Đồ án Tìm hiểu và tính toán thiết kế bồn chứa LPG dung tích 420 m3

Ẩn nhiệt của chất lỏng là lượng nhiệt cần hấp thụ để bay hơi hoàn toàn một đơn vị khối lượng chất lỏng đó. Điều này đúng với cả khí hoá lỏng và đúng với cả nước, nếu không có nhiệt cung cấp bên ngoài thì chất lỏng không bay hơi được. Khi chất lỏng lạnh dần xuống thì sự bay hơi có thể chậm lại hay dừng hẳn. Như vậy LPG lỏng đựng trong bình kín có một lượng khí thoát ra từ bình chứa tương ứng với lượng hơi được tạo ra do sự cung cấp nhiệt ở điều kiện áp suất khí quyển.

 

doc49 trang | Chia sẻ: netpro | Lượt xem: 11435 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Tìm hiểu và tính toán thiết kế bồn chứa LPG dung tích 420 m3, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
nhà máy đạm Phú Mỹ triển khai vào tháng 2/2001 và hoàn thành vào tháng 6/2004 cũng tiêu thụ lượng khí rất lớn là 500 triệu m3 / năm. 1.6.3.3 Nhu cầu khí cho nhiên liệu Trong giai đoạn hiện nay, xu hướng chuyển đổi việc sử dụng khí thiên nhiên thay thế cho xăng, dầu trong phương tiện giao thông và các lò đốt sử dụng nhiên liệu nặng như FO hoặc than củi với mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nhiên liệu đang được nghiên cứu thực hiện rất khả thi dự báo cho nhu cầu sử dụng khí rất lớn. Bảng 1.3 Nhu cầu khí cho các lĩnh vực ( tỉ m3) Ngành Các giai đoạn 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Điện 6,706 7,666 8,116 8,116 8,116 8,356 Đạm 0,94 0,94 0,94 1,25 1,25 1,25 Thép 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Metanol 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Etan 0,213 0,213 0,213 0,213 0,213 0,213 Propan 0,153 0,153 0,153 0,153 0,153 0,153 Các mục tiêu khác 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Tổng cộng 10,99 11,44 11,75 11,75 11,75 11,75 Chương II : Giới thiệu chung về LPG 2.1 Khái niệm về LPG LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquified Petrolium Gas). LPG là sản phẩm thu được từ quá trình khai thác dầu mỏ (khí đồng hành), hoặc từ các mỏ khí thiên nhiên bao gồm các loại hydrocacbon khác nhau, thành phần chủ yếu là propan, butan hoặc hỗn hợp của chúng. Hoá lỏng khí dầu mỏ là quá trình tách đơn giản, vốn đầu tư ít hơn so với các quá trình tách triệt để. Thông thường người ta chỉ tách riêng metan thuần độ cao làm nguyên liệu sản xuất methanol, còn metan lẫn etan làm khí đốt công nghiệp, gia dụng, phát điện hoặc cho xuất khẩu theo đường ống dẫn khí, hoặc tách metan, etan cho sản xuất ammoniac, urê, còn phần hoá lỏng là LPG. Hiện nay trên thế giới LPG được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành : giao thông vận tải, công nghiệp, nông nghiệp, chế biến thực phẩm... và trở thành loại nhiên liệu không thể thiếu được đối với mỗi quốc gia, đặc biệt với các nước có nền công nghiệp phát triển. LPG được sản xuất mạnh ở những nước có tiềm lực lớn về dầu mỏ như : Mỹ, Nga, Canada, Mexico, Venezuela, Indonexia, Angieri, Ả rập xê út, Nauy, Iran... LPG tồn chứa trong các loại bình áp lực khác nhau và được tồn chứa ở trạng thái bão hoà tức là tồn tại ở dạng hơi nên với thành phần không đổi, áp suất bão hoà trong bình chứa không phụ thuộc vào lượng LPG bên trong mà hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài. Chất lỏng nằm dưới phần đáy và hơi nước nằm trên cùng của bình chứa, nghĩa là khoảng trên mức chất lỏng. Thông thường các loại bình chứa chỉ chứa khí lỏng tối đa khoảng 80 ÷ 95 % thể tích bình, thể tích còn lại dành cho phần hơi có thể giãn nở khi nhiệt độ tăng. 2.2 Thành phần của LPG Thành phần hóa học chủ yếu của LPG là các hydrocacbon dạng parafin có công thức chung là CnH2n+2. LPG là hỗn hợp nhất định của các hydrocacbon như: Propan (C3H8), Propylen (C3H6), Butan (C4H10), Butylen(C4H8). Tuy nhiên vẫn có khả năng xuất hiện vết của etan,etylen hoặc pentan trong LPG thương mại. Butadien 1,3 có thể xuất hiện nhưng không đạt tới tỷ lệ đo được. Ngoài ra còn có chất tạo mùi Etyl mecaptan ( R – SH ) với tỷ lệ pha trộn nhất định để khi khí rò rỉ có thể nhận biết được bằng khứu giác. Sản phẩm LPG cũng có thể có hydrocacbon dạng olefin hay không có olefin phụ thuộc vào phương pháp chế biến. 2.3 Một số tính chất hóa lý đặc trưng của LPG Bảng 2.1 Tính chất của LPG Tính chất Đơn vị đo Propan Butan Điểm sôi 760mmHg 0C -42 đến -45 -0,5 đến -0,2 Nhiệt bốc cháy 0C 520 500 Tỷ trọng so với không khí 1,4 đến 1,52 1,9 đến 2,01 Khối lượng riêng Kg/m3 1,83 2,46 Nhiệt dung riêng Btu/1b0F kJ/kg0C 0,6 2,512 0,57 2,386 Ẩn nhiệt bay hơi KJ/kg 358,2 372,2 Áp suất hơi tại: 150C 200C 250C Bar 6,5 9 19,6 0,8 2,75 7 Nhiệt trị toàn phần Kcal/kg 12000 11800 Nhiệt trị tối thiểu Kcal/kg 11000 11900 Tỉ lệ thể tích khí Lít/lít 275 235 Giới hạn cháy nổ dưói với không khí %V 2 1,8 Nhiệt độ cháy với không khí 0C 1967 1973 Nhiệt cháy với 0xi 0C 2900 2904 Thể tích riêng ở 15,60C Lít/tấn 1957-2019 1723-1760 Lượng không khí cần đốt cháy 1m3 khí M3 25 Từ bảng trên ta thấy rằng, ở thể lỏng cũng như ở thể khí Butan đều nặng hơn Propan nhưng với cùng một trọng lượng thì Propan tạo ra thể khí lớn hơn so với Butan. 3.3.1 Hệ số dãn nở Hệ số dãn nở khối của LPG là lượng thể tích tăng lên khi nhiệt độ của vật chất tăng lên 10C. Sự dãn nở nhiệt của LPG rất lớn ( gấp 15 ÷ 20 lần so với nước và lớn hơn rất nhiều so với các sản phẩm dầu mỏ khác). Do đó các bồn chứa, bình chứa LPG chỉ được chứa đến 80÷ 85 % dung tích toàn phần để có không gian cho LPG lỏng dãn nở khi nhiệt độ tăng lên. Do hệ số dãn nở của LPG lớn nên đòi hỏi: * Phải giữ khoảng trống phù hợp trong các bồn chứa, bình chứa; lắp đặt các van an toàn cho bồn chứa, các ống dẫn. * Đo một cách chính xác nhiệt độ sản phẩm trong kho chứa chứa để khi vận chuyển thì điều khiển được mức dự trữ, hư hao như quy định. 2.3.2 Nhu cầu không khí khi đốt cháy Khi đốt cháy hoàn toàn một thể tích LPG đòi hỏi không khí lớn gấp 23 lần đối với propan và gấp 33 lần đối với butan. Đồng thời phản ứng sinh ra lượng CO2 gấp từ 3 – 4 lần thể tích khí đốt. Điều này rất quan trọng vì để lường trước được khả năng thiếu oxy bão hoà CO2 đột ngột trước khi đốt LPG trong không gian khí. 2.3.3 Ẩn nhiệt bay hơi Ẩn nhiệt của chất lỏng là lượng nhiệt cần hấp thụ để bay hơi hoàn toàn một đơn vị khối lượng chất lỏng đó. Điều này đúng với cả khí hoá lỏng và đúng với cả nước, nếu không có nhiệt cung cấp bên ngoài thì chất lỏng không bay hơi được. Khi chất lỏng lạnh dần xuống thì sự bay hơi có thể chậm lại hay dừng hẳn. Như vậy LPG lỏng đựng trong bình kín có một lượng khí thoát ra từ bình chứa tương ứng với lượng hơi được tạo ra do sự cung cấp nhiệt ở điều kiện áp suất khí quyển. 3.3.4 Tỷ trọng Tỷ trọng thể lỏng : ở điều kiện 15oC, 760mmHg ,tỷ trọng của propan là 0,51 ; còn butan là 0,575. Propan và butan nhẹ hơn nước nên nó nổi lên trên mặt nước. Tỷ trọng thể hơi : ở điều kiện 15oC, 760mmHg, tỷ trọng của propan hơi bằng 1,52 và butan hơi bằng 2,01. Như vậy ở thể hơi, tỷ trọng của LPG gấp gần 2 lần tỷ trọng của không khí. Như vậy khi LPG rò rỉ, khí thoát ra nặng hơn so với không khí sẽ lan truyền dưới mặt đất ở nơi trũng như rãnh nước, hố gas... Để đảm bảo an toàn khi có rò rỉ cần tạo điều kiện thông thoáng phần dưới không gian sử dụng hoặc chứa LPG. 2.3.5 Áp suất hơi bão hoà LPG có áp suất hơi bão hoà cao hơn áp suất khí quyển, nên ở điều kiện bình thường ( nhiệt độ và áp suất khí quyển ) LPG tồn tại ở dạng hơi. Trong điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất, LPG sẽ chuyển sang dạng lỏng và có thể tích nhỏ hơn rất nhiều lần so với dạng hơi, điều này thuận lợi cho việc vận chuyển và tàng trữ. LPG chứa trong bình kín có thể làm tăng áp suất của bình do tính chất dễ bay hơi của nó. Nhiệt độ môi trường quá thấp có thể làm giảm áp suất hơi dưới mức áp suất khí quyển. Áp suất hơi bão hòa của LPG phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài của thiết bị và tỷ lệ thành phần Butan/ propan. LPG với thành phần 70% butan và 30% propan có áp suất hơi bão hòa là 6 kg/ cm2. Ở cùng điều kiện nhiệt độ, khi thay đổi thành phần hỗn hợp , áp suất hơi bão hòa cũng thay đổi.` 3.3.6 Giới hạn cháy nổ Hỗn hợp hơi nhiên liệu với không khí có thể cháy nổ khi gặp lửa. Hỗn hợp chỉ cháy nổ khi nó nằm trong một giới hạn nào đó về nhiệt độ, áp suất và thành phần. Vùng cháy nổ có giới hạn trên và giới hạn dưới về nồng độ. Giới hạn dưới ứng với nồng độ nhiên liệu tối thiểu trong hỗn hợp mà ở đó hỗn hợp cháy khi gặp lửa. Giới hạn trên ứng với nồng độ cực đại của nhiên liệu để nhiên liệu cháy khi gặp lửa. Nếu quá giới hạn trên hỗn hợp không cháy nổ vì thiếu oxy, còn thấp hơn giới hạn dưới hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu phản ứng cháy không xảy ra được. Giới hạn cháy nổ được thể hiện ở bảng sau : Bảng 2.2 : Giới hạn cháy nổ Thành phần Giới hạn dưới ( % thể tích) Giới hạn trên ( % thể tích) Propan thương phẩm 2,2 10,0 Butan thương phẩm 1,8 9,0 Khí than metan 5,0 40,0 Khí thiên nhiên 5,0 15,0 Đối với LPG để đốt cháy và phát nổ nếu được trộn lẫn với không khí theo tỷ lệ LPG/ không khí : 5 – 15 % tương đương với LPG/ Oxy là 0,25 – 0,75. 2.3.7 Nhiệt độ cháy Hỗn hợp LPG/ trên không khí cháy sinh ra một lượng nhiệt rất lớn và tương đối sạch không để lại tạp chất. Bảng 2.3 Nhiệt cháy và nhiệt trị của LPG Sản phẩm Nhiệt độ cháy lớn nhất của LPG/ không khí (oC) Nhiệt trị LPG ( kcal/kg) Lớn nhất Nhỏ nhất C3H8 1967 22000 11000 C3H6 2050 C4H10 1973 11800 10900 C4H8 2033 3.3.8 Nhiệt độ tự bắt cháy Nhiệt độ tự bắt cháy là nhiệt độ mà tại đó phản ứng cháy tự xảy ra đối với hỗn hợp không khí, nhiên liệu ( hoặc oxy/ nhiên liệu). Nhiệt độ bắt cháy tối thiểu phụ thuộc vào thiết bị thử, tỷ lệ không khí/ nhiên liệu, áp suất hỗn hợp. Bảng 2.4 Nhiệt độ tự bắt cháy của một số loại nhiên liệu tại áp suất khí quyển Số thứ tự Nhiên liệu Nhiệt độ cháy tối thiểu ( oC ) Trong không khí Trong Oxy ( O2) 1 Propan 400 – 580 470 – 575 2 Butan 410 – 550 280 – 550 3 Acetylen 305 – 500 295 – 440 4 Hydro 550 – 590 560 5 Dầu DO 250 – 340 >240 6 Xăng 280 – 430 >240 7 Dầu hỏa >250 >240 8 Metan 630 – 750 2.4 Các ứng dụng quan trọng của LPG Thành phần chủ yếu của LPG là propan và butan, được sản xuất bằng cách nén khí đồng hành hoặc khí từ các quá trình chế biến dầu mỏ ở các nhà máy lọc dầu. Việc ứng dụng LPG thương phẩm thường phân chia thành loại chính : Propan thương phẩm : làm nhiên liệu cho động cơ hoạt động ở những điều kiện khắc nghiệt của môi trường (áp suất cao, nhiệt độ thấp ). Butan thương phẩm : Sử dụng làm nhiên liệu đòi hỏi sự bay hơi trung bình. Propan chuyên dùng : Là sản phẩm có chất lượng cao sử dụng trong các động cơ đốt trong, đòi hỏi nhiên liệu có khả năng chống kích nổ cao. Hỗn hợp propan – butan : sử dụng làm nhiên liệu đòi hỏi sự bay hỏi trung bình. Hỗn hợp propan – butan là thích hợp cho việc chế biến thành sản phẩm khí đốt gia dụng vì chúng có áp suất hơi bão hoà và nhiệt độ bay hơi thích hợp trong các điều kiện sinh hoạt cụ thể. LPG có nhiệt cháy cao mặc dù tỷ trọng butan lớn hơn tỷ trọng propan nhưng nhiệt trị tương tự nhau và nằm trong khoảng 11300 ÷ 12000 Kcal/ kg ; tương đương nhiệt trị của 1,5 – 2 kg than củi ; 1,3 lít dầu mazut ; 1,35 lít xăng. Với những đặc tính trên, LPG được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Một cách tương đối có thể phân chia các ứng dụng của LPG như sau : - Sử dụng LPG trong dân dụng: Sử dụng trong nấu nướng, thay thế điện trong các bình nước nóng, ứng dụng trong các hệ thống sưởi ấm nhà, chiếu sáng, giặt là. - Sử dụng LPG trong thương mại: Sử dụng trong các bếp công nghiệp, lò nướng, đun nước nóng trong các nhà hàng, trong công nghiệp chế biến thực phẩm. - Sử dụng LPG trong công nghiệp: Sử dụng trong công nghiệp gia công kim loại, hàn cắt thép, nấu và gia công thủy tinh, lò nung sản phẩm silicat, khử trùng đồ hộp, lò đốt rác, sấy màng sơn... - Sử dụng LPG trong nông nghiệp: Sử dụng để sản xuất thức ăn gia súc, chế biến, sấy nông sản, ngũ cốc, thuốc lá, sấy chè, cà phê, lò ấp trứng, đốt cỏ… - Sử dụng LPG trong giao thông: Là nhiên liệu lý tưởng thay thế cho động cơ đốt trong vì trị số ốc tan cao, giá thành rẻ, ít gây ô nhiễm môi trường, đơn giản hóa cấu tạo động cơ. Nó làm giảm đáng kể sự thoát khí ở xe tải, làm nhiên liệu đốt trong thay xăng cho các xe du lịch, xe taxi. Ở một số nước tiên tiến dùng LPG hoá lỏng thay xăng pha chế vừa hạn chế độc hại trong sử dụng đối với con người, vừa kinh tế. - Sử dụng LPG trong công nghiệp hoá dầu : LPG được sử dụng trong tinh chế và công nghiệp hoá dầu. Trong tinh chế, butan dùng để sản xuất dầu nhờn, n- butan thêm vào để tăng tính bay hơi và chỉ số octan của nhiên liệu. Một trong những ứng dụng quan trọng khác của LPG là sử dụng làm nguyên liệu hoá học để tạo ra những polyme trung gian như : polyetylen, polyvinyl clorua, polypropylen và một số chất khác. Đặc biệt để sản xuất MTBE là chất làm tăng trị số octan thay thế cho hợp chất pha chì trong xăng đã phát triển trong một vài năm gần đây. - Sử dụng cho nhà máy phát điện : Dùng LPG chạy các tuabin để sản xuất ra điện phục vụ cho các ngành công nghiệp khác đem lại hiệu quả kinh tế cao và vốn đầu tư xây dựng ban đầu đối với công nghệ này là thấp hơn so với công nghiệp thuỷ điện và nhiệt điện. 2.5 Ảnh hưởng của các tính chất đến việc tàng chứa và vận chuyển LPG LPG có áp suất hơi bão hòa lớn hơn 40 psia ( 2,7atm) tại 1000F,nhiệt độ bình thường 250C, áp suất 1Bar thì LPG tồn tại ở dạng khí,chúng có thể hóa lỏng bằng cách làm lạnh dưới nhiệt độ điểm sôi ( áp suất thường ) hay nén trên áp suất hơi bão hòa. Nhưng các chất khí hóa lỏng này sẽ hóa hơi ngay sau khi thoát ra ngoài ở nhiệt độ thường. Tính chất này cho phép ta vận chuyển, tàng trữ LPG dưới dạng lỏng nhưng sử dụng chúng dưới dạng khí. Propan và butan đều có nhiệt độ điểm sôi thấp (đối với butan là +320F còn đối với propan là -440F). Nhiệt độ này đặt biệt quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu chế tạo bồn chứa và trong việc thiết lập đập chống lan chất lỏng khi xảy ra sự cố. Khi tồn tại ở trạng thái lỏng thì tỉ trọng của LPG chỉ bằng ½ so với tỉ trọng của nước nước luôn luôn nằm phía đáy của bồn. Tính chất này được ứng dụng khi thiết kế đường ống xả nước cho bồn. Khi LPG thoát ra ngoài môi trường ở dạng hơi thì chúng đều nặng hơn không khí, vì vậy chúng không bay lên cao mà ở rất thấp gần mặt đất và khả năng khuyết tán chậm hơn các khí nhẹ hơn. Tính chất này đặt biệt quan trọng trong phòng chống chay nổ, kiểm soát sự rò rỉ khí ra ngoài. LPG tinh khiết không gây ăn mòn đối với thép và các hợp kim của đồng. Tuy nhiên khi có hợp chất bẩn khác trong thành phần sẽ gây ăn mòn lớn. LPG không màu, không mùi nên để kiểm tra phát hiện rò rỉ ra môi trường ngoài phải thêm chất tạo mùi cho khí. 2.6 Công nghệ sản xuất LPG Sau khi dầu thô được làm ổn định – phân ly thì trong quá trình vận chuyển đến nhà máy tinh chế, những lượng nhỏ quan trọng của LPG và thành phần nhẹ hơn (metan,etan)còn ở trong dầu được đưa đến nhà máy tinh luyện. Tại đây dầu thô được đưa đến tháp chưng cất phân đoạn. Khí thuộc thành phần nhẹ được tạo ra là sản phẩm đầu từ cột cất phân đoạn bao gồm LPG, etan, metan. Những thành phần còn lại bao gồm các phần nặng như : dầu mỏ, phần cặn. LPG và những phần nhẹ hơn thu được từ thành phần trực tiếp của dầu thô và từ thành phần những sản phẩm của các quá trình biến đổi tinh chế khác nhau như: cracking, cracking xúc tác, hydrocracking, ankyl hoá. Tuỳ thuộc vào từng trường hợp mà ta áp dụng các phương pháp sản xuất thu hồi LPG ở trong các nhà máy chế biến khí hay nhà máy tinh chế như : phương pháp nén, phương pháp làm lạnh, phương pháp hấp thụ, hấp phụ…. Một quá trình sản xuất LPG gồm 3 công đoạn chính: Chuẩn bị nguyên liệu. Chế biến khí Pha trộn thành phần LPG Việc lựa chọn hướng chế biến khí được quyết định bởi tính chất hoá lí của hỗn hợp khí, mức độ phát triển của công nghệ chế biến khí và những nhu cầu của nền kinh tế đối với sản phẩm. Công nghệ được lựa chọn đặc biệt quan trọng và phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như : chất lượng nguyên liệu khí, các thông số công nghệ, các yếu tố ảnh hưởng, chu trình làm lạnh…. Sau khi thu được khí qua các công đoạn như thu gom, xử lí, tách các thành phần khí bằng các cách khác nhau. Cuối cùng là công đoạn pha trộn thành phần LPG để tạo ra sản phẩm LPG. Công đoạn pha trộn là công đoạn đơn giản nhất trong các công đoạn sản xuất LPG. Tuỳ theo nhu cầu thị trường về tiêu thụ sản phẩm LPG mà các nhà sản xuất sau khi đã có thành phần khí C3 và C4 riêng biệt sẽ đem trộn lẫn chúng với nhau theo 1 tỉ lệ thích hợp làm sao đáp ứng tốt về nhiệt trị cũng như tính an toàn. Trong quá trình pha trộn thành phần LPG thì chế độ công nghệ phụ thuộc vào tỉ lệ cấu tử chính là butan và propan cũng như năng suất thiết bị. Tuỳ theo mục đích sử dụng mà người ta dùng các loại máy nén 1 cấp, 2 cấp, hay 3 cấp cùng với thiết bị chứa chuyên dụng để nạp, nén, tồn chứa LPG tại áp suất khác nhau. Chương III :Tổng quan về công trình bể chứa 3.1 Khái niệm Bể chứa là dạng công trình xây dựng phục vụ cho công tác tồn chứa các loại nhiên liệu trong đó chủ yếu là nhiên liệu lỏng hoặc khí. Hiện nay, người ta đã chế tạo được những loại bể chứa có khả năng chứa lớn và chịu được áp lực cao. Bể chứa thường được phân loại theo áp lực của nhiên liệu trong bể, gồm: Bể chứa áp lực thấp và Bể chứa áp lực cao. 3.2 Phân loại bể chứa 3.2.1 Bể chứa áp lực thấp : Loại bể này chủ yếu hình trụ với nhiều kiểu mái khác nhau. Bể chứa áp lực thấp thường được dùng để chứa các chất lỏng dễ bay hơi như: dầu, xăng… Trong thực tế thường có bể áp lực thấp như sau: ƒ Bể chứa trụ đứng mái tĩnh ƒ Bể chứa trụ đứng mái phao ƒ Bể chứa trụ ngang 3.2.1.1 Bể chứa trụ đứng mái tĩnh : Bể chứa trụ đứng mái tĩnh có thể chứa từ 100 đến 20.000 m3 khi thiết kế chứa xăng, hay khoảng 50.000 m3 khi chứa dầu mazut. Bể trụ đứng mái tĩnh Các bộ phận chính của bể gồm: —Đáy bể: Được đặt trên nền cát đầm chặt hoặc nền được gia cố có lớp cách nước và được hàn từ các tấm thép. —Thân bể: Là bộ phận chịu lực chính, gồm nhiều khoang thép tấm hàn lại, có thể thay đổi được hoặc không thay đổi chiều dày dọc theo thành bể. —Mái bể: Cũng đựơc tổ hợp từ các tấm thép hàn lại với các dạng chính như sau: Mái nón, mái treo, mái trụ cầu, mái vòm (xem hình dưới) 3.2.1.2 Bể chứa trụ đứng mái phao Loại bể này hiện nay được sử dụng khá nhiều trên thế giới. Việc sử dụng loại mái mang lại hiệu quả kinh tế cao, làm giảm đáng kể sự mất mát hydrocacbon nhẹ, giảm ô nhiễm môi trường xung quanh. Việc loại trừ khoảng không gian hơi trên bề mặt xăng dầu chứa trong bể, cho phép tăng mức độ an toàn phòng cháy và vệ sinh môi trường hơn các loại bể khác. Trên thực tế, người ta hay dùng hai loại bể: Bể hở có mái phao và bể kín có mái phao. Trường hợp bể hở có hệ số xuất nhập lớn và nằm trong vùng khí hậu không có tuyết thường dùng kiểu mái hở không có phao. Bể chứa trụ đứng mái phao Các bộ phận chính của bể gồm: —Phao nổi thường được làm từ các hợp loại kim nhẹ, có gioăng liên kết với thành bể. —Thân bể có mặt trong nhẵn để đảm bảo độ kín khít. —Mái do có thêm phao nổi vì vậy mái chỉ đóng vai trò bao che chứ không đóng vai trò chịu lực. 3.2.1.3 Bể chứa trụ ngang Chứa nhiều loại nhiên liệu khác nhau, có ưu điểm là hình dạng đơn giản, chịu biến động áp suất tốt. Nhược điểm chính là nó có thể tích nhỏ và phải có giá đỡ. Bể chứa trụ ngang được chế tạo từ các tấm thép (bể có kích thước lớn) hoặc đúc liền khối (bể có kích thước nhỏ). Với bể có kích thước lớn thì được tổ hợp từ các phân đoạn nhỏ. Các phân đoạn bể lại được tổ hợp từ các tấm thép và được hàn tự động trong xưởng chết tạo. Bên trong còn được bố trí thêm các vành gia cường để đảm bảo độ ổn định cũng như độ bền của bể. Bể chứa trụ ngang 3.2.2 Bể chứa áp lực cao Đối với các bể chứa nhiên liệu lỏng do có khoảng trống dẫn tới việc bay hơi của nhiên liệu trong khoảng mặt thoáng và mái bể gây nên áp suất dư đồng thời gây hao nhiên liệu. Để chịu được áp lực dư này và hạn chế sự bay hơi của nhiên liệu người ta sử dụng nhiều loại bể chứa áp lực cao khác nhau. 3.2.2.1 Bể trụ đứng mái cầu Loại bể này dùng để chứa sản phẩm dầu, xăng nhẹ dưới áp lực dư Pd = 0.01 - 0.07 Mpa. Mái gồm các tấm cong chỉ theo phương kinh tuyến với bán kính cong bằng đường kính thân bể. Thân bể được tổ hợp hàn từ những tấm thép, bề dày thân bể có thể thay đổi được hoặc không thay đổi dọc theo chiều cao thành bể. Đáy bể cũng được đặt trên nền gia cố với móng bằng bê tông cốt thép. Đối với loại bể này khi chế tạo phải chế tạo neo giữ vì khi trong bể còn ít chất lỏng, dưới tác dụng của áp lực dư lớn, phần xung quanh đáy có thể bị uốn cong nâng lên cùng bể . Bể trụ đứng mái cầu Bể cầu Bể cầu là loại bể thường dùng chứa sản phẩm lỏng dưới áp lực cao như gas hóa lỏng hoặc thành phần nhẹ của xăng với áp lực dư Pd = 0.25 ÷ 1.8 Mpa. Thể tích bể V =600-4000m3. Bể cầu chế tạo phức tạp hơn nhiều so với bể trụ. Bể được hàn tổ hợp từ các tấm cong hai chiều được chế tạo bằng cách cán nguội hoặc dập nóng (Khi chiều dày lớn). Các tấm thường được hàn với nhau bằng đường hàn đối đầu. Cách chia tấm trên mặt cầu có nhiều dạng khác nhau: múi kinh tuyến với các mạch nối song song hoặc so le. Bể được đặt trên gối dạng vành hay thanh chống bằng thép ống hoặc thép chữ I. Dùng thanh chống đảm bảo được biến dạng nhiệt tự do cho bể. Các thanh chống nên tiếp xúc với mặt bể để giảm ứng suất cục bộ và không tỳ vào đường hàn nối các tấm của vỏ bể. 3.2.2.3 Bể trụ nằm ngang Bể chứa trụ ngang dùng để chứa các sản phẩm dầu mỏ dưới áp lực dư Pd < 0.2 Mpa và hơi hoá lỏng có Pd < 1.8 Mpa. Thể tích bể V < 100 m3 đối với các sản phẩm dầu khí và V < 500 m3 đối với hơi hoá lỏng. Bể chứa trụ ngang có các ưu điểm chính sau: hình dạng đơn giản, dễ chế tạo, có khả năng chế tạo tại nhà máy rồi vận chuyển đến nơi xây dựng. Nhược điểm là đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao và thể tích chứa nhỏ (gối đỡ thì bể nào cũng có). Bể trụ ngang gồm ba bộ phận chính: Thân, đáy và gối tựa. Thân bể bằng thép tấm gồm nhiều khoang, các tấm trong cùng khoang và các khoang được hàn lại với nhau bằng đường hàn đối đầu, bên trong bể có gia cường bằng các đai thép hình có hình dạng khác nhau: phẳng, nón, trụ, cầu elip. Việc chọn dạng đáy phụ thuộc thể tích, áp lực dư trong bể chứa được đặt trên nền móng bằng bê tông cốt thép. 3.3 Cấu tạo của bồn chứa. Trong hệ thống bồn chứa gồm có các bồn chứa hình trụ chịu áp chứa sản phẩm, các bồn chứa này đều được thiết kế chung cho một tiêu chuẩn tàng chứa propan... Bồn chứa là loại chịu áp lực cao hình trụ nằm ngang, bồn được đặt trên một nền bê tông kiên cố. Bồn được phủ cát để tránh sự hấp thụ nhiệt từ môi trường bên ngoài. Trên mỗi bồn chứa được lắp đặt các thiết bị để đảm bảo an toàn cho bồn chứa. Mỗi bồn chứa được lắp hai van an toàn áp suất ( 1 làm việc và 1 dự phòng), mỗi van được thiết kế theo tiêu chuẩn API 520 và API 521. Trong quá trình vận hành nếu áp suất trong bồn chứa tăng vượt mức cài đặt thì van tự động xả ra đuốc đốt. Các van này được nối ở mức kép để khi cần thiết tháo dỡ kiểm tra thì một van xả áp ra đuốc đốt khi có bất kì sự cố vượt áp nào. Trường hợp các van an toàn áp suất được nối với đuốc đốt thì mỗi van an toàn cần lắp đặt thêm các van cách ly, bố trí ở phía xả các van an toàn cần được tháo gỡ để kiểm tra định kì. Trên mỗi bồn chứa có lắp đặt thiết bị báo mức trên mỗi bồn chứa được thiết kế dạng báo tín hiệu trực tiếp và chính xác đến người vận hành. Trong suốt quá trình xuất hay nhập sản phẩm các thiết bị báo mức này theo dõi và đo mức chất lỏng trong bồn để báo về phòng điều khiển ngừng quá trình xuất hay nạp sản phẩm. Tại đầu đường ống nạp của bồn còn lắp đặt các van SDV với mục đích an toàn, các van SDV sẽ đóng khi có tín hiệu báo mức cao trong bồn nhằm mục đích bảo vệ bồn, tránh tình trạng xảy ra trường hơp quá đầy và tăng tính lưu động trong quá trình tàng trữ sản phẩm. Tại đường xuất của mỗi bồn chứa cũng lắp đặt các van SDV thứ 2, khi có tín hiệu báo mức thấp trong bồn thì van này sẽ đóng lại. Mục đích của việc lắp đặt van này là bảo vệ bồn chứa không bị tình trạng hút chân không và làm hư các máy bơm của bồn. Chức năng thứ 2 của van này là nhận tín hiệu cháy từ các thiết bị dò báo cháy, các van này đều có 2 chế độ điều khiển: Điều khiển bằng tay và điều khiển tự động. Trên bồn chứa được lắp đặt các thiết bị đo nhiệt độ và áp suất. Chúng được thiết kế cho việc ghi lại nhiệt độ và áp suất một cách thưòng xuyên để truyền về phòng điều khiển. Ký hiệu của các thiết bị trên bồn chứa như sau : - SV : Van an toàn - P : Áp kế - hiển thị các thông số áp suất trong bồn. - T : Nhiệt kế - Đo các giá trị về nhiệt độ trong bồn. - PT : Bộ chuyển áp – đo các giá trị áp suất trong suốt quá trình xuất nạp sản phẩm, giá trị đó được chuyển về phòng điều khiển. - L2 : Thiết bị chuyển đổi mức – Trong khi xuất nạp sản phẩm thiết bị này sẽ tiền báo động về mức chất lỏng trong bồn chứa ở mức thấp hay cao tương ứng. - L3 : Thiết bị truyền mức hoạt động bằng từ - sau khoảng 10 – 15 phút kể từ khi tiền báo động về mức chất lỏng cao trong bồn thì thiết bị báo mức L3 phát tín hiệu và kích hoạt động các van nạp sản phẩm ở đầu vào mỗi bồn chứa. -L1 : bộ đo mức cao – trong quá trình nạp, chất lỏng trong bồn ở mức quá cao thì thiết bị báo mức sẽ báo tín hiệu và công tắc áp suất quá cao LSHH sẽ đóng van nạp của cụm bồn bể. - L4 : bộ đo mức thấp – trong suốt quá trình xuất sản phẩm, khi mức lỏng trong bồn chứa ở mức thấp thì công tắc áp suất mức thấp LSL sẽ đóng bơm xuất sản phẩm. - VR : van hồi lưu – có chức năng tiếp nhận hơi hồi lưu vào bồn chứa để bù thể tích khí đang xuất. - M : cửa người – sử dụng cho người chui vào kiểm tra trong quá trình bảo dưỡng. - A : Van nạp sản phẩm. - B : Van xuất sản phẩm 3.4 Tình hình xây dựng bể chứa ở nước ta Trong những năm gần đây sự phát triển của ngành Dầu khí và nhu cầu về tiêu thụ, cun

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTìm hiểu và tính toán thiết kế bồn chứa LPG dung tích 420 m3.doc
Tài liệu liên quan