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－1 9－ 化工装备 1 液化石油气的基本成分 液化石油气是在开采和炼制石油的过程中产 生的一部分气态，经液化后分离出干气而得到的 可燃液体。 它的主要成分是丙烷、 丁烷、 丙烯、 丁 烯；其中丙烯、丁烯是重要的化工原料，经把丙 烯、丁烯提炼出去，作为城市燃料使用的液化石 油气是丙烷、丁烷。目前我国城市液化石油气系 液化石油气储罐设计参数的确定 张秀瑛 （新疆化工机械有限公司 米泉市8 3 1 4 0 0 ） 摘 要液化石油气从气态转为液态，体积约缩小 2 5 0 3 0 0 倍，液态的液化石油气便于运输、贮 存和分配。 本文根据液化石油气组分及实际饱和蒸气压确定设计压力， 计算储存量， 并考虑低温低应力 工况。 关键词 液化石油气 饱和蒸气压 低温低应力 储存量 统供应的一般为丙烷、丁烷、丙烯、丁烯为主要 成分的液化烃类混合物。 由于石油产地的不同，各地区液化石油气的 成分各不相同，就拿新疆克拉玛依炼油厂、独山 子炼油厂等地区液化石油气组分情况来说，其液 化石油气主要组织成分的比例大致如表一 表一 组成成分异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戍烷正戍烷乙烷 各种成分百分数0 . 0 12 . 2 54 7 . 32 3 . 4 82 1 . 9 63 . 7 91 . 1 90 . 0 2 2 设计压力的确定 2 . 1 某些烃类饱和蒸气压力与温度的关系可以 从煤气设计手册上册中图1 - 1 - 2 0 查得，根据 新疆地区液化石油气的组成成分特性， 从图1 - 1 - 2 0 中可查得各种温度下这些成分的饱和蒸气压力 如表二所示 表二 各温度下各成分的饱和蒸气压力 温度, ℃ 饱和蒸气压力, M P a 异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戍烷正戍烷乙烷 - 2 501 . 30 . 20 . 0 60 . 0 40 . 0 2 50 . 0 0 70 - 2 001 . 3 80 . 2 70 . 0 7 50 . 0 4 80 . 0 30 . 0 0 90 002 . 3 5 50 . 4 6 60 . 1 5 30 . 1 0 20 . 0 3 40 . 0 2 40 2 003 . 7 2 10 . 8 3 30 . 2 9 40 . 2 0 50 . 0 7 60 . 0 5 80 5 0071 . 7 4 40 . 6 70 . 50 . 20 . 1 60 . 0 0 1 1 从表中我们可以明显看出, 温度从 5 0 ℃降到 - 2 5 ℃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。 2 . 2 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 技术应用与发展 －2 0－ 化工装备 蒸气压力为0 . 1 8 8 M P a 。在上述两种工况下，容器 壳壁内压引起的环向应力计算如下 以 5 0 m 3液化石油气贮罐举例 - 2 5 ℃时 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, M P a 异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戍烷正戍烷乙烷 - 2 500 . 0 2 90 . 0 9 4 60 . 0 1 40 . 0 0 8 80 . 0 0 0 9 50 . 0 0 0 0 8 3 0 - 2 000 . 0 3 10 . 1 2 70 . 0 1 7 60 . 0 1 0 50 . 0 0 1 1 40 . 0 0 0 1 0 9 0 000 . 0 5 30 . 2 2 0 40 . 0 3 5 90 . 0 2 2 40 . 0 0 1 2 90 . 0 0 0 2 5 6 0 2 000 . 0 8 40 . 3 9 40 . 0 6 90 . 0 4 50 . 0 0 2 8 80 . 0 0 0 6 30 5 000 . 1 5 80 . 8 2 50 . 1 5 7 30 . 1 0 9 80 . 0 0 7 5 80 . 0 0 1 90 2 . 3 根据表三我们不难计算出各种温度下液化 石油气饱和蒸气压力，如表四 2 . 4 因新疆地区液化石油气在5 0 ℃时的饱和蒸 气压力为1 . 2 6 M P a ， 大于5 0 ℃时异丁烷的饱和蒸 气压力 0 ． 6 7 M P a ， 故按国家质量技术监察局 压 力容器安全技术监察规程的规定，取5 0 ℃时丙 烷的饱和蒸气压力1 . 7 7 M P a 为设计压力。 3 设计温度的确定 按压力容器安全技术监察规程 第3 5 条规 定设计储存容器，当壳体的金属温度受大气环 境气温条件所影响时，其最低设计温度可按该地 区气象资料， 取历年来月平均最低气温的最低值。 月平均最低气温是指当月各天的最低气温值相加 后除以当月的天数。 月平均最低气温的最低值，是气象局实测的 1 0 年逐月平均最低气温资料中的最小值。 新疆的 各个地区中，月平均最低气温者为克拉玛依地区 - 2 4 . 9 ℃， 故容器的最低设计温度为- 2 5 ℃。 按 压 力容器安全技术监察规程液化石油气最高设计 温度取值为5 0 ℃。 4 关于低温低应力工况的讨论 由表四可知- 2 5 ℃时， 液化石油气的饱和蒸气 压力为0 . 1 4 7 4 M P a ； - 2 0 ℃时， 液化石油气的饱和 式中σ、 σF 壳体、 封头由内压引起的环 向应力, M P a D i 壳体内径, m m P 相应工况下， 液化石油气饱和蒸气压 力, M P a δe 、 δσF 壳体、 封头有效厚度, m m K 封头形状系数 （标准椭圆封头K 1 ） 查 1 6 M n R 材料的常温屈服点σS 3 2 5 M P a 壳体σ 1 2 . 8 5 M P a P D i δe 0 . 1 4 7 4 2 6 0 0 1 5 2δe 2 1 5 封头 σF 1 2 . 8 5 M P a K P D i δe F 0 . 1 4 7 4 2 6 0 0 1 5 2δe F 2 1 5 - 2 0 ℃时 壳体 σF 1 6 . 4 M P a D i δe 0 . 1 8 8 2 6 0 0 1 5 2δe 2 1 5 封头 σF 1 6 . 4 M P a K P D i δe F 0 . 1 8 8 2 6 0 0 1 5 2δe F 2 1 5 技术应用与发展 表四 液化石油气在各温度下的饱和蒸气压力 温度, ℃- 2 5- 2 002 05 0 压力, M P a0 . 1 4 7 40 . 1 8 80 . 3 3 30 . 5 9 5 51 . 2 6 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m －2 1－ 化工装备 因此 σ 1 - 2 5 ℃ ｝ 1 2 . 8 5 ＜ σS 5 4 . 1 6 M P a 且小于5 0 M P a σF 6 σ 1 - 2 0 ℃ ｝ 1 6 . 4 6 ＜ σS 5 4 . 1 6 M P a 且小于5 0 M P a σF 6 G B 1 5 0 - 1 9 9 8钢制压力容器 附录C 第C 1 . 5 条 当壳体或其受压元件使用在“低温低应力工 况”下，若其设计温度加5 0 ℃后，高于- 2 0 ℃时, 不必遵循本附录的规定。 “低温低应力工况” 系指壳体或其受压元件的 设计温度虽然低于或等于- 2 0 ℃， 但其环向应力小 于或等于钢材标准常温屈服点的六分之一，且不 大于5 0 M P a 时的工况。 按照计算结果，该设备的环向应力小于钢材 标准常温屈服点的六分之一， 且小于5 0 M P a 。 另 外- 2 5 ℃ 5 0 ℃ 2 5 ℃。故按G B 1 5 0 - 1 9 9 8 钢制压 力容器附录C 之规定，本设备设计制造均可不 必遵循低温压力容器的各项规定。 5 容器类别的确定 按 压力容器安全技术监察规程 第6 条划分 类别的规定，本设备属中压储存容器（仅限易燃 或毒性程度为中度危害介质， 且P V 乘积大于等于 1 0 M P a m 3 ）且P V 1 . 7 7 5 0 8 8 . 5 M P a m 3＞1 0 M P a m 3故按压力容器安全技术监察规程划 分为三类压力容器。 6 腐蚀裕量的考虑 液化石油气介质为轻微腐蚀，按均匀腐蚀速 率不超过0 . 1 m m / a 考虑， 设计寿命为1 0 年， 腐蚀 裕量定为1 m m . 7 降温方式 当设备内介质温度超过4 0 ℃时， 应立即打开 喷淋装置， 使温度降到4 0 ℃以下。 喷水量大于1 0 L / m i n m 2 ，严禁温度超过5 0 ℃。 8 设计储量 按压力容器安全技术监察规程第3 6 条1 之规定介质为液化气体（含液化石油气）的固 定式压力容器设计储存量，应按照下式计算 W φVρt 0 . 9 5 0 0 . 4 2 1 8 . 9 t 式中 W 储存量，t ； φ装量系数， 一般取0 . 9 , 对容器容积经实际 测定者, 可取大于0 . 9 , 但不得大于0 . 9 5 ； V 压力容器的容积，m 3； ρt设计温度下的饱和液体密度， t / m 3 参考文献 [ 1 ]压力容器安全技术监察规程 （1 9 9 9 版） [ 2 ] G B 1 5 0 - 1 9 9 8 钢制压力容器 [ 3 ]煤气设计手册 中国建筑工业出版社 1 9 8 5 年1 2 月 [ 4 ] 邓渊 煤气规划设计手册 中国建筑工业 出版社 1 9 9 4 年4 月 技术应用与发展 Desiqn Variable Ascertainment for LPG Storage Tanks Z h a n g X i u y i n g X i n j i a n g c h e m i c a l M a c h i n e r y C o . L t d 8 3 1 4 0 0 A b s t r a c t s T h e v o l u m e o f L P G w i l l r e d u c e 2 5 0 t o 3 0 0 t i m e s w h e n i t i s t u r n e d f r o m g a s e i t y i n t o l i q u i d s t a t e . T h e L P G i n l i q u i d s t a t e i s c o n v e n i e n t f o r t r a n s p o r a t i o n , s t o c k p i l e a n d d i s t r i b u t i o n . T h i s p a p e r i n t r o d u c e s h o w t o a s c e r t a i n t h e d e s i g n p r e s s u r e a c c o r d i n g t o t h e c o n p o n e n t s o f L P G a n d t h e a c t u a l p r e s s u r e o f s a t u r a t e d v a p o u r , a n d c a l c u l a t e t h e m o u n t o f s t o c k p i e l u n d e r c o n s i d e r i n g t h e w o r k i n g c o n d i t i o n o f l o w - t e m p e r a t u r e s t r e s s . K e y w o r d s L P G , P r e s s u r e o f s a t u r a t e d v a p o u r , L o w - t e m p e r a t u r e s t r e s s , m o u n t o f s t o c k p i l e .