。本文设计了一个2.5立方环氧乙烷立式储罐，其公称压力为0.8MPa，公称容积为2.5m3。筒体公称直径为1200mm，壁厚为6mm。封头厚度为6mm，并对筒体和封头进行了压力试验校核。对人孔进行了开孔补强，补强圈厚度为6mm。选择安全阀型号为A42H-1.6P，并进行了校核，结果符合要求。选择支座类型为腿式A4-1100。
关键词：环氧乙烷，立式储罐，安全设计 II
目录 1 前言 ................................................................... 1 2 结构设计 .............................................................. 2 2.1 结构设计 .......................................................... 2 2.2 筒体直径与高度的确定 .............................................. 2
3 强度计算 .............................................................. 4 3.1 筒体壁厚设计 ...................................................... 4 3.2 封头壁厚设计 ...................................................... 7 3.3 开孔补强 .......................................................... 7
4 零部件选择 ........................................................... 12 4.1 支座选择 ......................................................... 12 4.2 安全阀选型 ....................................................... 13
5 安全技术要求 ......................................................... 16 5.1 设计 ............................................................. 16 5.2 制造、安装 ....................................................... 17 5.3 使用、维护与保养 ................................................. 19 5.4 定期检验 ......................................................... 20
6 总结 .................................................................. 22
参考文献 ............................................................... 23 III 2.5 m3立式环氧乙烷储罐设计及安全 1 1 前言 环氧乙烷是一种工业上重要的有机化合物，易燃，高度危害，不易长途运输，因此有强烈的地域性。其20摄氏度饱和蒸气压为145.91KPa，闪点一般小于-17.8摄氏度，引燃温度为429℃，爆炸下限为3.0%。 基于环氧乙烷的易燃性和高度危害性，一旦其发生泄露或是其他状况，很有可能造成危险性事故。所以环氧乙烷储罐的设计是很有必要的。其意义就在于保证环氧乙烷储存和运输的安全性，避免或减少事故的发生，并减少可能由此带来的经济损失。 本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔补强、接管、管法兰进行了选择和设计。 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，主要有： GB150 钢制压力容器 压力容器安全技术监察规程 JBT 4736-2002 补强圈 JBT 4746-2002 钢制压力容器用封头 HG 20595-97 带颈对焊钢制管法兰。 JBT 4712-2007 容器支座 设计流程包括： 完成罐体和封头的强度计算；选择支座、法兰及密封面结构形式；完成人孔（或手孔）校核计算；完成安全附件的选型与核对；从设计、制造安装、使用管理和维护方面提出储罐的安全技术要求，提出定期检验要求和对缺陷检查与处理的方法；完成强度计算书、安全附件选型及安全技术。 2.5 m3立式环氧乙烷储罐设计及安全 2 2 结构设计 2.1 结构设计 本设计主体设备为2.5m³的环氧乙烷储罐。容器按其形状可分为：方形容器、矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）[1]。方形和矩形容器大多在很小设计体积时才采用，但其承受压力较小而且使用材料较多；而球形容器虽然承受能力很强且节省材料，但是制造工艺较难且安装不方便；相对而言圆筒形储罐，制造容易，耗材少，安装内件方便，而且承压能力较好，总体考虑下最为合适我们所设计的储罐是圆筒形储罐。 本设计的储罐容积并不大，卧式和立式皆可，立式储罐由于是垂直放置的，所以占地面积较小，节省土地资源。立式储罐上带有液位计，可以使相关人员在外部就可以简单方便的看到内部物质的含量。基于空间不够及其他考虑，我们最终决定采用立式储罐。 法兰根据HG20592《钢制法兰、垫片、紧固件》。法兰连接密封可靠、强度足够且应用广泛。在法兰的选择上，压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。对焊法兰具有厚度更大的颈，进一步增大了刚性,在承压方面有着更好的性能，也能适应更大范围的工作温度[2]。综上所述，选用带颈对焊法兰。 支座的选择方面，参照JBT 4712-2007 《容器支座》。立式容器支座常可分为耳式，支承式，腿式和裙式座。耳式支座结构简单轻便，但在支座与壳体的连接处，器壁常常要承受很大的局部载荷；支撑式支座和腿式多用于高度不大，重量较轻的中小型立式容器上；裙式支座用于高大的立式容器，如塔器等[3]。对2.5m3立式储罐，选用支撑式和腿式皆可，介于腿式支座使用高度范围大，底部空间大的优点，这里选择腿式支座。 本储罐所用材料均选用0Cr18Ni9.
2.2 筒体直径与高度的确定 筒体公称直径由式（2-1）确定： LDVi24 （2-1
其中iD—筒体公称直径，mm； L—筒体长度，mm；
对于立式容器，高径比5.2~2.1DiL，总容积相对误差应<5%. 一般来说，公称容积小时，取较小的高径比， 这里已知总容积为2.5m3，那么取5.1iDL进行计算： 2.5 m3立式环氧乙烷储罐设计及安全 3 35.24mHDiV
得Di=1285mm，圆整至1200mm，则H=1800mm。 根据《钢制压力容器用封头》JB/T4746-2002 封头容积由表2.1查得 表2.1 椭圆封头标准 公称直径DN/mm 总深度H/mm 直边高度h/mm 内表面积A/m2 容积V/m3 1200 325 25 1.6552 0.2545 校核：
3254.22.18.142545.022mVVV
筒体封 相对误差：
5%%6.1%1005.25.254.2E 满足要求。 那么，mmLmmDi1800,1200 所以，此圆筒形储罐直径为1200mm，高度为1800mm。 2.5 m3立式环氧乙烷储罐设计及安全 4 3 强度计算 3.1 筒体壁厚设计 3.1.1 确定设计参数 设计压力p=0.8MPa; 计算压力pc=0.7MPa; 设计温度t=60℃;
焊接接头系数1; 腐蚀裕量C2=1.0mm。
3.1.2 筒体壁厚的确定 0Cr18Ni9的壁厚及相关许用应力表3.1： 表3.1 钢板许用应力 钢号 钢板 标准 使用 状态 厚度/mm 在下列温度(℃)下的许用应力(MPa) ≤20 100 150 200 250 0Cr18Ni9 GB4237 固溶 2～60 137 114 103 96 90 取壁厚（2～60）mm，则许用应力[]t=114MPa， 筒体计算厚度按式（3-1）计算：
mmCpDpctic23.518.01114212008.022 (3-1)
式中 cp——设计压力，MPa； iD——筒体公称直径，mm； t——使用温度下的许用应力，MPa；
2C—腐蚀余量，mm；
筒体设计厚度按式（3-2）计算：
1Cd （3-2）
其中d—筒体设计厚度，mm；