第一章 工艺设计参数的确定液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。
取其大致比例如下：表一 组成成分 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙炔 各成分百分比0.012.2549.323.4821.963.791.190.02对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下：表二，各温度下各组分的饱和蒸气压力 温度，℃ 饱和蒸汽压力，MPa异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙炔 -25 0 1.3 0.2 0.06 0.04 0.025 0.007 0 -20 0 1.38 0.27 0.075 0.048 0.03 0.009 0 0 0 2.355 0.466 0.153 0.102 0.034 0.024 0 20 0 3.721 0.833 0.294 0.205 0.076 0.058 0 5071.7440.670.50.20.160.00111、设计温度根据本设计工艺要求，使用地点为太原市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-20—48℃，介质为易燃易爆的气体。
从表中我们可以明显看出,温度从50℃降到-25℃时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。
由上述条件选择危险温度为设计温度。
为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。
所以，取最高设计温度t=50℃，最低设计温度t=﹣25℃。
根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50℃为设计温度。
1、设计压力该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存。
工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。
因此，不需要设保温层。
根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如表三：表三，各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压温度, ℃饱和蒸气分压, MPa异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戍烷 正戍烷乙烯 -25 0 0.029 0.0946 0.014 0.0088 0.00095 0.000083 0 -20 0 0.031 0.127 0.0176 0.0105 0.00114 0.000109 0 0 0 0.053 0.2204 0.0359 0.0224 0.00129 0.000256 0 20 0 0.084 0.394 0.069 0.045 0.00288 0.00063 0 500 0.158 0.0825 0.1573 0.1098 0.007580.0019 0有上述分压可计算再设计温度t=50℃时，总的高和蒸汽压力P=in i i py ∑81===0.01%×0+2.25%×7+47.3%×1.744+23.48%×0.67+21.96%×0.5+3.79%×0.2+1.19%×0.16+0.02%×0.0011=1.25901 MPa因为：P异丁烷（0.2）<P液化气(1.25901)<P丙烷（1.744）当液化石油气在50℃时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在50℃时的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，则取50℃时丙烷的饱和蒸汽压力作为设计压力。
对于设置有安全泄放装置的储罐，设计压力应为 1.05~1.1倍的最高工作压力。
所以有Pc=1.1*1.744=1.9184MPa。
3、设计储量参考相关文件，取石油液化气的密度为500Kg/m3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为：W=øVρt=0.9×25.4874×500=11469.33 t二、机械设计筒体和封头的设计：对于承受内压，且设计压力P c=1.9184MPa<4MPa的压力容器，根据化工工艺设计手册（下）常用设备系列，采用卧式椭圆形封头容器。
筒体和封头的选形a、筒体设计：为了有效的提高筒体的刚性，一般取L/D=3~6，为方便设计，此处取L/D=4 ①。
所以2542=LDπ②。
由①②连解得：D=2.122m=2122mm 。
圆整得D=2000mm，根据公称容积V N=25m3，查化工工艺设计手册（下）中的推荐尺寸，取筒体尺寸D N=2000mm，L=7400mm。
L/D=3.7∈（3,6），满足结构要求。
b、封头设计：因为封头与筒体配套使用，所以D N=2000mm。
根据TB/4746-2000查得封头尺寸如下：表四公称直径D N(m) 总深度H(m) 内表面积A(m) 容积V(m3) 2000 525 4.493 1.1257则V计=2V封+πD2L/4=2×1.1257+（3.14×22×7.4）/4=25.4874m3>25m3 且比较接近，所以结构设计合理。
封头的形状及尺寸如图：图A三、设备的结构设计1、计算压力P c：液柱静压力：根据设计为卧式储罐，所以储存液体最大高度h max≤D=2000mm。
P静（max）=ρgh max≤ρgD=500×9.8×2=9.8×103 kp a%5%511.0%100109184.1108.9/63max <=×××=c P P ）静（ 则P 静可以忽略不记。
2、圆筒厚度的设计：根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-20~48℃，最高工作压力等条件，由JB 7421-2005选用Q345R 为筒体材料，适用温度为-20~250℃。
根据GB150，初选厚度为6~25mm ，最低冲击试验温度为-20℃，热轧处理。
根据GB150查得Q345R 钢在厚度为3~16mm ，使用温度为-20~48℃时的许用应力[σ]=189MP a 。
∴ δ=342.119184.1_9.0189220009184.1Φ_]σ[2=×××=c t i c P D P mm>3mm∵ 对于Q345R ，需满足腐蚀裕度C 2≥1mm ，取C 2=2mm ，C 1=0.8mm 。
∴ δd =δ+C 2=11.342+2=13.342mm ， δn =δd +C 1+Δ=13.342+0.8+Δ=15mmQ345R 属于普通碳素钢，查工艺设计手册（下）中的板材规范，选择厚度 δ=16mm 的钢板，重量为125.6kg/m 2 。
∴ δe =16-0.8-2=13.2 mm 3、椭圆封头厚度的设计：为了得到良好的焊接工艺，封头材料的选择同筒体设计。
∴ δ=9184.15.0_9.0189220009184.15.0_][2××××=c ti c P D P σ=11.31 mm 同理，选取C 2=2 mm ，C 1=0.8 mm 。
∴ δn =δ+C 1+C 2+Δ=11.31+0.8+2=15 mm跟筒体一样，选择厚度为16mm 的Q345R 为材料冲压成型。
∴ δe =16-0.8-2=13.2 mm 4、容器法兰的设计查JB/T 4700-4707—2000《压力容器法兰》， 根据储罐公称直径D N =2000mm ，公称压力P N =2.5MPa ，查表1 法兰分类及参数表，选取长颈对焊法兰，标准号为JB/T 4703，密封面为凹凸面密封。
根据介质有一定的腐蚀能力，选用法兰材料（锻件）为16Mn ，查表7 长颈法兰适用材料及最大许用工作压力，可知：16Mn 法兰在公称压力P N =2.5MPa 、工作温度为 -20~200℃事的最大许用工作压力为2.5MPa ,能满足使用要求。
由B/T 4700-4707—2000《压力容器法兰》，长颈对焊法兰尺寸表1查得法兰尺寸如下表5：表5PN=2.5MPa 是长颈对焊法兰的尺寸 公称直径DN ，mm法兰，mm螺柱对接筒体DD1D2D3D4δHAδ1δ2Rd规格 数量 最小厚度δ0，mm 2000 2250 2180 2129 210210144 154 64 28 42 18 39M6 249 6 36 84.1 压力容器法兰垫片的选择储罐盛装液化石油气，根据介质性质选择耐油石棉橡胶垫片，其结构尺寸如下表6：表6 容器法兰用垫片公称压力PN，MPa 2.5公称直径DN，mm D d2000 2108 20484.2 连接螺柱设计对于JB/T 4700-4707—2000《压力容器法兰》中的长颈对焊法兰连接，选用等长双头螺柱连接。
其型式与尺寸按图B和表7的规定。
图B （A）型螺柱5、鞍座选型和结构设计a、鞍座选型该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为-20~48℃，按JB/T 4731-2005 表5-1选择鞍座材料为16MnR，使用温度为-20~250℃，许用应力为[σ]sa= 170MPa。
估算鞍座的负荷：计算储罐总重量m=m1+2m2+m3+m4 。
m1 为筒体质量：对于16MnR普通碳素钢，取ρ=7.85×103kg/m3∴m1=πDLδ×ρ=3.14×2×7.4×16×10-3×7.85×103=5107.275 kg m2为单个封头的质量：查标准JB/T 4746-2002 《钢制压力容器用封头》中标B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知m2=485.8kg 。
m3为充液质量：ρ液化石油气<ρ水故m3（max）=ρ水×V=1000V=1000（π/4×22×7.4+2×1.1257）=25596 kg 。
为附件质量：选取人孔后，查得人孔质量为302 kg，其他接管质量总和估为400 kg。
综上述：总质量m=m1+2m2+m3+m=5107.273+2×485.8+25596+702=32376.873 ≈32377 kg。
∴每个鞍座承受的重量为G/2=mg / 2=32377×10/2=161.885 kN由此查JB 4712.1-2007 容器支座。
选取轻型，焊制BI，包角为120°，有垫板的鞍座.，筋板数为4。
查JB 4712.1-2007表6得鞍座尺寸如表5，示意图如图B。
表5：鞍座支座结构尺寸公称直径D N2000 腹板δ210垫板b4430允许载荷Q/kN 300筋板l3330 δ410鞍座高度h 250 b2190 e 80底板l11420 b3260 螺栓间距l21260 b1220 δ38 螺孔/孔长D/l 160 δ112 弧长2330 重量kg 174.2 鞍座位置的确定因为当外伸长度A=0.207L时因为当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中国现行标准JB 4731《钢制卧式容器》规定A ≤0.2L=0.2（L+2h ），A 最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。