液化石油气卧式储罐的设计探讨

摘 要：本篇论文简要论述了液化石油气卧式储罐的风险评估，分析了压力容器的危险性，阐明了液化石油气的危害性，概括讲解了液化石油气卧式储罐的设计和相关的使用问题。并介绍了DN3200X11300类型的液化石油气卧式储罐的简要概况。

关键词：液化石油气 风险评估 简要概况 设计探讨

中图分类号：U47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0094-01

改革开放以来，我国的石油行业迅猛发展，其中价格低廉、资源丰富、污染较小的液化石油气成为了广泛应用的能源。但是，由于液化石油气储罐中存在的H2S应力腐蚀以及焊缝缺陷等问题多次引发了安全事故，为了保证它的安全运行，必须从设计、使用、制造和维护等方面实行严格的要求，本论文结合了DN3200X11300规格的液化石油气卧式储罐的设计，具体探讨了液化石油气卧式储罐在设计中的材料选择、参数确定、结构设计、技术要求等，有效避免液化石油气的危害是液化石油气储罐设计中的关键问题。

1 液化石油气储罐风险评估

自二战结束以来，液化石油气的应用已经长达数十年。事故频发使得液化石油气的储罐风险评估越来越受到关注。所谓的风险评估就是将事故预测、事故预防、控制技术结合起来进行一系列的分析，有效地降低财产损失和人员伤亡。液化石油气的危险分析主要有以下几个方面。

1.1 液化石油气理化特征

液化石油气的主要成分是丙烯、丙烷、丁烯、丁烷等碳三、碳四的物质，都是易燃易爆的气体，易引发爆炸现象。液化石油气的闪点为-74 ℃，引燃温度处于426 ℃到537 ℃之间，爆炸极限在1.5%～9.5%范围内，主要的用途就是作为燃料。因为液化石油气中贮存了少量的硫化物，其腐蚀性会破坏储罐的内壁，导致焊缝或是穿孔，进而导致泄露事故，造成人员伤亡和财产损失。

1.2 液化石油气的危险危害特性

根据液化石油气的理化特性，分析出了液化石油气可能带来的危险危害，主要总结为以下几个方面：第一方面，液化石油气的闪点比较低，最小引燃能量小，爆炸的极限就很容易达到，火灾爆炸的隐患就很大。第二方面，液化石油气的成分存在毒性，一旦发生泄漏就很可能引发现场人员急性中毒。第三方面，液化石油气具有极高的燃烧值，如果发生爆炸，引起了火灾，火势就会又猛又大，并且产生热辐射，很可能进一步引燃周围易燃物质，形成连环爆炸。基于对液化石油气危险特性的分析，液化石油气中贮存的H2S应力腐蚀对液化石油气储罐安全问题的影响相对较大，下面我们主要探讨一下在液化石油气储罐设计过程中对于H2S应力腐蚀问题的处理

2 H2S应力腐蚀危害及相关设计

2.1 应力腐蚀特征

应力腐蚀破裂指的是金属在应力以及腐蚀的共同作用下引发的破裂。腐蚀是始终存在的，当应力也开始出现，就很容易发生破裂，造成灾难性的事故。应力主要包括了外加载荷作用、热应力、冷热加工和焊接残力等

2.2 应力腐蚀机理

在湿H2S的环境中，刚才与H2S发生反应产生了氢原子，渗透到钢材中，产生了氢鼓泡，导致开裂，加大钢的脆性，在拉应力的作用下使硫化物应力腐蚀性开裂。最常见的就是H2S环境和应力共同作用在管内壁或者焊接处产生压力腐蚀，导致表面开裂。

2.3 降低压力腐蚀的设计

液化石油气储罐中的介质通常是经过催化裂化的化学工艺获得的液化石油气，一般含有H2S、水分和一定的氰化物。在这样敏感的环境中，H2S腐蚀开裂十分常见。在液化石油气卧式储罐中，采用了更加科学的设计，保证储罐的安全。在选材上，选择了敏感性较低的素材Q345R，材料的抗应力腐蚀能力强。在技术上，严格控制材料质量，降低裂缝、分层和夹杂的存在。在结构设计上，避免应力集中，采用焊接接头的形式，常见的有接管内伸倒圆。最后，要对易发生湿H2S应力腐蚀的容器进行热处理，焊后的热处理温度要尽量按标准取上限。了解了液化石油气卧式储罐的风险分析，出现故障的原因，和事故防范的相关技术，我们现在就针对一种规格的液化石油气卧式储罐，对液化石油气卧式储罐的技术设计和使用安全进行详尽的说明。

3 DN3200X11300规格的液化石油气卧式储罐

在液化石油气最常见的卧式储罐中，最为常见的就是DN3200X11300规格，我们就以这种储罐为例，对卧式储罐的设计进行详细的分析。

3.1 设计参数

首先，来了解卧式储罐的设计参数：我们本次采用的储罐设计规格和名称是DN3200X11300液化石油气卧式储罐，根据设备的类型，确定出设计压力为1.77 MPa，温度为50℃，介质就是液化石油气并且具有易燃易爆的特性，主要的材料是Q345R，16MnII。在液化石油气储罐的使用过程中，为保证安全，必须要设计好操作的条件参数。工作压力为1.62 MPa，工作温度是常温就可以，介质的装料系数应该不高于0.9。

3.2 压力确定

在液化石油气卧式储罐的设计过程中，必须要保证压力的科学设计，因为液化石油气的主要成分是丁烷和丙烷等有机混合物。所以要按照《固定式压力容器安全技术监察规程》进行设计，在常温的储罐中，温度不低于50 ℃的情况下，工作压力按照实际的饱和蒸汽压确定。在设计图样上要注明对应压力和限定组分。

3.3 装量确定

在液化石油气的平衡状态下，饱和蒸汽压伴随着温度的升高增大，液体的膨胀也较强，所以，在储罐装量系数的确定过程中，必须要保留适当的气相空间，防止温度升高导致的压力剧增。最后要确定出充装量。液化石油气储罐内的充装量会直接关系到容器在正常条件下的工作压力，关系到了容器的基础设计和使用安全。所以充装量的确定是设计过程中的重要事项。通用的液化石油气储存量的计算公式为：W=￠VPt。其中，W是储存量，￠为装料系数，V为容积。

3.4 焊接接头系数确定

焊接接头的系数一般是根据受压元件焊接接头的型式和无损检测长度的比例来确定的。双面焊的焊接接头还有相当于双面焊的一部分全焊透接头是100%无损检测为：￠=1.00。焊接接头的系数确定也是液化石油气卧式储罐设计中的关键程序。

4 结语

液化石油气作为特殊能源，在储存的过程中必须要保证安全性，通常采取了液化石油气的卧式储罐，在设计的过程中，必须要严格地按照JB/T4731-2005的《钢制卧式容器》以及TSG R0004-2009的《固定式压力容器相关安全技术的监察规程》的执行标准和有关规定，充分地考虑储罐在使用过程中可能出现的各种问题，在设计上，尽可能减少安全隐患，降低事故的发生率，保障液化石油气储罐的安全运行。

参考文献

[1] 聂崇岩.液化石油气卧式储罐的设计[J].中国石油和化工标准与质量，2013（18）：97-97，66.

[2] 聂崇岩.液化石油气卧式储罐风险评估分析及相关问题探讨[J].化工管理，2013（14）：5-6.

[3] 液化石油气卧式储罐设计的几个问题[C].2000年中国焦化年会论文集，2001：1-4.