Thiết kế bồn bể chứa LPG dung tích


LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquified
Petrolium Gas). LPG là sản phẩm thu được từ quá trình
khai thác dầu mỏ (khí đồng hành), hoặc từ các mỏ khí
thiên nhiên bao gồm các loại hydrocacbon khác nhau,
thành thành phần chủ yếu là propan, butan hoặc hỗn
hợp của chúng.

TỔNG QUAN VỀ LPG

Thành phần hóa học chủ yếu của LPG là các
hydrocacbon dạng parafin có công thức chung là CnH2n+2
. LPG là hỗn hợp nhất định của các hydrocacbon như:
Propan C3H8 , Propylen C3H6 , Butan C4H10 ,Butylen C4H8 .
Tuy nhiên vẫn có khả năng xuất hiện vết của etan,etylen
hoặc pentan trong LPG thương mại. Butadien 1,3 có thể
xuất hiện nhưng không đạt tới tỷ lệ đo được. Ngoài ra
còn có chất tạo mùi Etylmecaptan(R-HS) với tỷ lệ pha
trộn nhất định để khi khí rò rỉ có thể nhận biết được
bằng khứu giác.
TỔNG QUAN VỀ LPG

H s dãn n kh i c a LPG là l ng th tích tăng lên khi ệ ố ở ố ủ ượ ể
nhi t đ c a v t ch t tăng lên 1ệ ộ ủ ậ ấ
0
C.

S dãn n nhi t c a LPG r t l n ( g p 15 ÷ 20 l n so v i ự ở ệ ủ ấ ớ ấ ầ ớ
n c và l n h n r t nhi u so v i các s n ph m d u m ướ ớ ơ ấ ề ớ ả ẩ ầ ỏ
khác). Do đó các b n ch a, bình ch a LPG ch đ c ch a ồ ứ ứ ỉ ượ ứ
đ n 80÷ 85 % dung tích toàn ph n đ có không gian cho ế ầ ể

LPG l ng dãn n khi nhi t đ tăng lên.ỏ ở ệ ộ

Do h s dãn n c a LPG l n nên đòi h i: ệ ố ở ủ ớ ỏ

* Ph i gi kho ng tr ng phù h p trong các b n ch a, bình ả ữ ả ố ợ ồ ứ
ch a; l p đ t các van an toàn cho b n ch a, các ng d n.ứ ắ ặ ồ ứ ố ẫ
TỔNG QUAN VỀ LPG

* Đo m t cách chính xác nhi t đ s n ph m trong kho ch a ộ ệ ộ ả ẩ ứ
ch a đ khi v n chuy n thì đi u khi n đ c m c d tr , ứ ể ậ ể ề ể ượ ứ ự ữ
h hao nh quy đ nh.ư ư ị

T tr ng th l ng@: đi u ki n 15ỷ ọ ể ỏ ở ề ệ
o
C, 760mmHg ,t tr ng ỷ ọ
c a propan là 0,51 ; còn butan là 0,575. Propan và butan nh ủ ẹ
h n n c nên nó n i lên trên m t n c.ơ ướ ổ ặ ướ

T tr ng th h i@: đi u ki n 15ỷ ọ ể ơ ở ề ệ
o
C, 760mmHg, t tr ng ỷ ọ
c a propan h i b ng 1,52 và butan h i b ng 2,01. Nh v y ủ ơ ằ ơ ằ ư ậ
th h i, t tr ng c a LPG g p g n 2 l n t tr ng c a ở ể ơ ỷ ọ ủ ấ ầ ầ ỷ ọ ủ
không khí.
TỔNG QUAN VỀ LPG

Nh v y khi LPG rò r , khí thoát ra n ng h n so v i không ư ậ ỉ ặ ơ ớ
khí s lan truy n d i m t đ t n i tr ng nh rãnh n c, ẽ ề ướ ặ ấ ở ơ ũ ư ướ
h gas Đ đ m b o an toàn khi có rò r c n t o đi u ki n ố ể ả ả ỉ ầ ạ ề ệ
thông thoáng ph n d i không gian s d ng ho c ch a LPG.ầ ướ ử ụ ặ ứ


LPG có áp su t h i bão hoà cao h n áp su t khí quy n, nên ấ ơ ơ ấ ể
đi u ki n bình th ng ( nhi t đ và áp su t khí quy n ) ở ề ệ ườ ệ ộ ấ ể
LPG t n t i d ng h i. Trong đi u ki n nh t đ nh v nhi t ồ ạ ở ạ ơ ề ệ ấ ị ề ệ
đ và áp su t, LPG s chuy n sang d ng l ng và có th tích ộ ấ ẽ ể ạ ỏ ể
nh h n r t nhi u l n so v i d ng h i, đi u này thu n l i ỏ ơ ấ ề ầ ớ ạ ơ ề ậ ợ
cho vi c v n chuy n và tàng tr .ệ ậ ể ữ
TỔNG QUAN VỀ LPG

LPG ch a trong bình kín có th làm tăng áp su t c a bình do ứ ể ấ ủ
tính ch t d bay h i c a nó. Nhi t đ môi tr ng quá th p ấ ễ ơ ủ ệ ộ ườ ấ
có th làm gi m áp su t h i d i m c áp su t khí quy n.ể ả ấ ơ ướ ứ ấ ể

Áp su t h i bão hòa c a LPG ph thu c vào nhi t đ bên ấ ơ ủ ụ ộ ệ ộ
ngoài c a thi t b và t l thành ph n Butan/ propan.ủ ế ị ỷ ệ ầ

LPG v i thành ph n 70% butan và 30% propan có áp su t h i ớ ầ ấ ơ
bão hòa là 6 kg/ cm
2
. cùng đi u ki n nhi t đ , khi thay đ i Ở ề ệ ệ ộ ổ
thành ph n h n h p , áp su t h i bão hòa c ng thay đ i.`ầ ỗ ợ ấ ơ ũ ổ
TỔNG QUAN VỀ LPG

Các ng d ng quan tr ng c a LPGứ ụ ọ ủ

- @S d ng LPG trong dân d ng:@ử ụ ụ S d ng trong n u ử ụ ấ
n ng, thay th đi n trong các bình n c nóng, ng d ng ướ ế ệ ướ ứ ụ
trong các h th ng s i m nhà, chi u sáng, gi t là.ệ ố ưở ấ ế ặ

-@S d ng LPG trong th ng m i:@ử ụ ươ ạ S d ng trong các ử ụ

b p công nghi p, lò n ng, đun n c nóng trong các nhà ế ệ ướ ướ
hàng, trong công nghi p ch bi n th c ph m.ệ ế ế ự ẩ

-@S d ng LPG trong công nghi p:@ử ụ ệ S d ng trong công ử ụ
nghi p gia công kim lo i, hàn c t thép, n u và gia công th y ệ ạ ắ ấ ủ
tinh, lò nung s n ph m silicat, kh trùng đ h p, lò đ t rác, ả ẩ ử ồ ộ ố
s y màng s n ấ ơ
TỔNG QUAN VỀ LPG

-@S d ng LPG trong giao thông:@ử ụ Là nhiên li u lý ệ
t ng thay th cho đ ng c đ t trong vì tr s c tan cao, ưở ế ộ ơ ố ị ố ố
giá thành r , ít gây ô nhi m môi tr ng, đ n gi n hóa c u ẻ ễ ườ ơ ả ấ
t o đ ng c . Nó làm gi m đáng k s thoát khí xe t i, ạ ộ ơ ả ể ự ở ả
làm nhiên li u đ t trong thay xăng cho các xe du l ch, xe taxi. ệ ố ị
m t s n c tiên ti n dùng LPG hoá l ng thay xăng pha Ở ộ ố ướ ế ỏ
ch v a h n ch đ c h i trong s d ng đ i v i con ng i, ế ừ ạ ế ộ ạ ử ụ ố ớ ườ
v a kinh t .ừ ế

- @S d ng LPG trong nông nghi p:@ử ụ ệ S d ng đ s n ử ụ ể ả
xu t th c ăn gia súc, ch bi n, s y nông s n, ng c c, thu c ấ ứ ế ế ấ ả ũ ố ố
lá, s y chè, cà phê, lò p tr ng, đ t c …ấ ấ ứ ố ỏ
TỔNG QUAN VỀ LPG

-@S d ng LPG trong công nghi p hoá d uử ụ ệ ầ @: LPG
đ c s d ng trong tinh ch và công nghi p hoá d u. Trong ượ ử ụ ế ệ ầ
tinh ch , butan dùng đ s n xu t d u nh n, n- butan thêm ế ể ả ấ ầ ờ
vào đ tăng tính bay h i và ch s octan c a nhiên li u. M t ể ơ ỉ ố ủ ệ ộ
trong nh ng ng d ng quan tr ng khác c a LPG là s d ng ữ ứ ụ ọ ủ ử ụ
làm nguyên li u hoá h c đ t o ra nh ng polyme trung gian ệ ọ ể ạ ữ
nh : polyetylen, polyvinyl clorua, polypropylen và m t s ư ộ ố

ch t khác. Đ c bi t đ s n xu t MTBE là ch t làm tăng tr ấ ặ ệ ể ả ấ ấ ị
s octan thay th cho h p ch t pha chì trong xăng đã phát ố ế ợ ấ
tri n trong m t vài năm g n đây.ể ộ ầ
Tổng quan về bồn bể chứa LPG.

Bể chứa là dạng công trình xây dựng phục vụ cho công t
ác @t n@ch a@các@lo i@nhiên@li u@trong đó@ch y u là nhiên ồ ứ ạ ệ ủ ế
li u@l ng ho c khí.ệ ỏ ặ

Hi n@nay,@ng i@ta@đã@ch @t o@đ c@nh ng@lo i@b @ch a@có@ ệ ườ ế ạ ượ ữ ạ ể ứ
kh @năng@ch a@l n@và ch u đ c áp l c cao.ả ứ ớ ị ượ ự

B @ch a@th ng@đ c@phân@lo i@theo@áp@l c@c a@nhiên@li u ể ứ ườ ượ ạ ự ủ ệ
@trong@b ,@g m:@B @ch a@áp l c th p@và@B ch a áp@l c cao.ể ồ ể ứ ự ấ ể ứ ự

Phân lo i b ch a:ạ ể ứ
Tổng quan về bồn bể chứa LPG.

B ch a áp l c th p@: Lo i@b @này@ch @y u@hình@tr @v i l c ể ứ ự ấ ạ ể ủ ế ụ ớ ự
nhi u@ki u@mái @khác @nhau.@B @ch a@áp@l c@th p@th ng đ c dùng đ ề ể ể ứ ự ấ ườ ượ ể
ch a các ch t@l ng d bay h i nh :@d u, xăng bao g m các lo i:ứ ấ ỏ ễ ơ ư ầ ồ ạ

 B ch a tr @đ ng@mái@t nh@:@có@th @ch a@t @100@đ n 20.000@mể ứ ụ ứ ĩ ể ứ ừ ế
3
@
khi@thi t@k @ch a@xăng, hay kho @mế ế ứ ả
3@
khi ch a d u@mazut. @ứ ầ

Các b ph n chính c a@b g m:ộ ậ ủ ể ồ


—Đáy@b :@Đ c@đ t@trên@n n@cát@đ m ể ượ ặ ề ầ
ch t@ho c@n n@đ c@gia@c @có@l p@cách@n c và đ c hàn@t ặ ặ ề ượ ố ớ ướ ượ ừ
các@t m@thép.ấ

—Thân@b :@Là@b @ph n@ch u@l c@chính,@g m nhi u@khoang@thép@t m ể ộ ậ ị ự ồ ề ấ
hàn@l i,@có@th @thay đ i đ c ho c không thay đ i@chi u dày d c theo ạ ể ổ ượ ặ ổ ề ọ
thành@b .ể
Tổng quan về bồn bể chứa LPG.

Mái@b :@C ng@đ c@t @h p@t @các@t m@thép@hàn@l i@v i@các ể ũ ựơ ổ ợ ừ ấ ạ ớ
@d ng@chính@nh @sau: Mái nón,@mái treo,@mái tr c u,@mái ạ ư ụ ầ
vòm@
B ch a tr @đ ng mái phao. ể ứ ụ ứ Đ c dùng ượ
khá@nhi u@trên@th @gi i ề ế ớ
s @d ng@lo i@mái@mang@l i@hi u@qu @@kinh@t @cao,@làm@gi m@đáử ụ ạ ạ ệ ả ế ả
ng k @s @m t@mát@ể ự ấ hydrocacbon@nh , gi m ô@nhi m@môi ẹ ả ễ
tr ng@xung@quanh. ườ

Trên@th c@t ,@ng i@ta@hay@dùng@hai@lo i@b :@B @h @có@mái@phự ế ườ ạ ể ể ở
ao@và@b @kín@có@mái phao. Tr ng h p ể ườ ợ
b @h @có@h @s @ể ở ệ ố xu t@nh p@l n@và@n m trong vùng khí h u ấ ậ ớ ằ ậ
không có tuy t@th ng dùng ki u@mái h không có phao.ế ườ ể ở
Tổng quan về bồn bể chứa LPG.

Các b ph n chính c a@b g m:ộ ậ ủ ể ồ

Phao@n i@th ng@đ c@làm@t @các@h p@lo i@kim@nh ,@có@gioănổ ườ ượ ừ ợ ạ ẹ
g@liên@k t@v i thành b .ế ớ ể


Thân b có@m t trong nh n đ đ m@b o đ kín khít.ể ặ ẵ ể ả ả ộ

Mái@do@có@thêm@phao@n i@vì@v y@mái@ch @đóng@vai@trò@bao@che@ổ ậ ỉ
ch @không@đóng vai trò ch u@l c.ứ ị ự

 B ch a tr @ngang : ể ứ ụ
Ch a@nhi u@lo i@nhiên@li u@khác@nhau,@có@ u@đi m@là@hình@d nứ ề ạ ệ ư ể ạ
g@đ n@gi n,@ch u@bi n đ ng áp su t@t t. Nh c@đi m@chính là ơ ả ị ế ộ ấ ố ượ ể
nó có th tích@nh và ph i có giá@đ .ể ỏ ả ỡ
Tổng quan về bồn bể chứa LPG.

B @ch a@tr @ngang@đ c@ch @t o@t @các@t m@thép@(b @có@kícể ứ ụ ượ ế ạ ừ ấ ể
h @th c@l n)@ho c@đúc@li n kh i@(b @có@kích@th c@nh ). ướ ớ ặ ề ố ể ướ ỏ
@V i@b @có@kích@th c@l n@thì đ c@t @h p@t @các@phân ớ ể ướ ớ ượ ổ ợ ừ
đo n@nh .Các@phân@đo n@b @l i@đ c@t @h p@t @các@t m ạ ỏ ạ ể ạ ượ ổ ợ ừ ấ
thép@và@đ c@hàn@t @đ ng@trong@x ng@ch t@t o. ượ ự ộ ưở ế ạ
Bên@trong@còn@đ c@b @trí@thêm@các@vành@gia@c ng@đ @đ m ượ ố ườ ể ả
b o đ n đ nh c ng nh đ b n c a@b .ả ộ ổ ị ũ ư ộ ề ủ ể
Tổng quan về bồn bể chứa LPG.
B ch a áp l c cao:ể ứ ự
Đối với các bể chứa nhiên liệu lỏng do có khoảng trống
dẫn tới việc bay hơi của nhiên liệu trong khoảng mặt
thoáng và mái bể gây nên áp suất dư đồng thời gây hao
nhiên liệu. Để chịu được áp lực dư này và hạn chế sự
bay hơi của nhiên liệu người ta sử dụng nhiều loại bể
chứa áp lực cao khác nhau.
- B tr đ ng mái c u:ể ụ ứ ầ
Lo i@b @này@dùng@đ @ch a@s n@ph m@d u,@xăng@nh @d i@áp@lạ ể ể ứ ả ẩ ầ ẹ ướ ự
c@ d @Pd@=@0.01@ Mpa. Mái@g m các@t m cong@ch @theo@ư ồ ấ ỉ
Tổng quan về bồn bể chứa LPG.

ph ng@kinh@tuy n v i@bán@kính@cong@b ng@đ ng@kính@thânb .@ươ ế ớ ằ ườ ể
Thân@b @đ c@t @h p@hàn@t @nh ng@t m thép,@b @dày@thân@b @ể ượ ổ ợ ừ ữ ấ ề ể
có@th @thay@đ i@đ c@ ho c@không@thay@đ i@d c@theo@chi u@ cao thành@b .@ ể ổ ượ ặ ổ ọ ề ể
Đáy@b @c ng đ c đ t trên n n gia c @v imóng b ng bê tông@c t thép. ể ũ ượ ặ ề ố ớ ằ ố
B tr đ ng mái c u:ể ụ ứ ầ
B @c u@là@lo i@b @th ng@dùng@ch a@s n@ph m l ng@d i@áp@l c@caoể ầ ạ ể ườ ứ ả ẩ ỏ ướ ự
@nh @gas@hóa@l ng@ho c@thành@ph n@nh @c a@xăng@v i@áp@l c@d @Pd@=@0.25@÷@ư ỏ ặ ầ ẹ ủ ớ ự ư
1.8@Mpa.@Th @tích@b @V@=600-4000mể ể
3.
B tr n m ngang:ể ụ ằ


B @ch a@tr @ngang@dùng đ @ch a@các@s n@ph m ể ứ ụ ể ứ ả ẩ
d u@m @d i@ầ ỏ ướ
áp@l c@d @Pd@<@0.2@Mpa và@h i@hoá@l ng@có@Pd@<@1.8 Mpa.@Th @ự ư ơ ỏ ể
tích@b @V <@100@mể
3@
đ i@v i@các@s n@ph m d u khí và V ố ớ ả ẩ ầ
<500@m
3
@đ i vố ới h i hoá l ng.ơ ỏ
thiết kế bể chứa 6000 lpg
Ch n b ch a LPG thành ph n 100% Propan có kh i l ng ọ ể ứ ầ ố ượ
riêng
v i áp su t h i bão hòa . .ớ ấ ơ
Vì bình ch ch a đ c 80% đ n 85% nên: ỉ ứ ượ ế
Ch n thi t b n m ngang nên:ọ ế ị ằ

Ch n D = 15 m => L = 41 m.ọ
•

Áp su t th y t nh c a thi t b là:ấ ủ ĩ ủ ế ị
10
≤
L
D
mD 7144,9
≥
3
/560 mkg
=
ρ
2
/818,1 mmN
lv
=Ρ
3
M
3
7200%1206000%120 mVV
LPGTT
=×=×=
3
2
5,2
4
D
D
LV
ππ
≤=

thiết kế bể chứa lpg
Xét:
Áp su t tính toán s làấ ẽ :

Ch n thép CT31 cóọ , Vì LPG là ch t d cháy n ấ ễ ổ
nên ch n h s hi u ch nh . ọ ệ ố ệ ỉ

ng su t làm vi c la: Ứ ấ ệ
2
2
/08232,0
)/(82320155608,9
mmN
mNgh
tt
=
=××==Ρ
ρ
ttlv
PmmNP
>=×=
)/(0909,0818,1%5%5
2
[ ]
2
/304 mmN
=
∗
σ
2

/818,1 mmNPP
lvTT
==
9,0
=
η
[ ]
[ ]
2
/6,2733049,0 mmN
=×=×=
∗
σησ
thiết kế bể chứa lpg

Vì hàn đòi h i k thu t cao nên ch n h s m i hàn b ng 1.ỏ ĩ ậ ọ ệ ố ố ằ
Xét t s :ỉ ố
Vì CT31 là v t li u d o nên b dày t i thi u là thân b là: ậ ệ ẻ ề ố ể ể
B dày th c c a thân thi t b là : S = Sề ự ủ ế ị min + C

Trong đó: C = Ca + Cb +Cc +Co
Ca là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi
trường = 0,05mm/Năm.
C
b
là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi
trường = 0mm/Năm.


[ ]

251511
818,1
6,273
>=×=
Ρ
ϕ
σ
[ ]
mm
PD
S
TT
84,49
16,2732
818,115000
2
min
=
××
×
=
×
=
ϕσ
THIẾT KẾ BỂ CHỨA LPG
Cc là hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp tra s ổ
tay = 0 mm.
C0 là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước ch n = ọ
0,16mm
V y b dày tính toán thân thi t b là:ậ ề ế ị

Ki m tra đ b n, xét t s : ể ộ ề ỉ ố
Vì CT31 là v t li u d o nên áp su t cho phép là:ậ ệ ẻ ấ
mmS 5116,02005,084,49
=+×+=
1,000353,0
15000
154
<=
−
=
−
D
CS
a
[ ]
[ ]
( )
( )
( )
( )
2
/9266,1
)15415000
15416,2732
2
mmN
CSD
CS
P
a

a
=
−+
−××
=
−+
−
=
ϕσ
thiết kế bể chứa lpg

Ta có nên v i S = 54mm đ m b o đi u ki n b n! ớ ả ả ề ệ ề

Xét t s : ỉ ố

T s trên th a mãn đi u ki n v kinh t đ i v i thi t b nên ỉ ố ỏ ề ệ ề ế ố ớ ế ị
không c n gi m b dày.ầ ả ề
%6%100
818,1
818,19266,1
=×
−
=
∆
lv
P
P
[ ]
lv
PP

>
Tính đáy và nắp elip
Đ ng kính trong Dườ
t@
= 15000mm.
Áp l c trong có k đ n nhiên li u :ự ể ế ệ

ng@su t cho phép c a thép = 304N/mmδỨ ấ ủ
2.
H s hàn đ u b φệ ố ầ ể
h@
= 1.
H s ăn mòn Cệ ố
a
@=1mm.
Đáy n p tiêu chu n có t s @= 0,25ắ ẩ ỉ ố
)2
/(818,1 mmNP
TT
=
Tính đáy và nắp elip

Chi u sâu ph n elip là :ề ầ

Bán kính cong bên trong đ c tính theo công th c:ượ ứ

Xét t s : ỉ ố

Nên đ dày t i thi u c a đáy n p là:ộ ố ể ủ ắ


Ch n Cọ o = 0,04 mm => Đ dày tính toán là: ộ
t
t
t
t
Dmm
h
D
R
====
15000
15000
15000
4
2
2
mmh
t
375025,015000
=×=
[ ]
25150
818,1
16,273
>=
×
=
Ρ
ϕσ
[ ]

mm
PR
S
t
46,12
16,2732
3750818,1
2
min
=
××
×
==
ϕσ
mmCSS 1454,0146,12
min
=++=+=
Tính toán đáy và nắp elip

Ki m tra đ b n:ể ộ ề

Suy ra áp su t d cho phép là:ấ ư

Kết luận : để thiết kế bồn chứa LPG hình trụ nằm ngang
dùng vật liệu chế tạo là thép CT31 về sơ bộ thì bề dày
thành thiết bị cần đảm bảo dày 54 mm và bề dày 2 đầu
thiết bị dày 14mm.
125,000087,0
15000
114

<=
−
=
−
t
a
D
CS
[ ]
[ ]
( )
( )
TT
PmmN
CaSRt
CaS
P
>=
××
=
−+
−
=
2
/8904,1
3763
136,27322
ϕσ