10立方米液氨储罐设计.docx

目录
第一章 概 论 2
一、 设计原则及规范 2
二、 项目建设概况 2
第二章 建设项目过程中危险源及危险和有害因素分析 3
第三章 储罐设计 8
一、 设计参数 8
二、 筒体设计 9
三、 内压封头设计： 12
四、 人孔的设计和选择: 13
五、 支座设计： 13
管道 15
法兰 15
第四章 储罐附件 15
一、 温度计 15
二、 液面计 15
三、 压力表 16
四、 氨气浓度检测仪 17
五、 水淋浴装置 18
六、 隔热和保冷设施 19
七、 通风设施 19
八、 安全阀 19
第五章 液氨冷库总平面布置及周边环境 21
一、 液氨储罐区的设置： 21
二、 本装置布置时应当考虑的安全原则： 22
三、 罐区防火间距： 22
四、 安全色及安全标志 23
第六章 电气 23
一、 爆炸危险区域内电气设备选型 23
二、 防雷及防静电措施 23
三、 照明 24
第七章 防火提 24
第八章 消防设计 25
一、 消防车道 25
二、 消防栓 26
三、 灭火系统 27
四、 消防池 27
第九章 事故模拟计算 28
一、 泄漏程度分析 28
二、 危害半径模拟计算 29
三、 池火灾事故的模拟计算： 31
四、 爆炸损害计算 32
第十章 安全控制措施 33
一、 应急事故处理 33
二、 人员疏散 35
第十一章 安全管理制度 35
一、 重大危险源管理制度 35
二、 储罐及储罐区安全管理制度 35
第十二章 结论与建议 36

第一章 概 论
一、 设计原则及规范
1. 设计原则：
认真贯彻“预防为主，防消结合”的方针，严格遵循国家和地方的有关防火规范及规定，搞好本项目的安全设计。
2. 相关规范：
GB50160-92-1999版《石油化工企业设计防火规范》
GB 50016-2006《建筑设计防火规范》
GB 50140-2005 《建筑灭火器配置设计规范》
GB 15603-1995 《常用化学危险品贮存通则》
GB 50074-2002 《石油库设计规范》
GB 11651-1989 《劳动防护用品选用规则》
GB 17681-1999 《易燃易爆罐区安全监控预警系统验收技术要求》
GB 50057-1994.2000版《建筑物防雷设计规范》
AQ3021-2008 《化学品生产单位吊装作业安全规范》
AQ3021-2008 《化学品生产单位吊装作业安全规范》
AQ3022-2008 《化学品生产单位动火作业安全规范》
AQ3023-2008 《化学品生产单位动土作业安全规范》
AQ3024-2008 《化学品生产单位断路作业安全规范》
AQ3025-2008 《化学品生产单位高处作业安全规范》
AQ3026-2008《化学品生产单位设备检修作业安全规范》
AQ3027-2008《化学品生产单位盲板抽堵作业安全规范》
AQ3028-2008 《化学品生产单位受限空间作业安全规范
SH 3063-1999 《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》
SH 3007-1999 《石油化工储运系统罐区设计规范 》
SH 3047－93 《石油化工企业职业安全卫生设计规范》
HG/T 23003-92 《化工企业静电安全检查规程 》
HAB 003-2001 《液氨移动式压力容器检修安全规程》
SY 0075-93 《油罐区防火堤设计规范》
SH/T 3081-2003 《石油化工仪表接地设计规范》
SH 3097－2000 《石油化工静电接地设计规范》
SH 3093-1999 《石油化工企业卫生防护距离》
GB/T13861《生产过程危险和有害因素分类与代码》
《压力容器安全技术监察规程》
《化工企业防雷和防静电接地检测实施细则》
《危险化学品建设项目安全设施目录》
《冷库设计规范》
《冷库安全规范》
《化工设备标准手册》
《固定式压力容器安全技术监察规程》
《钢制压力容器用封头-标准综述》
《重大危险源辨识》
《储罐区防火堤设计规范》
《液氨储存于装卸安全生产技术规范（试行）》
《钢制人孔和手孔》
二、 项目建设概况
1. 项目建设目的：液氨储存
2. 液氨主要参数：液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。氨易溶于水，溶于水后形成氢氧化铵的碱性溶液。氨在20℃水中的溶解度为34%。液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。
3. 氨的物理性质：分子式：NH3气氨相对密度（空气=1）：0.59分子量：17.04液氨相对密度（水=1）：0.7067（25℃）CAS编号：7664-41-7自燃点：651.11℃熔点（℃）：-77.7爆炸极限：16%～25%沸点（℃）：-33.41%水溶液PH值：11.7蒸气压：882kPa（20℃）
4. 建设单位：四川大学 生产规模：10立方米液氨储罐
5. 采用的主要工艺技术：压力容器设计，液氨储罐检修工艺，液氨储罐安全性检测与报警
6. 主要原材料：液氨 ；最大储量：10立方米
7. 主要布局：液氨储存和装卸场所在厂区总平面布置中应符合下列要求：
a) 符合生产流程、操作要求和使用功能；
b) 功能分区内各项设施的布置，应紧凑、合理；功能分区内部和相互之间保持一定的通道和宽度；
c) 应结合当地气象条件，使液氨储存和装卸场所具有良好的自然通风条件。
d) 平面布置应考虑防止有害气体泄漏时对周围环境的危害。
e) 厂区内外现有和规划的运输线路、排水系统、周围场地标高等相协调，满足生产、运输、防洪、排水、管线敷设及土石方工程的要求。

8. 主要设备表：
见附件
9. 项目所在地自然条件：液氨储存和装卸场所应充分考虑地震、软地基、湿陷性黄土、膨胀土等地质因素以及台风、雷暴、沙暴等气象危害因素，避免建在断层、滑坡、泥石流、地下溶洞、采矿陷落区界内、重要的供水水源卫生保护区、有开采价值的矿藏区等地段和地区
10. 液氨储存和装卸场所应位于不受洪水、潮水或者内涝威胁的地带，当不可避免时，必须有可靠的防洪、排涝措施。
11. 液氨储存和装卸场所应符合《石油化工企业卫生防护距离》（SH3093-1999）的要求，具体卫生防护距离应符合表2-1（详见附件）的要求。同时必须考虑当地风向等因素，一般应位于城镇、工厂居住区全年最小频率风向的上风方向。宜建在地势平坦、通风顺畅的地段。在山区或丘陵地区，应避免布置在窝风地带。液氨储存和装卸场所应具有满足生产、生活及发展规划所必需的水源和供电系统。液氨储罐与架空电力线的最近水平距离不应小于电杆（塔）高度的1.5倍。液氨储存和装卸场所沿江河岸布置时，宜位于邻近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂等重要建（构）筑物的下游。液氨罐区邻近江河、海岸布置时，必须采取防止泄漏和含氨废水流入水域的措施。
第二章 建设项目过程中危险源及危险和有害因素分析
液氨等具有燃烧爆炸、有毒有害的危险有害性，且生产过程高温并具有一定的压力，装置具有潜在危险性，因此工艺、设备安全要求高。如果因设计不合理、设备制造及施工安装质量不能保证、管理不善、工艺指标控制不严、操作不当，物质和能量的正常运行状态遭到破坏，有可能引起火灾、爆炸、人员中毒、腐蚀，甚至造成灾害性事故。
危险因素：是指能够对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素。
有害因素：是指能影响人的身体健康，导致疾病，或对物造成慢性损害的因素。
危险、有害因素主要指客观存在的危险有害物质或能量超过一定限值的设备、设施和场所等。产生危险有害因素的根本原因是存在能量、有害物质及能量、有害物质失去控制。危险有害物质和能量失控主要体现在人的不安全行为、物质不安全状态和管理缺陷等三个方面危险、有害因素识别遵循科学性、系统性、全面性、预测性的原则，按厂址、平面布局、建筑物、物质、生产工艺及设备、辅助生产设施（包括公用工程）、作业环境等几个方面分别分析其存在的危险、有害因素。对导致事故发生的直接原因、诱导原因进行重点分析，从而为确定评价目标、评价重点、划分评价单元、选择评价方法和采取控制措施计划提供依据。对重大危险、有害因素，不仅要分析正常生产、运输、操作时的危险、有害因素，更重要的是分析设备、装置破坏及操作失误可能产生严重后果的危险、危害因素。通过危险、有害因素的辨识和对其性质、种类、条件及可能产生的后果的分析、评价，提出相应的对策措施，以控制事故和职业危害的发生，或将危险和有害因素降低到可接受程度，从而保障作业人员的安全和健康。
根据GB/T13861《生产过程危险和有害因素分类与代码》进行生产过程危险和有害因素分析，本项目的主要危险、有害因素为火灾爆炸、中毒和窒息，此外还存在物理爆炸、腐蚀、灼烫、机械伤害、电危害、高处坠落、起重危害、物体打击、高温危害、车辆伤害、噪声危害等危险、有害因素。
1. 液氨特性：
氨(NH3)为无色、有刺激性辛辣味的恶臭气体，分子量17.03，比重0.597， 沸点-33.33℃。爆炸极限为15.7% ～27% (容积) 氨在常温下加压易液化，称为液氨。与水形成水合氨，简称氨水，呈弱碱性，氨永极不稳定，遇热分解。1%水溶液pH值为11.7。浓氨水含氨28%～ 29%。氨在常温下呈气态，比空气轻，易溢出，具有强烈的刺激性和腐蚀性+故易造成急性中毒和灼伤。对上呼吸道有刺激和腐蚀作用，高浓度时可危及中枢神经系统，还可通三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停博和呼吸停止。人对氮的嗅觉阚为0.5mg/m ～ 1.0mg/m，浓度50mg/m3上鼻咽部有刺激感和眼部灼痛感，500mg/m上短时内即出现强烈刺激症状，1500mg/m3上可危及生命，3500mg/m3可即时死亡。缺氧时会加强氨的毒作用。国家卫生标准为30mg/m。液氨的危险性表现在两个方面，一是泄漏导致人员中毒、窒息死亡;二是与空气形成混合物，遇明火极易燃烧、爆炸。
2. 危险化学品数据表:
物料名称
危险化学品种类
相态
密度
凝点
沸点
闪点
自燃点
职业接触限值
毒性等级
爆炸极限
火灾危险性分类
毒性危害
液氨
有毒物质
液态
下面
-77.7
-33.5
-54
651度
30毫克每立方米
LD50350mg/kg（大鼠经口）；LC501390mg/m3，4小时，（大鼠吸入）
15.7—27.4
乙类第2项
下面

3. 液氨项目工艺过程可能导致泄漏、爆炸、火灾、中毒事故的危险源：液氟储罐为液化气体储罐，属于中压二类压力容器，可能发生物理爆炸，造成超声波和爆炸碎片对人和物体破坏。液氨储罐爆炸或液氮泄漏后发生氨气化学燃爆。氨气叉为有毒气体，爆破、液氨泄漏等还会造成人员中毒事故。
l 火灾爆炸原因分析：
1) 液氨与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。液氨贮罐火灾、化学爆炸危险因素分析由于氨气泄漏，与空气混合，达到爆炸极限，遇到明火、静电火花等火源，引起火灾与化学爆炸事故。另外由于腐蚀、自然灾害（如雷击、台风、地震、强对流天气）等原因也可造成反应设施、容器、管线泄漏。
2) 火星飞溅、违章动火、带入火种、物质过热引发、点火吸烟、它处火灾蔓延等明火；电气火花、线路老化引燃绝缘层、短路电弧、静电、雷击等电气火花与火源；机械摩擦、导热管线、焊接熔渣等高温物质。易燃物料流速过快，产生静电积聚引发火灾。
3) 液氨储罐强度设计、结构设计、选材、防腐不合理。液氨储罐及其附件(法兰、阀门、弯头等)泄漏，贮罐阀门、管道爆裂，充装系统泄漏，系统安垒装置失灵等因素。
4) 液氨储罐物理爆炸引起的器外氨气的火灾爆炸。如：
液氨储罐物理爆炸危险因素分析：
(1)液氨储罐超压，原因如下：
a.安全装置不齐、装设不当或失灵;
b.环境温度突然升高，液氨储罐由于温度升高而超压;
c.液氨储罐超装。
(2)液氨储罐存在缺陷，使承压能力降低。其主要原因有：
a.内、外介质腐蚀造成壁厚减薄，外壁受大气的腐蚀作用，内壁为氨的腐蚀;
b.液氨引起的应力腐蚀是导致储罐爆炸的重要原因之一。实践表明，温度升高，有利于腐蚀裂纹的发展;
c.发生严重塑性变形;
d.材质劣化。
l 发生中毒和窒息事故的主要原因：
1）物料泄漏
低浓度氨对粘膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解性坏死，引起化学性肺炎及灼伤。急性中毒：轻度者表现为皮肤、粘膜的刺激反应，出现鼻炎、咽炎、气管及支气管炎；可有角膜及皮肤灼伤。重度者出现喉头水肿、声门狭窄、呼吸道粘膜细胞脱落、气道阻塞而窒息，可有中毒性肺水肿和肝损伤。氨可引起反射性呼吸停止。如氨溅入眼内，可致晶体浑浊、角膜穿孔，甚至失明。
2）防护不当
操作人员未正确佩戴防护用品或防护用品失效。
3）其它原因
未设置有毒物料泄漏报警装置或泄漏报警装置失灵、超期服役未进行检查；职工不了解使用物料的毒性，对职工防毒知识培训教育不足等
液氨中毒危险因素分析
由于液氨储罐及其附件爆炸、泄漏，空气中的氨气的浓度超过安全域值，可能导致人员的中毒，甚至死亡;人员进入液氨储罐时， 内部氨气浓度没有达到安全范围。
案例1：2002年9月l1日，湖南省常德县一辆停靠在“常德县影剧院” 门口、装满剧毒液氨的东风牌气罐车突然发生泄漏事故，所载的数吨有毒气体朝影剧院的几家门面喷去，刚刚开门的业主夫妇中毒倒地，生命垂危。
案例2：2000年12月17日，浙江建德市新化化工有限责任公司液氨车间发生一起液氨泄漏的严重事故，造成4人死亡13人受伤。事故原因是因为合成氨储罐阀门爆裂。
案例3：1979年某钢铁公司化肥厂对两台120m0的液氨贮罐进行内部检查，发现内壁有数以百计的裂纹，这些裂纹大部分分布在长年处于液面下部的南极与下温带组焊的周向焊缝上。大多数裂纹与焊缝垂直，由焊缝中心向两侧扩展，裂纹深4mm～6mm，长度一般为10mm～30mm，经分析为液氨引起的应力腐蚀裂纹。
案例4：1974年12月江苏省某县化肥厂，发生液氨贮罐的发生爆炸，造成多人伤亡。
l 其它危险、有害因素分析：
其它危险、有害因素有：起重伤害、机械伤害、电伤害、高处坠落、物体打击、高温危害、低温危害、车辆伤害、噪声。
火灾危险性类别为乙级。
建筑结构类型为砖混结构。
耐火级别为2级。
液氨储罐危险性分析表
危险源
现象
事故情况
事故原因
可能性
结果
风险等级
高压氨
管理压力持续升高
储罐发生物理爆炸
液氨充装过程中，安全阀不动作
很可能
伤亡损失
Ⅲ
高温高压氨
罐内温度压力升高
储罐发生物理爆炸
外界环境温度突然升高，液氨储罐由于升温而升压
可能
伤亡损失
Ⅱ
高压氨
液氨储罐壁受到腐蚀
储罐发生物理爆炸
内、外介质的腐蚀造成储罐壁变薄
很可能
伤亡损失
Ⅱ
氨气
大量氨气泄漏
氨泄漏后，向四周扩散造成人员中毒
物理爆炸引起氨气泄漏
可能
伤亡损失
Ⅱ
附加（法兰、弯头、阀门）泄漏，安全装置失效
很可能
伤亡
Ⅲ
氨气
大量氨气泄漏
泄漏的氨遇火花，发生火灾爆炸
物理爆炸引起氨气泄漏
可能
伤亡损失
Ⅱ
附加（法兰、弯头、阀门）泄漏，安全装置失效
很可能
伤亡损失
Ⅲ

4. 上述危险源和有害因素存在的主要作业场所：液氨储罐存放区域范围。
5. 说明装置或单元的火灾危险性分类和爆炸危险区域划分
火灾危险性级别为2级。
根据第九章的事故模拟计算结果划分爆炸危险区域。
6. 按照《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218）辨识重大危险源，并按照《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（国家安全监管总局令第40号）划分重大危险源等级。部分有毒物质名称及临界量见表。本液氨储罐储量为5.0670吨。因此不构成重大危险源。

部分有毒物质名称及临界量
序号
物质名称
临界量（T）
生产场所
贮存区
1
氨
40
100
2
氯
10
25
3
碳酰氯
0.30
0.75
4
一氧化碳
2
5
5
二氧化碳
40
100
6
三氧化碳
30
75
7
羰基硫
2
5

7. 说明建设项目工艺是否属于重点监管的危险化工工艺：是。合成氨工艺 反应类型 ：吸热反应 重点监控单元 ：合成塔、压缩机、 氨储存系统 工艺简介 ：氮和氢两种组分按一定比例（1:3）组成的气体（合成气），在高 温、高压下（一般为 400—450℃，15—30MPa）经催化反应生成氨的 工艺过程。 工艺危险特点 （1）高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体物料一旦过氧 （亦称透氧），极易在设备和管道内发生爆炸； （2）高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会迅速膨胀与空气 混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因高流速物料与裂（喷）口处摩 擦产生静电火花引起着火和空间爆炸； （3）气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解， 在附近管道内造成积炭，可导致积炭燃烧或爆炸； （4）高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织， 还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使 其机械强度减弱，引发物理爆炸； （5）液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起大范围人群中 毒，遇明火还会发生空间爆炸。 典型工艺 （1）节能 AMV 法； （2）德士古水煤浆加压气化法；（3）凯洛格法； （4）甲醇与合成氨联合生产的联醇法； （5）纯碱与合成氨联合生产的联碱法； （6）采用变换催化剂、氧化锌脱硫剂和甲烷催化剂的“三催化” 气体净化法等。 重点监控工艺参数 合成塔、压缩机、氨储存系统的运行基本控制参数，包括温度、 压力、液位、物料流量及比例等。 安全控制的基本要求 合成氨装置温度、压力报警和联锁；物料比例控制和联锁；压缩 机的温度、入口分离器液位、压力报警联锁；紧急冷却系统；紧急切 断系统；安全泄放系统；可燃、有毒气体检测报警装置。 宜采用的控制方式 将合成氨装置内温度、压力与物料流量、冷却系统形成联锁关系； 将压缩机温度、压力、入口分离器液位与供电系统形成联锁关系；紧 急停车系统。 合成单元自动控制还需要设置以下几个控制回路： ⑴氨分、冷交液位；⑵废锅液位；⑶循环量控制；⑷废锅蒸汽流 量；⑸废锅蒸汽压力。 安全设施，包括安全阀、爆破片、紧急放空阀、液位计、单向阀 及紧急切断装置等。
第三章 储罐设计
一、 设计参数
设计温度：50℃
设计压力p：2.16MPa（50℃时的饱和蒸汽压为2.030MPa，即工作压力Pw，设计压力稍大）
储存压力:1.35MPa(液氨储存，通常有两种方式，一种是常温下储存，一般的使用压力为1.3-1.6Mpa左右，设计压力应取2.16Mpa，另一种为常压储存，则其温度应在-33.4度以下的低温下储存。在这里选择常温储存。)
氨的密度为563Kg/m³，筒体公称直径为1600mm
液柱静压力：p液柱=ρgh＝0.91×9.81×1.6=14.28≤0.05pc。所以忽略不计。
计算压力pc：pc＝p＋p液柱＝p＝2.16MPa

装量系数：0.90 根据《固定式压力容器安全技术监察规程》中3.13规定，储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。

液氨设计储量计算：
w=φvρt
式中，w——————储存量，t；
φ——————装量系数
v——————公称容积，m3
ρt——————设计温度下的饱和溶液密度，t/ m3;
根据设计条件w=0.90*10*0.563=5.0670 t
V
Di
S
L
S1
L1
L2
L总
10.02
1600
6
4400
8
3650
375
5228

（尺寸
来源于《化工设备标准手册》）
序号
项目
数值
单位
备注
1
名称
液氨储罐
2
用途
液氨储存
3
最高工作压力
2.03
MPa
由介质温度决定
4
工作温度
-20~50
℃

5
公称容积
10
M3

6
装量系数
0.90

7
工作介质
液氨（中度危害）
8
使用地点
冷库，室内
设计参数表
二、 筒体设计
1. 储罐材料选择
液氨储罐工作温度为-20℃~50℃，且液氨具有腐蚀性，根据我国的《钢制压力容器》，选择16MnR为制造材料。
2. 焊接接头系数的确定
通过焊接制成的容器，其焊缝由于可能产生架渣、未熔透、裂纹、气孔等焊接缺陷，且在焊缝的热影响区很容易形成粗大晶粒而使母材强度或塑形有所降低，因此焊缝往往成为容器强度比较薄弱的环节。为弥补焊缝对容器整体强度的削弱，在强度计算中需引入焊接接头系数。焊接接头系数表示焊缝金属与母材强度的比值，用Ø表示。反映容器强度削弱的程度。

焊接接头形式
无损检测比例
Ø值
焊接接头形式
无损检测比例
Ø值
双面焊对接接头和相当于双面焊的全熔透对接接头
100%
1.00
单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板)
100%
0.90
局部
0.85
局部
0.80

本次液氨储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，局部无损检测，所以φ＝0.85
3. 许用应力
⦗ơ⦘t是容器壳体、封体等受压元件材料的许用强度，取材料强度失效判据的极限值与相应材料设计系数（又成安全系数）之比。
在蠕变温度以下，通常取材料常温下最低抗拉强度ơb、常温或设计温度下的屈服点ơs或ơst，三者除以各自的材料设计系数后所得的最小值，作为压力容器受压元件设计时的许用应力，按以下公式：
[ơ]＝min{ ơb／nb，ơs／ns，ơst／ns}
表1 钢制压力容器用材料许用应力的取值方法
材料
许用应力取下列各值的最下值／MPa
碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢
ơb／3.0 ơs／1.6 ơst／1.6
ơDt／1.5 ơnt／1.0
奥氏体高合金钢
\

因材料选用为16MnR,假设厚度在6mm~16mm之间，根据《材料许用应力表》得，[ơ]t=170MPa
4. 内压圆筒的强度计算
l 对于中径为D，壁厚为 ơ的圆筒形壳体，承受均匀介质内压p时，其器壁中产生如下经向和周向薄膜应力：
σ＝pD/4δ，σ=Pd/2δ——————
式中 δ——计算厚度，mm
D——圆筒中面直径，mm
l 根据第一强度理论和第三强度理论所得同壁上一点的相当应力均为pD /2ơ,即ơ1=ơ，按薄膜应力强度条件，则有：
ơ1= ơ＝pD／2δ≤[σ]t
式中 ［σt］］——钢材在设计温度下的许用应力，MPa。
l 容器的筒体有钢板卷焊而成（如果用无缝钢管作筒体，其公称直径太小，不适合用作10m3的贮罐），考虑焊缝对筒体强度可能产生不利的影响，应将钢板的许用应力乘以焊接接头系数 来表示圆筒的许用应力强度，因此式成为：
σ1=σθ=Pd/2δ≤［σ］tØ——————
l 此外，一般由工艺条件确定的是圆筒的公称直径，对卷制的圆筒即是其内直径Di，为了方便起见，利用D=DI+ 的关系，将变为：
P（Di+δ）/2δ≤［σ］tØ———————
整理解得：
δ=pDi/(2［σ］tØ-p)———————
以计算压力pc代替中得p，即：
δ=pDi/(2［σ］tØ-pc)———————
式中 δ————计算厚度，mm
pc————计算压力，MPa
Di————圆筒内直径，mm
θ————焊接接头系数
[ơ]t————钢材在设计温度下的应用许力，MPa。
由此公式计算得，δ=12.05mm
此外，储罐设计使用寿命B为10~15年，腐蚀速率Ka为0.1mm每年。腐蚀裕量C：
C=KaB=1.5mm
所以，设计厚度δc：δc=δ+C=12.05+1.5=13.55mm
查《钢板厚度的常用规格表》，圆整为14mm
三、 内压封头设计
封头材料：同筒体一样，使用16MnR钢。
封头的选择：
凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、叠形、球冠形封头。
l 半球形:在同样的承条件下，其所需壁厚最薄，所以节省材料，强度好。但对于直径较小的容器来说，半球形封头深度大，整体冲压成型困难。因此不适用。
l 叠形：优点是便于手工成型，且可在现场手工成型。但缺点是，存在较大边缘应力，受力情况不如椭圆形封头好。因此不适用。
l 球冠形:边缘应力相当大，一般只用于压力不高的场合。因此不适用。
综上，选择椭圆形标准封头。则厚度δ：
δ=pDi/(2［σ］tØ-0.5pc)=12.00mm
取腐蚀裕量1.5mm，所以δc=13.5mm，圆整为14mm，和筒体等厚。
四、 人孔的设计和选择
1. 人孔:在化工设备中，为了便于内部附件的安装、衬里、防腐以及对设备内部进行检查、清洗，往往开设人孔。
2. 本次设计的储罐的设计压力为2.16MPa，根据《钢制人孔和手孔》，采用回转盖带颈对焊。
3. 人孔数量：
容器公称直径DN/mm
人、手孔数量
300≤DN﹤500
2个手孔
500≤DN﹤1000
1个手孔或2个手孔
≥1000
一个以上手孔
而本储罐的尺寸为1600mm，因此选择一个人孔。
4. 人孔尺寸
1) 人孔尺寸选择的原则
① 人孔直径应根据容器直径大小、压力等级、容器内部可拆构件尺寸、、检修人员进出方便等因素。一般情况下，人孔尺寸如下：
容器直径/mm
人孔DN/mm
1000~1600
450
1600~3000
500
大于3000
600
② 真空、毒性、极度危害物质，或设计压力>2.5MPa的容器，人孔直径宜选小者。
③ 寒冷地区，人孔直径应不小于500mm。
④ 装设人孔的部位受到限制时，也可以采用不小于400mm*300mm的长圆形人孔或椭圆形人孔。
⑤ 手孔直径应不小于150mm。
⑥ 检查孔直径不小于80mm。
2) 根据上述原则，我们选择DN500mm的人孔。
人孔及人孔补强质量一共为302kg。
五、 支座设计
l 支座材料采用Q235-A•F。
l 由于是卧式储罐，我们使用卧式储罐中应用最为广泛的鞍式支座。
l 支座数量为两个。支座中心线到封头切线的距离，L1=3650mm，L2=375mm。根据《化工设备标准手册》。
l 鞍座负荷的计算：
充液质量：m1=5067.0 kg
筒体质量:
r1为内半径0.80m r2为外半径即r2=r1+δ=0.80+0.014=0.814m 长度L=4.4403 m材料16MnR的密度：ρ=7850 kg/m3
每米筒体的重量:m=ρ[πr2]0.8140.8=557.25 kg
筒体质量：m2=557.25*4.4403=2474.36 kg
封头质量：
h1为椭球深度0.40m h2为椭球深度加上壁厚0.414m r1为内半径0.80m δ为封头厚度0.014m r2为外半径即r2=r1+δ=0.80+0.014=0.814m
内容积：V1=（4πh*r1*r1）/3=(4π*0.4*0.8*0.8)/3=1.0723 m3
外容积：V2=（4πh*r2*r2）/3=(4π*0.414*0.814*0.814)/3=1.1490 m3
封头外壁容积：ΔV=V2-V1=1.1490-1.0723=0.767 m3
封头质量m3=ΔV*ρ=0.767*7850=602.0 kg (两个封头质量和)
人孔质量：m4=302.0 kg
其它管道及仪器设备估计质量：m5=100.0 kg
所以，
m总= m1+m2+m3+m4+m5=5067.0+2474.36+602.0+302.0+100.0=8545.36 kg。
G= m总ρ=8546.36*9.8=83744.53N
每个鞍座的载荷为41872.26N.由此，查表JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为A,包角为120度有垫板的鞍座。
六、 法兰
容器法兰：
法兰的选择及密封面
由于液氨介质具有中等危害性，因此采用凹凸密封面。这种结构能限制垫片的径向变形，可防止垫片被挤出，在一定程度上会提高密封性能。适合用于压力较高的场合。

第四章 储罐附件
一、 温度计
目的：实时监测物料温度，以及监测当物料干涸是储罐的温度。
要求：温度计可以测量比最低使用温度低10℃的温度。
二、 液面计
1. 液面计
液面计时候用来观察设备内部液位变化的一种装置，为设备操作提供部分依据。
2. 液面计的作用
① 通过测量液位变化来确定容器中物理的数量，以保证生产过程中各环节必须定量的物料；
② 是通过液面测量来反映连续生产过程中是否正常，以便可靠地控制过程的进行。
3. 常用液面计有：玻璃管液面计、玻璃板液面计、磁性液面计和彩色石英管液面计等。在中低压容器中，常用前两种。玻璃管液面计，适用工作压力小于1.6MPa，介质温度在0~250℃的范围。玻璃板液面计，主要用于透明或较透明的介质中，其公称压力比玻璃管液面计稍高，可达到6.3MPa，使用最高温度达到了250℃。玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构。它不仅有结构简单、观察直观、安装方便、维修简单等优点，且比玻璃管液面计适用范围更为广泛。
磁性液面计，常用于密度不小于0.45g/cm3的液体，主要是透明和半透明的介质，但有时也可用于原油等较高粘度介质的液位检测，其测量范围较之玻璃管液面计和玻璃板液面计大很多，最大可达到7m，且适用的公称压力达到了16MPa，适用温度范围也达到了－40℃～300℃。其优点除了有读数直观、结构简单、安装方便、维护方便，还比玻璃管（或板）液面计更耐腐蚀，且防爆，而且由于测量范围大，可不受贮槽高度的限制，不易出现观察盲点。但其也有缺点，液面计筒体在有固体杂质和磁杂质进入时，会对浮子造成卡阻及减弱浮力，因此要定期清洗主导管，清除管内沉积物杂质；且对混合介质的测量效果不好。应用在化工生产中的液面计，应根据设备的操作条件（温度、压力）、介质的特性、安装位置及环境条件等因素合理地选用合适的液面计。液面计形式和适用范围参考下表。
型式
适用范围
标准选用
玻璃管液面计
PN≤1.6MPa，0~200℃，介质流动性好，液体
HG21592
透光式玻璃液面计
PN≤6.3MPa，0~250℃，洁净介质，无色透明液体
HG21589
反射式玻璃板液面计
PN≤4.0MPa，0~250℃,非洁净介质，稍有色泽的液体
HG21590
碳钢玻璃浮子液面计
适用压力PN≤0.4MPa
t=0~200℃
ZBG91102
碳钢衬F-46玻璃浮子液面计
t=0~150℃
ZBG91003
浮标液面计
设备高度大于3m的常压设备，液体

防霜液面计
PN≤4.0MPa，介质温度（非环境因素造成0-160~0℃
HG/T21550
磁性液面计
PN≤1.6~16MPa，-40~300℃,密度大于等于0.45g/cm3，粘度小于15mPa·s，液体
HG/T21584
钢与玻璃烧结液面计
PN=-0.1~2.MPa，t=0~180℃，液体
HG21606

液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液面计。
总之，液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象所以在此选用磁性液面计，普通级，压力等级为2.5MPa。（还有差压变送器，双法兰变送器，伺服液位计，导波雷达等。）
三、 压力表
压力表是以用来测量压力容器内介质压力的一种计量仪表。由于它可以显示容器内介质的压力，使操作人员可以根据压力表所指示的压力进行操作，将压力控制在允许范围内，所以压力表是压力容器的重要安全附件。凡是锅炉以及需要单独安装泄压装置的压力容器，都必须装有压力表。
压力表的种类较多，可以分为液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。
选用压力表的注意事项:
1. 量程装在锅炉、压力容器上的压力表，其最大量程（表盘上刻度极限值）应与设备的工作压力相适应。压力表的量程一般为设备工作压力的1.5~3倍，最好取2倍。若选用的压力表量程过大，由于同样精度的压力表，量程越大，允许误差的绝对值和肉眼观察的偏差就越大，则会影响压力读数的准确性；反之，若选用的压力表量程过小，设备的工作压力等于或接近压力表的刻度极限，则会使压力表中的弹性元件长期处于最大的变形状态，易产生永久变形，引起压力表的误差增大和使用寿命降低。另外压力表的量程过小，万一超压运行，指针越过最大量程接近零位，而使操作人员产生错觉，造成更大的事故。因此压力表的使用压力范围，应不超过刻度极限的60%~70%。
2. 工作用压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的。精度等级一般都标在表盘上，选用压力表时，应根据设备的压力等级和实际工作需要来确定精度。
3. 表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值，压力表的表盘直径不应过小，如果压力表装得较高或离岗位较远，表盘直径应增大。
4. 表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值，压力表的表盘直径不应过小，如果压力表装得较高或离岗位较远，表盘直径应增大。
5. 日常重视使用维护，定期进行检查、清洗并做好使用情况记录。
6. 压力表一般检定周期为半年。强制检定是保障压力表技术性能可靠、量值传递准确、有效保证安全生产的法律措施。
在这里，决定采用弹性元件式压力表中的单圈弹簧管式。它具有结构坚固，不易泄露，测量范围宽，具有较高的准确度，对使用的条件也不高。但在使用期间必须经常检验。
四、 氨气浓度检测仪
1.氨气危害性
按国家标准《工作场所有害因素职业接触限值 GBZ2-2002》规定，车间中氨气最高允许浓度为30mg/M3,约为39.5ppm。
在实际检测当中，通常参照以下数值：   
平均阈值(TLV-TWA)：25（一般设为一级报警点）
瞬时阈值(TLV－STEL)：35（一般设为二级报警点）
危险浓度(IDLH)：100ppm-500ppm  
平均阈值
25
一级报警点
瞬时阈值
35
二级报警点
危险浓度
100

上述三个定义解释如下： 
平均阈值(TLV-TWA) ：这个值表示环境中以时间加权的平均浓度值。绝大多数工人按8小时每天，40小时每周的安排在这个环境中工作时，不会有健康方面的问题。 
瞬时阈值(TLV－STEL) ：这个参数被定义为一个15分钟的加权平均值，在一个工作日的任意时刻工作场所中某种有害气体的浓度都不得超过其指定的阈值，即使在这一天中总的加权平均值达到了平均阈值。一天当中超过平均阈值且低于瞬时阈值的次数不得大于4次，每次的持续时间必须小于15分钟。 
危险浓度(IDLH) ：如果工人没戴防毒面具或者缺乏逃生经验，而工作环境中的气体浓度达到了危险浓度，那么30分钟的滞留会对人体造成永久性损害或削弱人体的健康程度(例如视力降低)。
2.氨气检测仪结构和特点
固定式氨气检测仪主要由报警控制主机和氨气检测探头组成。  
报警控制主机有开关量输出并可选通讯接口，可以外接声光报警器或启动控制设备，也可以与上位机通讯。报警控制主机可接收检测探头的信号，当测量值达到设定的报警值时，控制主机发出声、光报警，同时输出控制信号（开关量接点输出），提示操作人员及时采取安全处理措施，或自动启动事先连接的控制设备，以保障安全生产。选择报警主机适用于各