Tiêu chuẩn thiết kế bồn chứa hóa chất

GIỚI THIỆU BỒN CHỨA 

Bồn chứa là loại bồn sử dụng trong công nghiệp ở nhiều lĩnh vực khác nhau như dầu khí, hóa chất, dược phẩm, mỹ phẩm. Được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Bể chứa có vai trò vô cùng quan trọng bởi bồn chứa có nhiệm vụ quan trọng bảo quản, lưu trữ, vận hành. Tại các bồn chứa đều được phân tích các chỉ số để đáp ứng được yêu cầu đặc thù cho mỗi dòng sản phẩm. Các bồn chứa đều có các phụ kiện hỗ trợ như van thở, nề móng, mái che, thiết bị chống tĩnh điện…

Trong ngành công nghiệp hóa chất, dầu khí, tất cả các hoạt động đều phải lưu trữ bằng bồn chứa.

PHÂN LOẠI BỒN CHỨA HÓA CHẤT

Bể ngầm: bể ngầm được ứng dụng trong các cửa hàng bán lẻ, quy mô nhỏ

Bể nổi: Được sử dụng trong các kho có quy mô lớn, xây dựng trên mặt đất

Bể nửa ngầm: là loại bể 1/2 ở dưới mặt đất, 1/2 nổi trên mặt đất. Nhưng hiện nay dòng bể này còn rất ít sử dụng

Bể ngoài khơi được sử dụng thiết kế trên mặt nước, có thể di chuyển từ nơi này qua nơi khác được

CÁC BỘ PHẬN CỦA BỒN BỂ 

Đáy bể: Đáy bể bao gồm các tấm thép được liên kết với nhau bằng đường hàn đối đầu

Thân bồn: Đây là bộ phận chịu áp lực chính của toàn bộ bồn chứa, được kết cấu bởi nhiều miếng thép lại với nhau tạo thành một khối liên kết. Các mối hàn, góc được hàn khép kín,

Thân bể : Là bộ phận chịu lực chính, gồm nhiều khoang thép tấm hàn lại, chiều dày các thép tấm thân bể có thể thay đổi hoặc không dọc theo thành bể. Liên kết giữa các thép tấm trong cùng một đoạn thân là đường hàn đối đầu, liên kết giữa các đoạn thân dùng đường hàn vòng hoặc đối đầu. Nối thân bể và đáy bể dung đường hàn góc

Mái bể : Cũng đựơc tổ hợp từ các tấm thép hàn lại với các dạng chính như sau:

Mái nón, mái treo, mái cầu, mái trụ cầu(mái vòm)

 Bể chứa hình trụ ngang.

Bể chứa trụ ngang dùng để chứa các sản phẩm dầu mỏ dưới áp lực dư

pd≤ 0,2Mpa và hơi hoá lỏng có pd ≤ 1,8MPa, áp lực chân không Po ≤ 0,1MPa.

• Bể chứa trụ ngang có 3 bộ phận chính: thân, đáy và gối tựa

-Thân bể: bằng thép tấm, được chia làm nhiều khoang. Các tấm thép được liên kết với nhau bằng đường hàn đối đầu, bên trong mỗi khoang đặt các vành cứng bằng thép góc và hàn với thân bể.

-Đáy: có các hình dạng khác nhau: phẳng, nón, trụ, cầu, elíp. Việc lựa chọn đáy phụ thuộc vào thể tích bể, và áp lực dư trong bể.

-Gối tựa: gồm hai gối hình cong lõm bằng bê tông hoặc gối tựa dạng thanh đứng.

Bể chứa trụ ngang có những ưu điểm, nhược điểm chính sau:

• Ưu điểm: hình dạng đơn giản, dễ chế tạo, có khả năng chế tạo trong nhà máy rồi vận chuyển đến nơi xây dựng.Có thể tăng đáng kể áp lực dư so với bể trụ đứng.

• Nhược điểm: tốn chi phí chế tạo gối tựa.

2.3 Bể chứa cầu.

Bể chứa cầu dùng để chứa hơi hoá lỏng với áp lực dư pd 0,25 ÷1,8MPa, thể tích bể V = 600 ÷ 4000m3.

Bể được ghép từ các tấm cong hai chiều và được chế tạo bằng cách cán nguội hoặc dập nóng. Các tấm thép đựơc hàn với nhau bằng đường hàn đối đầu. Cách chia các tấm trên mặt cầu có nhiều hình dạng khác nhau: múi kinh tuyến với các mạch 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.

II)Xác định thông số thiết kế và tính toán thiết kế.

1.Xác định thông số thiết kế.

* Kiểu bể: Bể hình trụ mái nổi.

* Sản phẩm chứa:Dầu Thô Tây Taxa s trung bình.

*Thể tích chứa : V =65 000m3

Thể tích thiết kế: V=72 965,75m3

*Hiệu suất chứa của bồn chứa: 89%

*Tốc độ gió: v=205 km/h

*Đổi ra trọng lượng riêng: 0,98g/cm3

*Nhiệt độ làm việc: 70oC

*Độ ăn mòn: Ăn mòn ở thành bồn chứa: 3mmm

Ăn mòn ở dáy bồn chứa: 3mm

Ăn mòn mái bồn chứa: 2mm

*Tiêu Chuẩn thiết kế: Tiêu Chuân API 650-2013 và tiêu chuẩn Việt Nam.

*Chọn Vật liệu thiết kế:

-Thành bể chứa và dáy bể chứa: Thép A678 M-B ( Bảng 5.2a tiêu chuẩn

API650-2013 )

St =2360MPa

Sd= 220MPa

Rk= 550 MPa

-Mái chê bể chứa: Hợp Kim Nhôm.

Alloy: 1060 ở 900C : E=66 900 MPa (Bảng Al.8a tiêu chuẩn API 650-2013)

Tu= 55MPa (Bảng Al.3a tiêu chuẩn API 650-2013)

*Thông số đường kính 65 m

*Chiều cao bồn chứa 22 m.

2. Giải thích các thông số chọn:

* Chọn bồn chứa hình trụ:

Hình dạng đơn giản, dễ chế tạo, có khả năng chế tạo trong nhà máy rồi vận

chuyển đến nơi xây dựng.Có thể tăng đáng kể áp lực dư so với các loại bể cầu hay

bể trụ ngang.(Bể hình trụ dứng chỉ cần uốn cong các tấm thép và ghép lại với nhau

bằng các mũi hàn).Các tấm thép được sản xuất đủ các loại bề dày trên thị trường

thuận lợi cho quá trình thiết kế và chi phí hợp lý hơn.( nếu sản xuất theo đơn đặt

hàng nhỏ lẽ thì giá sẽ cao hơn sản xuất đồng loạt để bán trên thị trường).

*Chọn đường kính và chiều cao:

Theo tiêu chuẩn API và tiêu chuẩn Việt Nam; GH và

Theo B.G. Sukhốp, chiều cao lợi nhất của bể.

Trong đó:

γ : hệ số điều kiện làm việc (γ = 0,9).

Rkh: cường độ tính toán của đường hàn đối đầu khi chịu kéo. Lấy bằng

cường độ chịu kéo của vật liệu (Rkh = 550 000 KN/m2)

( ∆ = 15 mm=0,015 m), (chiều dày mái được quy đổi theo phương pháp tương

đương về độ võng của mái và mái thép có một chiều dày nhất định)

G: tỷ trọng chất lỏng chứa trong bể (G = 9,8 KN/m3)

n: hệ số vượt tải ( n = 1,5 )

Thay số vào công thức (2.1) ta đựơc.

Do yêu cầu khả năng của đơn vị thi công và chiều rộng các tấm théptrên trị

trường nên chọn kích thước chiều cao bể là H = 22m

Trong đó: V là thể tích bồn chứa thiết kế.

H là chiều cao bồn chứa thiết kế.

Đối với bồn chứa trụ đứng thì khoảng 85 – 90% dung tích của bồn mái nổi được sử dụng trong điều kiện bình thường, phần thể tích không sử dụng là do

khoảng chết trên và khoảng chết dưới dáy.

2.Tính Toán Thiết Kế.

2.1.Xác định chiều dày các đoạn thân bể.

* Thân bể là bộ phận chịu lực chính, gồm nhiều đoạn thép tấm hàn lại. Chiều cao

mỗi đoạn thân chính bằng chiều rộng thép tấm định hình.

*Thân bể trong thiết kế ở đây làm bằng thép A 516-450 và có bề rộng là 2m.Bề

rộng tầng trên cùng là 1m( Chọn bề rộng dựa vào tính phổ biến của các loại tấm

thép trên thị trường Việt Nam hiện nay.)

* Số tầng của thân bể:

Trong đó:

Tầng

H: chiều cao bể (H = 22m)

hi: chiều cao các đoạn thân bể (hi