某油库设计储油区的工艺计算

重庆科技学院《油气储存技术与管理》课程设计报告院（系）:_石油与天然气工程学院—专业班级:油气储运11设计地点（单位） K802 ― —设计题目:— 某油库设计-储油区的工艺计算 指导教师评语：_______________________________________成绩（五级记分制）:指导教师（签字）:摘要我国石油工业的大力发展和石油战略地位的不断提高，油库的建设也越来越重要。本次课程设计将根据设计任务书，拟建一座油库，。在综合运用所学的专业知识的前提下，查阅了有关原油库各操作单元设计和计算的规范及文献。本设计阐述了罐区布置思路和相关理论，介绍了主要运用到的计算公式、计算结果；说明了油罐区、栈桥的计算过程，并设计了该罐区平面布置图、栈桥布置图和泵房工艺流程图。本设计主要是储油区的工艺选择及计算，包括油罐个数及选型、油罐分组、储油区防火堤计算、加热器面积计算等方面。关键词：油库、油罐、防火堤、加热器目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1绪论 1\o"CurrentDocument"1.1设计的背景 1\o"CurrentDocument"1.2设计的目的 1\o"CurrentDocument"1.3设计的内容 1\o"CurrentDocument"1.3.1油库设计内容 1\o"CurrentDocument"1.3.2本文设计内容 2\o"CurrentDocument"2设计参数及基础数据 3\o"CurrentDocument"2.1油库设计基础数据 3\o"CurrentDocument"2.2油库资料 3\o"CurrentDocument"3储油区的工艺计算 5\o"CurrentDocument"3.1储油区 5\o"CurrentDocument"3.2油罐类型的选择及数量确定 6\o"CurrentDocument"3.3油罐分组 8\o"CurrentDocument"3.4储油罐区防火堤计算 9\o"CurrentDocument"3.3.1防火堤 9\o"CurrentDocument"3.3.2油罐防火距离 9\o"CurrentDocument"3.4农用柴油加热器面积计算 12\o"CurrentDocument"3.4.1油品平均温度\ 12\o"CurrentDocument"3.4.2罐壁传热系数% 12\o"CurrentDocument"3.4.3确定灌顶和罐底的传热系数 14\o"CurrentDocument"3.4.4油罐总传热系数K 14\o"CurrentDocument"3.4.5计算单位时间内加热油品所需的总传热量Q 14\o"CurrentDocument"3.4.6计算加热器面积F 15\o"CurrentDocument"4结论 17\o"CurrentDocument"参考文献 181绪论1.1设计的背景近年来，随着我国石油工业的飞速发展，油库发展也很快，石油库的工艺和技术水平不断提高，人们的安全和环保观念日益更新，目前油库建设规模已呈大型化趋势，油库设计成为一项十分重要的工程。设计好、管理好油库对企业经济效益的提高具有十分重要的意义。我国油库设计与建设起步较晚，在很多方面都有待提高，各国对先进技术的保护使得我们可以借鉴的经验少之又少，所以我们更要加快对油库技术的研究。尽管最近这些年，我们对油库的基础设施建设、信息化建设、自动化系统取得了一定的成绩，但和先进国家之间的差距仍然很大。由于客观原因，油库彼此的信息系统是由不同厂家建设的，而且建设的时期也有所不同，这样使油库内部的自动化装置之间不能很好的关联起来，造成了资源浪费。希望本文能让大家对油库有个基本的了解，认识到油库建设的重要性，对我国的油库建设予以更多的关注。油库是接收、储存、发放石油或石油产品的企业或单位。它是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。此外，油库是我国现代化建设和军队后勤建设的重要组成部分，也是油料储存、供应的基础。从储油方式看，油库可分为地面油库、隐蔽油库、山洞油库、水封石洞油库和海上油库等。随着石油工业的进步和石油战略地位的不断提高，油库的建设也越来越重要。特别是当今国际形势风云变换，各国在能源行业不断发展壮大，因此学习并掌握油库的设计方法和流程十分重要。1.2设计的目的进行油库设计，更具提供的资料进行油库工艺设计与计算，以及流程绘图。为此，本设计将依据相关原始资料及设计标准规范，对该油库的各个方面进行工艺计算及选型，从而绘制罐区、栈桥布置图以及泵房流程图。1.3设计的内容1.3.1油库设计内容1） 储油区的工艺计算：包括确定每种油品油罐的个数，选择油罐的型式，油罐分组，储油罐区防火堤的计算，农用柴油罐加热器面积计算。2） 铁路收发区的工艺计算：包括每种油品鹤管数的确定，栈桥长度的计算，泵的初步选择。3） 工艺管线计算：包括每种油品管径的选取，每种油品管线壁厚计算，管线摩阻损失计算，集油管设计计算。4） 汽油泵和电动机的选择和校核：包括用图解法求泵的工作点，选泵，校核泵的工作点，确定泵的安装高度，选配电机。5） »管气阻校核6） 绘图：包括罐区平面布置简图，油罐分区示意图，栈桥布置示意图，泵房工艺流程简图。1.3.2本文设计内容本文是设计内容为整个油库设计的第一部分：包括确定每种油品油罐的个数，选择油罐的型式，油罐分组，储油罐区防火堤的计算，农用柴油罐加热器面积计算。2设计参数及基础数据2.1油库设计基础数据油库基础数据如表2-1和表2-2所示。表2-1 经营品种、年周转量、周转系数、油品性质经营品种相对密度年周转量/104t周转系数粘度/mm2/s90#汽油0.7213.150.7593#汽油0.724.650.75200#溶剂油0.720.140.750#柴油0.847.4658.5-10#柴油0.841.4148.520#农用柴油0.843.1658.5灯用煤油0.820.5532.8表2-2 油品物性表参名称90#汽油93#汽油-10#柴油-35#柴油重柴油燃料油比重0.720.720.830.830.850.85闪点。C2828727278120运动粘度厘沱20C115550C0.40.42.552.5510.8220080C35100C3.952.2油库资料1） 收发任务：每天最大收油量900t，可以同时用3根鹤管卸油，每天操作8小时。2） 地形资料：泵至最远的90#汽油罐的管路长度为2500m，油罐计算液面与铁路轨顶之间的高差为55m；泵吸入口全集油管的吸入管长度为25m,每根鹤管的长度为14m；鹤管吸入口（即油罐车最低液面）到鹤管最高点的垂直距离为4m,鹤管吸入口到容易发生气阻的鹤管最高点的鹤管长度为5m，鹤管的管径为（P108X4mm。铁路轨顶至油罐车底部高差为1.1m。3） 油罐所在地月平均最高温度下汽油的饱和蒸气压为5m水柱。4）气象资料：油罐所在地最冷月大气月平均最低温度为一2°C。平均风速为2.5m/so3储油区的工艺计算3.1储油区油库的任务：（1）生产基地用于集积和中转油料；（2）供销部门用于平衡消费流通领域；（3）企业部门用于保证生产；（4）国家储备部门用于战略储备，以保证非常时期需要。油库类型：Q根据油库的管理体制和业务性质划分：'储备油库「民用油库中转油库分配油库「独立油库＜储备油库［军用油库｛供应油库J 野战油库油库（油田原油库炼厂原油及成品油库I企业附属油库（机场及港口油库农机站油库I其它企业附属油库©根据油库的主要储油方式划分：地面油库、隐蔽油库、山洞油库、水封石洞油库和海上油库。储油区又称油罐区，它是油库储存油品的区域，也是油库的核心部门，安全上需要特别注意，其首要任务是保证储油安全，防止火灾和泄漏。储油区的主要设备是储油罐。除储油罐外，该区还应根据规范布置罐位，设置防火堤和消火栓以及消防系统，采取防雷、防静电、安全监视等一系列保安措施，以保证绝对安全。同时，储油区内储存有大量油品，如果发生火灾，不仅油库本身遭受重大经济损失，而且危及周围地区的安全，所以应特别注意油罐区防火安全距离的设定。在各级油库中，罐区及区内油罐的布置，必须遵照国家有关消防安全技术规定，保证罐区内外的防火间距符合要求。这样即使油品的蒸汽扩散到有火源的场所，由于已被稀释到很小的浓度，也不致形成火灾的有害之源。区内各罐之间保持定的安全距离还能防止一个罐着火时殃及其它油罐。3.2油罐类型的选择及数量确定由《油库设计与管理》课本可知，可根据周转系数法决定油库容量，则各种油品设计容量可由下式求得：(2-1)式中：匕——某种油品的设计容量，m3；G——该种油品的年周转额，t；P——该种油品的密度，t/m3；K——该种油品的周转系数。对一、二级库采用K=1~3；三级及其以下油库采用K=4~8。门—油罐利用系数。一般，轻油取n=0.95；重油取n=0.85。说明：根据给出数据及参数计算设计容量。同时由于该油库经营的油品全为轻油，则取n=0.95。各种油品的设计容量计算如下：90#汽油：V=-^=13」x10000=38304.09(n3)sKp门5x0.72x0.95选取：4个10000m3储油罐93#汽油：V=G=4.6x10000=13450.29G)sKp门5x0.72x0.95选取：3个5000m3储油罐200#溶剂油：V=-^=0.1x10000=365.50,3)sKp门 4x0.72x0.95选取：1个400m3储油罐0#柴油：V=-^=7.46x10000=18696.74(n3)sKp门5x0.84x0.95选取：2个5000m3储油罐-10#柴油：V=£=侦旻0000=4417.29G)sKp门 4x0.84x0.95选取：2个3000m3储油罐20#农用柴油：V=-^=3.16x10000=7919.80(n3)sKp门5x0.84x0.95选取：1个10000m3储油罐灯用煤油：V=-^=0.55x10000=2353.44(n3)sKp门 3x0.82x0.95选取：1个3000立方米储油罐油库总容量：TV=3830409+1345029+36550屯1869674+441729+791980+235344=855071从)由石油库容量大小分级表如下：表2-1石油库的等级划分等级石油库总容量TV/m3等级石油库总容量TV/m3一级100000WTV四级1000WTVV10000二级30000WTVV100000五级TVV1000三级10000WTVV30000因为30000忍TVV100000,所以该油库为二级油库。根据《油库设计实用手册》中石油库储存油品的火灾危险性分类表（表格如下）。表2-2石油库储存油品的火灾危险性分类表规范名称类别油品闪点F/°C油品举例《石油库设计规范》GB50074——2002甲F<28t汽油乙A28<F<45t1、2、3号喷气燃料、灯用煤油B45<F<60t轻柴油丙A60<F<120t重柴油、燃料油BF>120t润滑油由表中分类可知90#汽油、93#汽油和200#溶剂油属于甲类，0#柴油、-10#柴油和20#农用柴油属于丙类，灯用煤油属于乙类。根据《油库设计实用手册》可知储存甲类和乙A类油品的地上油罐应选用浮顶油罐或内浮顶油罐，储存乙B类及丙类油品的油罐可选用拱顶油罐。又由于汽油的质量要求较高，且汽油的蒸发性都很强，为了保证油品的质量，减少油品的蒸发损耗，因此汽油均选用内浮顶罐。根据各种油品的设计容量计算结果可知:经营品种公称容积/方个数/个种类90#汽油100004内浮顶罐93#汽油50003内浮顶罐200#溶剂油4001内浮顶罐0#柴油100002拱顶罐-10#柴油30002拱顶罐20#农用柴油100001拱顶罐灯用煤油30001内浮顶罐3.3油罐分组1） 油库的地上油罐应按下列规定成组布置口:甲、乙和丙入类油品储罐可布置在同一油罐组内；甲、乙和同类油品储罐不宜与丙B类油品储罐布置在同一油罐组内。沸溢性油品储罐不应与非沸溢性油品储罐同组布置。地上立式油罐、高架油罐、卧式油罐、覆土油罐不宜布置在同一个油罐组内。同一个油罐组内油罐的总容量应符合规定：固定质油罐组及固定顶油罐和浮顶、内浮顶油罐的混合罐组不应大于12000003；浮顶、内浮顶油罐组不应大于600000m3o同一个油罐组内的油罐数量应符合下列规定：当单罐容量等于或大于100003时，不应多于12座；单罐容量小于100003的油罐组和储存丙B类油品的油罐组内的油罐数量不限。2） 地上油罐组内的布置应符合下列规定□:单罐容量小于1000m3的储存丙B类油品的油罐不应超过4排；其他油罐不应超过2排。②立式油罐排与排之间的防火距离不应小于5m；卧式油罐排与排之间的防火距离不应小于3m。3）各种油品根据表3-2进行危险性分类，并进行分组。将90#汽油、93#汽油、200#溶剂油分为一组；0#柴油、-10#柴油、20#农用柴油分为一组；灯用煤油分为一组。3.4储油罐区防火堤计算3.3.1防火堤1） 地上油罐组应设防火堤，防火堤的设置应符合下列规定□:防火堤应采用非燃烧材料建造，并应能承受所容纳油品的静压力且不应泄漏。立式油罐防火堤的计算高度应保证堤内有效容积需要。防火堤的实高应比计算高度高出0.2m。防火堤的实高不应低于1m（以防火堤内侧设计地坪计），且不宜高于2.2m（以防火堤外侧道路路面计）。卧式油罐的防火堤实高不应低于0.5m（以防火堤内侧设计地坪计）。如采用土质防火堤，堤顶宽度不应小于0.5m。严禁在防火堤上开洞。管道穿越防火堤处应采用非燃烧材料严密填实。在雨水沟穿越防火堤处，应采取排水阻油措施。油罐组防火堤的人行踏步不应少于两处，且应处于不同的方位上2） 立式油罐罐组内虚按下列规定设置隔堤口:当单罐容量小于5000m3时，隔堤内的油罐数量不应多于6座。当单罐容量等于或大于5000m3至小于20000m3时，隔堤内油罐的数量不应多于4座。当罐容量等于或大于20000m3时，隔堤内油罐数量不应多于2座。隔堤内沸溢性油品储罐的数量不应多于2座。非沸溢性的丙B类油品储罐，可不设置隔堤。隔堤顶面标高，应比防火堤顶面标高低0.2-0.3m。隔堤应采用非燃烧材料建造，并应能承受所容纳油品的静压力且不应泄漏。3） 每组防火堤计算后均取1m，组内隔堤取0.8m。3.3.2油罐防火距离1）油罐之间的防火距离不应小于表3-5的规定。表3-5油罐之间的防火距离油罐型式固定顶油罐浮顶油罐、自卧式油罐

单罐容量V（m3）油品类别地上式覆土式浮顶油罐甲、乙A类不限-0.4D0.4D0.8m乙B类V>10000.6D0.4D0.4DV<1000消防采用固定冷却方式0.6D消防采用移动冷却方式0.75D丙A类不限0.4D不限-丙B类V>10005mV<1000注：1.表中D为相邻油罐中较大油罐的直径。单罐容积大于1000m3的油灌D为直径或高度的较大值。储存不同油品的油罐、不同型式的油罐之间的防火距离，应采用较大值。高架油罐之间的防火距离，不应小于0.6m。单罐容量不大于300m3、总客量不大于1500m3的立式油罐组，油罐之间的防火距离可不受本表限制，但不应小于1.5m。浮顶油罐、内浮顶油罐之间的防火距离按0.4D计算大于20m时，特殊情况下最小可取20m。丙A类油品固定顶油罐之间的防火距离、覆土式油罐之间的防火距离按0.4D计算大于15m时，最小可取15m。浅盘式内浮顶油罐与固定顶油罐等同。2）油罐防火堤计算相关参数：如表3-6、3-7表3-6 内浮顶罐系列数据标准序号公称容积/m3储罐内径/m总高/mHG21502,2-92-1071084007.511.455HG21502,2-92-12550002118.778126HG21502,2-92-127128100003019.76表3-7 拱顶罐系列数据序号公称容积/m3底圈内径/m总高/m1300018.99213.8512500023.7601528217.50490#汽油罐中心距：L=0.4D+D=1.4x30+30=42m90#汽油罐-墙距离：A=0.7h+0.5D=0.7x19.76+0.5x30=28.832m93#汽油罐中心距：L=0.4D+D=0.4x21+21=29.1m93#汽油罐-墙距离（200#溶剂油罐-墙距离）：A=0.7h+0.5D=0.7x18.778+0.5x21=23.6446m200#溶剂油罐中心距:L=0.4xD±^+"=1.4x15±^=19.95m1 2 2 2L2=0.4%+%=0.4x7.5+7.5=10.3m0#柴油罐中心距:L=0.6D+D=1.6x31.282=50.0512m0#柴油罐-墙距离:A=0.7h+0.5D=0.7x17.504+0.5x31.282=27.8938m-10#柴油罐中心距:L]=0.6D+D=1.6x18.992=30.3872mD+DD+Di.18.992+31.282L=0.6x——2+——2=1.6x =40.2192n1 2 2-10#柴油罐-墙距离:

A=0.7h+0.5D=0.7乂13.851+0.5乂18.992=19.1917m20#农用柴油罐中心距：L=0.6D+D=1.6x23.760=38.016m20#农用柴油罐到墙距离：A=0.7h+0.5D=0.7x15.143+0.5x23.760=22.4801m灯用煤油罐中心距：«=0.6D+D=1.6x18.992=30.3872m灯用煤油罐-墙距离：A=0.7h+0.5D=0.7x13.851+0.5x18.992=19.1917m3.4农用柴油加热器面积计算在的地上拱顶油罐中储存农用柴油。已知油罐的平均直径D=31.2m，罐壁高14.07m，拱顶曲率半径为37.27,拱顶高为3.434。油罐表面涂成灰色，它的黑度为0.96。罐内装油高度达罐壁高的85%(即装油高度为11.94m),根据对所有油品的测定，已知，动力粘性指数为0.0266，相对密度0.913，平均风速2.5m/s，罐的保温层厚度为0.045m，保温层的传热系数为)，加热器使用无缝钢管制作，d=0.06m，并已知罐内平均油温为4°C，要求在在72h内将油品温度升至28,有关所在地最冷月大气月平均温度为-2C，一般向外发放。若进入加热器的蒸汽为表压0.408MPa的十饱和蒸汽，试计算油罐应装设的加热器面积。3.4.1油品平均温度tyys已知加热起始温度t=4C，加热终了温度七=28C，周围介质温度ty=-2ys因——=28+2=5>2，所以按式计算t。28—428+2=13CTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"t—t4+2 y28—428+2=13Ct=t+—y« y^=—2+yjt—tln—j lnt—t 4+2ysj3.4.2罐壁传热系数kbi先假设罐壁平均温度tbi为10C，则准则方程式的定性温度为L(t+1.)=4(13+10)=11.5C计算在定性温度下的油品参数：d41.5=d45—a(匕技一七)=0.913—0.00062x(11.5—15)=0.915

v =veu(11.5-20)=8.4x106xe0.0266(11.5-20)=10.53x106m2sh=11.94m（油罐装油高度）七=肾(1-0.00054')如1279*、Cyp15=913p15=913y,P11.5=915y•°C•°Cc=2.018+0.003229t-100)=2.018+0.00322(11.5-100)=1.733P=0.633x103(查表得)更具上述参数计算准则Gr和PrGr=h3°('y—Pg=1.5x1011v2Pr=学=130Gr•Pr=1.5x1011x130=1.95x1013〉2x1013从表查得£=0.315,n=13计算a:a=£*y(Gr•Pr)n=38.92皿’1bi 1bih m2•C已知最冷月平均温度为-2C。从表查得，相应天气的导热系数为久=2.419x10^2W/mC,粘度为v=13.11x10%m2/s。又已知风数为2.5m/s。油罐直径31.2米，得：vD' 2.5x31.2Re= = =5.95x106>5x104v 13.11x106qi查表得C=0.023,n=0.8计算a2bi：aw=C%Ren=4.686%2C已知黑度£=0.96，黑体辐射系数C0=5.67wm2•k4，、T0C'求a3bi”+273、t+273a3bi=£C”100广(。a3bi0 KLqi5由于钢管壁厚很小，而它的导热系数又较大，因此节在实际计算中可以忽略。按式计算罐bi由于钢管壁厚很小，而它的导热系数又较大，壁传热系数％：K=111=7*、c+ +“1bi “2bi “3bi用式检验原假设的罐壁平均温思所是否正确t+—砰(z—t)—t=|—0.102|V1c，显然原假设的罐壁温度是合适的。biayqjy1bi3.4.3确定灌顶和罐底的传热系数灌顶和罐底的传热系数较小，相对罐壁他们对油品的总传热系数的影响较小，可以不进行详细的计算而选用经验数值。取灌顶传热系数匕性=07w^m2.c，取罐底传热系数K广0.21味2.c3.4.4油罐总传热系数K罐壁面积：F=nDh=nx31.2x11.94=1170m2，灌顶面积：罐壁面积：F『=2nRf+nD(H—h)=2nx37.27x3.434+nx31.2(14.07—11.94)=1012m2此处H是指罐壁总高，h是指罐壁装油高度，R是指拱顶的曲率半径，f是指拱顶失高。将不装油的罐壁面积计入灌顶面积。罐底面积F=，4xD2=%x31.22=765m2油罐总传热系数K按式计算KF+KF+KFK= bi_bi ding ding di_diF+ting+Fdi3.4.5计算单位时间内加热油品所需的总传热量Q油品升温所需的热量Q按式计算：Q1=Gc(t—t)=%D2hpc(t-1)=34.7x107kj上式中，在平均油温ty=13C式，p=914k%3,c=1.733%g.c，计算方法同前。融蜡所需的热量Q按式计算：Q=^Olg=10.9x107kjz 2 100

上式中N=6,认为6%的蜡含量在长期冷却过程中已全部凝结。20#农用柴油的凝固点不高于20°C,从表得，蜡的溶解潜热应不高于217.7kj/kg。油品总质量G=兀,、D2hp=兀.，4x31.22x11.94x914=8.35x108kg。加热过程中散失于大气的热情g按式计算：Q3=KF(t-1)=3.28x2847(13+2)=1.4x105W此处F=Fb+F『+Fd=1170+1012+765=2847m2，是指油罐总散热面积。单位时间内加热油品所需的总热量按式计算：1， 、 …“小Q=—(Q1+Q)+q=1.892x106W3.4.6计算加热器面积F加热器采用460x3.5无缝钢管制作，d=0.06m。加热器管组的传热系数K0按式计算。附加电阻R取为0.00172m2了^，外部放热系数a2按式计算。表压力为0.408MPa的蒸汽温度为151.11C，已知罐内油品平均温度为13C，先假设加热器1管壁温度为110C，对于各准则推算的计算，定性温度取为2(110+13)=61.5C。V=8.4xe0.0266(61.5-20)x106=2.8x106m2Sd61.5=0.913-0.00054(61.5-15)=0.8884,c=1.892.C(从表查得)此处温度为6