Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650

Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650Tính toán thiết kế bể chứa LPG lạnh theo tiêu chuẩn API 620 API 650

I LPG 1.1 Giới thiệu LPG ( Liquefied Petroleum Gas) khí đồng hành hóa lỏng có thành phần hóa học chủ yếu hydrocabon dạng parafin propane butane 1.2 Thành phần LPG Thành phần LPG chủ yếu propan butan có lẫn số hydrocacbon khác tinh chế chưa cho thêm vào để cải thiện tính chất LPG với mục đích (chất tạo mùi…) Thành phần LPG biến động theo sở sản xuất ứng dụng Thông thường tỉ lệ propan : butan = 50:50 30:70, tùy thuộc sở mục đích sử dụng 1.3 Tính chất LPG - Ở điều kiện thường, LPG tồn trạng thái - Không màu, không mùi, không độc hại ( pha thêm chất etylmecaptan có mùi đặc trưng để dễ phát có rò xì gas ) - Nhiệt độ sôi gas thấp ( từ - 45 đến - 2oC ) nên để gas lỏng tiếp xúc trực tiếp với da bị lạnh - Trong điều kiện nhiệt độ môi trường LPG bốc mãnh liệt: đơn vị thể tích gas lỏng tạo tương đương 250 đơn vị thể tích gas Do đó, thực tế việc tồn chứa bảo quản, vận chuyển, LPG hóa lỏng nén vào bình chịu áp nhiệt độ thường hóa lỏng làm lạnh áp suất thường - Áp suất gas phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, nhiệt độ tăng áp suất gas tăng ngược lại - Tỉ trọng gas lỏng nhẹ nước, khối lượng riêng khoảng DL = 0.51 - 0.575 kg/l - Tỉ trọng gas nặng không khí DH = 1,51 - lần , nên gas bị rò xì tích nơi trũng, thấp mặt xung quanh ( cống , rãnh) ĐỒ ÁN - LPG có tốc độ bốc nhanh lan tỏa không khí Giới hạn cháy nổ gas không khí hẹp, từ 1,5 – 10% thể tích Chính vậy, vấn đề an toàn phòng chống cháy nổ cần trọng - Thành phần LPG định nhiệt trị LPG, propan nhiều nhiệt trị cao - LPG có độ nhớt thấp, 20oC, độ nhớt LPG 0,3 cSt Do có tính linh động cao 1.4 Phân loại LPG chia thành dựa vào phương pháp tồn chứa: - LPG nén: 12 - 15 bar nhiệt độ thường - LPG lạnh : -30oC ÷ -40oC áp suất thường 1.5 Ứng dụng - Sử dụng dân dụng: Nhiên liệu cho bếp gas, lò nướng, thay điện bình đun nước nóng gia đình, hệ thống sưởi ấm… - Sử dụng LPG công nghiệp: gia công kim loại, hàn cắt, nấu, gia công thủy tinh, nung sản phẩm… - Sử dụng để sấy nông sản, ngũ cốc, thuốc lá, chè, cafe… - Có thể thay xăng cho động đốt trị số octan cao, giá thành rẻ, gây ô nhiễm - Sử dụng rộng rãi tổng hợp hữu hóa dầu: nguyên liệu sản xuất monome để tổng hợp PE, PVC, PP… 1.6 Ảnh hưởng tính chất đến việc tồn chứa vận chuyển LPG Propan butan khí điều kiện thông thường, nén thành trạng lỏng để vận chuyển dự trữ Sự giãn nở nhiệt LPG lỏng lớn ( lớn gấp 15 lần so với nước lớn nhiều so với sản phẩm dầu mỏ khác) Do bình chứa, bồn chứa LPG chứa đến 85 – 90% dung tích toàn phần để có không gian cho LPG lỏng giãn nở nhiệt độ tăng Nếu giảm áp suất tăng nhiệt độ làm cho LPG sôi tạo Trang ĐỒ ÁN Propan butan có nhiệt độ điểm sôi thấp ( butan 0oC propan -45oC) Nhiệt độ đặc biệt quan trọng việc lựa chọn vật liệu chế tạo bồn chứa việc thiết lập đập chống lan chất lỏng xảy cố Khi tồn trạng thái lỏng tỉ trọng LPG 1/2 so với tỉ trọng nước Khi LPG thoát môi trường dạng chúng nặng không khí, chúng không bay lên cao mà thấp gần mặt đất Tính chất đặc biệt quan trọng phòng chống cháy nổ, kiểm soát rò rỉ khí LPG tinh khiết không gây ăn mòn thép hợp kim đồng Tuy nhiên có hợp chất bẩn khác thành phần gây ăn mòn lớn LPG không màu, không mùi nên để kiểm tra rò rỉ phải thêm chất tạo mùi cho LPG II CÁC LOẠI BỂ CHỨA LPG LẠNH 2.1 Single Containment Tank Single Containment Tank: chứa LPG lạnh bao gồm lớp bồn bên phần bao bên Yêu cầu kỹ thuật phía bồn đáp ứng chứa LPG nhiệt độ thấp Phần bên bồn với mục đích cách nhiệt Tuy nhiên, phần bao chức chứa LPG lạnh bị rò rỉ từ lớp Tường bao xây dựng xung quanh bồn nhằm mục đích cách ly kiểm soát có rò rỉ Tường bao thiết kế để chứa 110% dung lượng kho đủ cao để chế ngự dòng chất rò rỉ phun từ bồn không bắn Single containment tank yêu cầu diện tích rộng tường bao chiếm diện tích rộng 2.2 Double containment tank Bồn thiết kế xây dựng để phần bồn có khả chứa đựng sản phẩm lỏng lạnh Phần bồn chứa LPG điều kiện vận hành bình thường Phần bồn thiết kế cho mục đích chứa LPG rò rỉ từ phần không chứa rò rỉ từ bên 2.3 Full containment tank Tương tự Double containment tank, Full containment tank thiết kế xây dựng để phần phần bồn có khả chứa độc lập LPG lỏng, lạnh Phần bồn chứa LPG chế độ vận hành bình thường Phần bồn hay tường gồm khoảng 1m bê tông với khoảng cách 1-2m từ bên Phần bồn hỗ trợ phần bồn để chứa LPG lạnh kiểm soát rò rỉ Trang ĐỒ ÁN Bảng So sánh lại bồn chứa LPG lạnh Ưu điểm Single Containment Tank Nhược điểm - Rẻ đơn giản nhất, - Chỉ có lớp vách sơ cấp có phần sơ cấp thành chứa chất lỏng thỏa mãn bồn (phần bên tiếp yêu cầu độ bền xúc với LPG) phải sử dụng nhiệt độ thấp cho tồn chứa vật liệu thép cacbon sản phẩm lỏng lạnh thép không rỉ với đặc tính - Yêu cầu tường bao diện chịu nhiệt thấp tích kho rộng - Thời gian xây dựng ngắn Double contaiment Tank - Trong trường hợp khẩn - Cả phần bồn bồn cấp phần bồn có thiết kế để đáp khả chứa sản phẩm ứng việc chứa sản lỏng phẩm lạnh Đây nguyên nhân việc giá đầu tư - Yêu cầu diện tích nhỏ cao single containment tank rộng Full containment Tank Full containment Tank - Trong trường hợp khẩn - Giá đầu tư cao cấp phần bồn có - Thời gian đặt hàng dài khả chứa sản phẩm Single Containment lỏng Tank - Không đòi hỏi tường bao nên diện tích đất nhỏ phương án dùng Single containment tank Trang ĐỒ ÁN Hình So sánh lại bồn chứa LPG lạnh III TÍNH TOÁN 3.1 Các bước tính toán thiết kế bồn bồn Bồn chứa ngành dầu khí chủ yếu dùng để chứa sản phẩm nhiên liệu như: khí, xăng, DO,… nguyên liệu ngành hóa dầu như: VCM, butadiene,…Các sản phẩm dầu khí có khả sinh cháy nổ cao, mức độ độc hại nhiều nên đòi hỏi phải thiết kế tính toán cẩn thận Các hệ thống phụ trợ kèm theo phải tính toán tỉ mỉ, bố trí phù hợp, hệ thống phòng cháy chữa cháy, bố trí mặt nhằm hạn chế tối thiểu khả xảy cháy nổ khắc phục xảy cố Quá trình tính toán bồn bồn gồm bước sau:  Xác định thông số công nghệ bồn chứa Các thông số công nghệ bồn chứa bao gồm: - Thể tích bồn chứa V - Các kích thước như: chiều cao bồn trụ (h), đường kính phần trụ (d), loại nắp bồn chứa - Các thiết bị lắp đặt bồn chứa, bao gồm: valve áp suất, thiết bị đo áp suất, đo mực chất lỏng bồn, đo nhiệt độ - Vị trí lắp đặt thiết bị bồn chứa - Các yêu cầu việc lắp đặt thiết bị bồn chứa - Lựa chọn vật liệu làm bồn Trang ĐỒ ÁN Các sản phầm dầu khí chứa bồn chứa thường có áp suất bão hòa lớn, nhiệt độ hóa thấp có tính độc hại Mức độ ăn mòn sản phẩm dầu khí thường thuộc dạng trung bình, tùy thuộc vào loại vật liệu làm bồn, nhiệt độ môi trường mà mức độ ăn mòn sản phẩm có khác Khi xét đến yếu tố ăn mòn, tính toán đến chiều dày bồn, ta tính toán thời gian sử dụng, từ tính chiều dày cần phải bổ sung đảm bảo cho bồn ổn định thời gian sử dụng Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào yếu tố kinh tế, thép hợp kim có giá thành đắt nhiều so với thép cacbon thường, công nghệ chế tạp phức tạp hơn, giá thành gia công đắt nhiều, đòi hỏi trình độ tay nghề thợ hàn cao Sau lựa chọn vật liệu làm bồn, ta xác định ứng suất tương ứng nó, thông số quan trọng để xác định chiều dày bồn Đối với loại vật liệu khác ứng suất khác nhau, nhiên giá trị không chênh lệch nhiều  Xác định giá trị áp suất tính toán Đây thông số quan trọng để tính toán chiều dày bồn bồn Áp suất tính tán bao gồm áp suất cộng với áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng gây ra: Ptt = Ph + ρ.g.H Trong đó: Ptt: áp suất tính toán Ph: áp suất  : khối lượng riêng sản phẩm bồn nhiệt độ tính toán g = 9.81 (m/s2): gia tốc trọng trường H: chiều cao mực chất lỏng bồn Thường ta tính chiều dày chung cho bồn chứa chịu áp suất (nghĩa áp suất tính toán chung cho bồn chứa)  Xác định tác động từ bên Các tác động bên bao gồm: Tác động gió: Gió tác động đến bồn, ảnh hưởng tới độ ổn định bồn, làm cho bồn bị uốn cong hay tác động đến hình dáng bồn Ảnh hưởng gió bỏ qua ta xây tường bảo vệ đặt bồn vị trí kín gió Trang ĐỒ ÁN Tác động động đất: Đây tác động hy hữu, phương án để chống lại Tuy nhiên xét đến phương án này, ta dự đoán đảm bảo cho sản phẩm ko bị thất thoát ngoài, việc ko thể chắn Phần lớn tác động tính toán phức tạp động đất Tác động gây tượng trượt bồn khỏi chân đỡ, cong bồn, gãy bồn Tốt ta nên chọn khu vực ổn định địa chất để xây dựng  Xác định chiều dày bồn Xác định tiêu chuẩn thiết kế: ASME section VIII Div.1, API650 Xác định ứng suất cho phép loại vật liệu làm bồn chứa:  cp Xác định áp suất tính toán bồn chứa: Ptt Xác định hệ số bổ sung chiều dày ăn mòn: C  Ca  Cc Các thông số công nghệ như: Đường kính bồn chứa (D), chiều dài phần hình trụ (L) Các thông số nắp bồn chứa: Loại nắp bồn chứa, chiều cao nắp bồn chứa  Xác định lỗ bồn Đi kèm với bồn hệ thống phụ trợ bao gồm có cửa người, lỗ dùng để lắp thiết bị đo nhiệt độ, áp suất, mực chất lỏng bồn, lỗ dùng để lắp đặt ống nhập liệu cho bồn, ống xuất liệu, ống vét bồn, lắp đặt van áp suất, thiết bị đo nồng độ sản phẩm khu vực bồn chứa Các thiết bị phụ trợ lắp đặt vào bồn dùng phương pháp hàn hay ren Thường lỗ có đường kính nhỏ ta thường dùng phương pháp ren dễ dàng công việc lắp đặt công việc sửa chữa thiết bị có cố Khi tạo lỗ bồn chứa cần ý đến khoảng cách lỗ thùng việc tăng cứng cho lỗ  Các ảnh hưởng thủy lực đến bồn chứa - Áp suất làm việc cực đại: áp suất lớn cho phép đỉnh bồn chứa vị trí hoạt động bình thường nhiệt độ xác định áp suất Đó giá trị nhỏ thường tìm thấy tất giá trị áp suất làm việc cho phép lớn tất phần bồn chứa theo nguyên tắc sau hiệu chỉnh cho khác biệt áp suất thủy tĩnh tồn phần xem xét đỉnh bồn chứa Nguyên tắc: áp suất làm việc cho phép lớn phần bồn chứa áp suất lớn bao gồm áp suất thủy tĩnh nêu ảnh Trang ĐỒ ÁN hưởng tất tải trọng kết hợp xuất cho việc thiết kế đồng thời với nhiệt độ làm việc, bề dày kim loại thêm vào để đảm bảo ăn mòn Áp suất làm việc lớn cho phép xác định cho nhiều nhiệt độ hoạt động, sử dụng ứng suất cho phép nhiệt độ Thử nghiệm áp suất thủy tĩnh thực tất loại bồn sau tất công việc lắp đặt hoàn tất trừ công việc chuẩn bị hàn cuối tất kiểm tra thực trừ yêu cầu kiểm tra sau thử nghiệm Bồn chứa hoàn tất phải thỏa mãn thử nghiệm thủy tĩnh Những bồn thiết kế cho áp suất phải thử áp thủy tĩnh điểm bồn có giá trị nhỏ 1,5 lần áp suất làm việc lớn cho phép (áp suất làm việc lớn cho phép coi giống áp suất thiết kế) Thử nghiệm thủy tĩnh dựa áp suất tính toán dùng thỏa thuận nhà sản xuất người sử dụng Thử nghiệm áp suất tĩnh đỉnh bồn chứa nên giá trị nhỏ áp suất thử nghiệm tính cách nhân áp suất tính toán cho thành phần áp suất với 1,5 giảm giá trị xuống áp suất thủy tĩnh - Tải trọng gió: tải trọng gió buộc phải xác định theo tiêu chuẩn, nhiên điều luật quốc gia địa phương có yêu cầu khắt khe Nhà thầu nên xem xét cách kỹ lưỡng để xác định yêu cầu nghiêm ngặt kết hợp yêu cầu chấp nhận mặt an toàn, kinh tế, pháp luật Gió thổi hướng nào, trường hợp bất lợi cần xem xét  Dung tích lớn cho bồn: Khoảng 85 – 90% dung tích bồn sử dụng điều kiện bình thường, phần thể tích không sử dụng khoảng chết (dead space) đỉnh khoảng chết (dead stock) đáy Cần chọn chiều cao bồn để đạt sức chứa lớn Khoảng chết chết chịu ảnh hưởng nhiều chiều cao đường kính, với thể tích bồn cao chứa nhiều bồn thấp Chiều cao lớn đạt xác định điều kiện đất đai nơi đặt bồn Do đó, chọn vị trí đặt bồn chứa phải điều tra lãnh thổ nơi đặt bồn Do khoảng chết nên bồn không chứa đầy, mức báo động đèn báo động mức high level Trang ĐỒ ÁN  Lựa chọn phương án tồn chứa Với đặc điểm tồn chứa LPG lạnh, làm việc áp suất khí nhiệt độ thấp, ta chọn phương án tồn chứa bồn trụ đứng, mái che mái cầu 3.2 Tính toán phận Các thông số cần biết: + Dung tích chứa : 500 m3 + Hệ số chứa 0,9 + Sản phẩm chứa : LPG lạnh + Bồn chứa dạng hình trụ đứng 3.2.1 Lựa chọn vật liệu Lựa chọn vật liệu thiết kế bể theo tiêu chuẩn API 620 Các loại vật liệu dùng thiết kế bể chứa Dựa vào bảng 4-1 tiêu chuẩn API 620: Lựa chọn vật liệu làm thành bể, đáy bể: thép A 131 Các thông số kỹ thuật thép A 131 tra bảng 5-1 API 620 Bảng Các thông số kỹ thuật thép A 131 Vật liệu Ứng suất tới hạn nhỏ nhất, MPa Ứng suất kéo nhỏ nhất, MPa Ứng suất tính toán Sd, MPa Ứng suất kiểm tra thủy tĩnh St, Mpa Trọng lượng riêng, kg/m3 Độ ăn mòn, mm/năm A 131 230 400 150 160 7800 0,1 3.2.2 Tính toán thông số Các thông số bể bao gồm: chiều cao, đường kính, độ điền đầy Với đề thiết kế bể có dung tích 500 m3: Chọn: Đường kính bể: m Chiều cao sở : 1,8 m Tra phụ lục A-1a tiêu chuẩn API ta được: Dung tích mét chiều cao bể: 63,6 m3 Trang ĐỒ ÁN Tính chiều cao bể: H= Trong đó: V 500 = = 7,86 (m) Vi 63,6 H chiều cao bể, m V : dung tích bể, m3 Vi : dung tích mét chiều cao bể, m3 Độ điền đầy tối đa bể 90%, tối thiểu 10% Như để đảm bảo mực chất lỏng cao bể không vựợt 90% chiều cao bể thực tế cần cao 10% so với chiều cao tính theo dung tích Quy chuẩn chiều cao bể m Số sở: n= Trong đó: H = =5 Hi 1,8 n số sở H chiều cao bể, m Hi chiều cao sở, m 3.2.3 Tính toán thân bể Các yếu tố định đến bề dày thân bể Các yếu tố áp lực từ bên : + Áp lực mực chất lỏngchứa bể gây cho thành bể + Áp lực khoảng không gian trống bể gây cho thành bể Các yếu tố áp lực từ phía : + Áp lực gió + Các hoạt động địa chấn + Các momen áp lực gây từ đáy ảnh hưởng đến thành bể, ống xuất nhập liệu, chi tiết kèm cầu thang, thiết bị đo… Trong tính toán sơ ta tính chiều dày theo phương pháp foot, phương pháp áp dụng cho bồn có đường kính nhỏ 60m Trang 10 ĐỒ ÁN Các thông số kỹ thuật thép A 131 tra bảng 5-1 API 620 Bảng Các thông số kỹ thuật thép A 131 Vật liệu Ứng suất tới hạn nhỏ nhất, Ứng suất kéo nhỏ nhất, MPa Ứng suất tính toán Sd, MPa MPa A 131 230 400 150 Ứng suất kiểm tra thủy tĩnh Trọng lượng riêng, St, Mpa kg/m3 160 7800 Độ ăn mòn, mm/năm 0,1 3.2.2 Tính toán thông số Các thông số bể bao gồm: chiều cao, đường kính, độ điền đầy Với đề thiết kế bể có dung tích 500 m3: Chọn: Đường kính bể: m Chiều cao sở : 1,8 m Tra phụ lục A-1a tiêu chuẩn API ta được: Dung tích mét chiều cao bể: 63,6 m3 Tính chiều cao bể: H= Trong đó: V 500 = = 7,86 (m) Vi 63,6 H chiều cao bể, m V : dung tích bể, m3 Vi : dung tích mét chiều cao bể, m3 Độ điền đầy tối đa bể 90%, tối thiểu 10% Như để đảm bảo mực chất lỏng cao bể không vựợt 90% chiều cao bể thực tế cần cao 10% so với chiều cao tính theo dung tích Quy chuẩn chiều cao bể m Số sở: n= Trong đó: H = =5 Hi 1,8 n số sở Trang 102 ĐỒ ÁN H chiều cao bể, m Hi chiều cao sở, m 3.2.3 Tính toán thân bể Các yếu tố định đến bề dày thân bể Các yếu tố áp lực từ bên : + Áp lực mực chất lỏngchứa bể gây cho thành bể + Áp lực khoảng không gian trống bể gây cho thành bể Các yếu tố áp lực từ phía : + Áp lực gió + Các hoạt động địa chấn + Các momen áp lực gây từ đáy ảnh hưởng đến thành bể, ống xuất nhập liệu, chi tiết kèm cầu thang, thiết bị đo… Trong tính toán sơ ta tính chiều dày theo phương pháp foot, phương pháp áp dụng cho bồn có đường kính nhỏ 60m Để tiết kiệm nguyên liệu thuận lợi cho việc lắp ghép chế tạo vỏ bồn chứa, ta chia vỏ thành nhiều modun ( sở), có khổ 1,8m Chiều dày modun xác định dựa vào ứng suất tĩnh lớn mà modun phải chịu Để tính chiều dày modun, ta tính chiều dày chịu áp suất thủy tĩnh modun chiều dày thử áp suất thủy tĩnh, từ chọn lấy giá trị lớn giá trị tính, từ chọn chiều dày modun theo tiêu chuẩn Theo phương pháp chiều dày thành bồn tính toán theo công thức sau:  Trong điều kiện thiết kế: td = 4,9.D.(H-0,3).G + CA Sd  Trong điều kiện thử áp lực: tt = 4,9.D.(H-0,3).G St Trong đó: Trang 103 ĐỒ ÁN td độ dày thiết kế ts độ dày điều kiện thử áp lực D đường kính bể, D = 9m H: khoảng cách từ đáy tầng đến mặt thoáng chất lỏng, m G khối lượng riêng chất lỏng chứa bể, G = 0,61 T/m3 S ứng suất cho phép điều kiện thiết kế, Sd =150 MPa St ứng suất cho phép điều kiện thử áp lực, St =160 MPa CA độ ăn mòn cho phép, CA =2mm Tính toán ta có bảng sau : Bảng Hchọn = 9m, D = m Modun thứ n Chiều cao Khoảng cách td (mm) modun H (mm) tt (mm) ti (mm) 1800 9000 3,56 2,40 1800 7200 3,24 1,90 1800 5400 2,91 1,41 1800 3600 2,59 0,91 1800 1800 2,27 0,41 3.2.4 Tính bảo ôn thân bể Có nhiều loại vật liệu dùng để bảo ôn, cách nhiệt Căm vào mục đích sử dụng, điều kiện làm việc, giá thành mà lựa chọn vật liệu bảo ôn Yêu cầu chung vật liệu bảo ôn: Trang 104 ĐỒ ÁN Phải có hệ số dẫn nhiệt thấp Khối lượng riêng nhỏ Không chứa amiang Độ bền đủ lớn Theo ASTM C551, chọn vật liệu dùng cách lạnh cho bể chứa: Bọt thủy tinh ( cellular glass), là loa ̣i vâ ̣t liê ̣u cách nhiê ̣t, rắ n rấ t nhe ̣, không thấ m nước, không bắ t lửa, sử dụng tốt công nghiệp lạnh ( âm độ ), hệ thống đường ống bồn bể LNG - LPG hệ ống nằm âm lòng đất có nhiê ̣t đô ̣ từ -196oC đế n +450oC Hệ số dẫn nhiệt thép λ1 = 46,5 W/m.K Hệ số dẫn nhiệt bọt thủy tinh nhiệt độ âm là: λ2 = 0,034 W/m.K Đường kính bể chứa: ID= 9000 mm Đường kính bể chứa: ID= 9004 mm δ1 chiều dày thành bể, δ1 = mm δ2 chiều dày lớp bảo ôn α1 hệ số cấp nhiệt đối lưu phía thiết bị, α1 = 1200 W/m2.K α2 hệ số cấp nhiệt đối lưu phía thiết bị, α2 = W/m2.K ts nhiệt độ môi chất ống: ts = -40oC ta nhiệt độ trung bình môi trường: ta = 30oC Chọn nhiệt độ bề mặt lớp bảo ôn, t4 = 28oC r nhiệt trở lớp chất hữu cơ, r = 1,16.10-3 m2.độ/W Hệ số truyền nhiệt K tính theo công thức: K 1     r 1  2 Thay số: Trang 105 ĐỒ ÁN K 1 0,004 2     1,16.103 1200 46,5 0,034 (1) Nhiệt mát môi trường: q = K.( ts - ta) = K.(-40 - 30) (2) Mặt khác: q = α2.Δt4 = α2.(t4 – ta) = 3.( 28 – 30) = - ( W/m2.h) (3) Từ (1), (2), (3) ta tính δ2 = 0,386 m 3.2.5 Tính đáy bồn chứa Đáy bồn tựa cát chịu áp lực chất lỏng Ứng suất tính toán đáy không đáng kể nên chiều dày đáy chọn theo yêu cầu cấu tạo hàn chống ăn mòn Phần đáy (khu giữa), gồm thép có kích thước lấy theo thép định hình Phần viền (vành khăn) cần tính toán cụ thể theo tiêu chuẩn API 650 Đường kính đáy phải lớn đường kính bồn tối thiểu 100 mm Hình Chi tiết đáy bồn chứa  Tính toán chiều dày đáy bồn Theo API 650: Trang 106 ĐỒ ÁN Chọn ta = [mm]  Tính toán chiều dày vành khăn Chọn đáy có dạng hình vành khăn, chiều dày hình vành khăn 100 mm, thêm hệ số ăn mòn 2mm, chiều dày đáy hình vành khăn là: ta = + = [mm] Chọn ta = [mm] Theo tiêu chuẩn API 650: Tấm vành khăn phải nhô khỏi 100 mm Hình Bố trí lắp ghép đáy bồn chứa Trang 107 ĐỒ ÁN Hình Chi tiết đáy bồn chứa 3.2.6 Tính mái che bồn chứa Theo tiêu chuẩn API đường kính bồn chứa nhỏ 30m nên ta chọn mái cầu Ta có chiều dày nhỏ mái 6mm, kể đến hệ số ăn mòn ta có chiều dày thực tế mái là: t = + CA = + = 8[mm] Giá trị chiều dày không lớn 13mm (theo API ) Vậy ta chọn chiều dày mái là: S = mm Trang 108 ĐỒ ÁN Hình Chi tiết mái bồn chứa Hình Bể chứa LPG lạnh Trang 109 ĐỒ ÁN Hình Mặt cắt bồn chứa Hình Bể chứa LPG lạnh xây dựng Trang 110 ĐỒ ÁN Hình Phối cảnh bể chứa LPG lạnh Trang 111 ĐỒ ÁN Hình 10 Phối cảnh kho chứa LPG lạnh Thị Vải Trang 112 ĐỒ ÁN Hình 11 Kho chứa LPG lạnh Thị Vải 3.3 Hệ thống phụ trợ 3.3.1 Hệ thống làm lạnh Các thiết bị tồn chứa lạnh cần phải trì điều kiện lạnh ban đầu nó, có lượng nhiệt truyền vào thiết bị từ bên Lượng nhiệt tạo khí bay (BOG) giống chất lỏng hóa Các nguồn BOG kho chứa lạnh cần phải thu hồi phương pháp làm ngưng tụ lại thành dạng lỏng nhiệt độ ban đầu đưa bồn chứa Các nguồn tạo BOG liên tục gián đoạn Tốc độ tối đa việc tạo BOG kết hợp đồng thời nguồn liên tục gián đoạn cao Cần xác định kích thước/công suất hệ thống thu hồi (hơi LPG) Trong trường hợp không bình thường, bay vượt khả thu hồi hệ thống thu hồi bồn chứa bảo vệ áp van xả an toàn Các nguồn tạo BOG : Liên tục : - Xâm nhập nhiệt vào bồn chứa đường ống Xâm nhập nhiệt từ bơm tuần hoàn đường ống Trang 113 ĐỒ ÁN - Dịch chuyển trình nạp bồn Gián đoạn: - Xâm nhập nhiệt từ bơm xuất - Thu hồi trń h xuất tàu - Sự thay đổi áp suất khí đột ngột - Quá trình đảo bồn Để bồn chứa vận hành an toàn nhiệt độ thấp cần phải có thiết bị làm lạnh để trì nhiệt độ tồn trữ làm lạnh đường ống từ xâm nhập nhiệt độ môi trường xung quanh Công suất hệ thống làm lạnh lựa chọn dựa vào tính toán truyền nhiệt yếu tố liên quan 3.3.2 Van an toàn Van an toàn cấu van dùng để tự động xả khí, từ lò hơi, bồn chứa áp suất hệ thống khác áp suất nhiệt độ vượt giới hạn cho phép cài đặt trước Nhiệm vụ van an toàn bảo vệ thiết bị khỏi tăng áp vượt giá trị định mức (giá trị định mức cài đặt sẵn ) Trong trình làm việc, van an toàn trạng thái đóng Khi áp suất đầu vào van vượt giá trị định mức van an toàn mở cho phép phần vật chất chảy qua van thùng chứa Hình 12 Van an toàn Trang 114 ĐỒ ÁN 3.3.3 Thiết bị đo mức Cảm biến đo mức sóng siêu âm loại cảm biến dùng nhiều để đo mức liên tục chất lỏng Phương pháp đo mức liên tục sóng siêu âm có ưu điểm không tiếp xúc với chất lỏng tank bồn bể đảm bảo độ xác cao Hình 13 Nguyên lý đo mức IV KẾT LUẬN Sau thời gian làm tiểu luận, chúng em tiếp thu phương pháp, tiêu chuẩn tính toán, thiết kế bồn bồn bể chứa Quá trình làm tiểu luận giúp chúng em có thêm nhiểu kiến thức thực tế bổ ích, giúp hoàn thiện kỹ thân, hỗ trợ công việc sau Trong thiết kế, chúng em kết hợp lý thuyết thực tế, thời gian có hạn, phần tính toán hạn chế, không tránh khỏi thiếu sót, mong thầy bạn giúp đỡ để tiểu luận hoàn thiện Trang 115 ĐỒ ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO API 650: Welded Steel Tanks for Oil Storage API 620: Design and Construction of Large Welded Low Pressure Storage Tanks Nguyễn Bin, Tính toán trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Thị Minh Hiền, Công nghệ chế biến khí, NXB Bách khoa, 2014 Trang 116 ... liệu Lựa chọn vật liệu thiết kế bể theo tiêu chuẩn API 620 Các loại vật liệu dùng thiết kế bể chứa Dựa vào bảng 4-1 tiêu chuẩn API 620: Lựa chọn vật liệu làm thành bể, đáy bể: thép A 131 Các thông... cảnh bể chứa LPG lạnh Trang 19 ĐỒ ÁN Hình 10 Phối cảnh kho chứa LPG lạnh Thị Vải Trang 20 ĐỒ ÁN Hình 11 Kho chứa LPG lạnh Thị Vải 3.3 Hệ thống phụ trợ 3.3.1 Hệ thống làm lạnh Các thiết bị tồn chứa. .. [mm] Theo tiêu chuẩn API 650: Tấm vành khăn phải nhô khỏi 100 mm Trang 14 ĐỒ ÁN Hình Bố trí lắp ghép đáy bồn chứa Trang 15 ĐỒ ÁN Hình Chi tiết đáy bồn chứa 3.2.6 Tính mái che bồn chứa Theo tiêu chuẩn