đồ án : xây dưng bể chứa dầu bằng bồn bể trụ đứng có thể tích 800000 mét khối

Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

LỜI MỞ ĐẦU
Kể từ khi mỏ dầu đầu tiên được tìm thấy ở nước ta thì nghành dầu khí đã không ngừng
lớn mạnh và đạt được những thành tựu to lớn trong công cuộc phát triển kinh tế xà hội xây
dựng và bảo vệ tổ quốc. Dầu khí là tiền đề và nguồn năng lượng, nguyên liệu chủ yếu và
quan trọng để nước ta phát triển thêm nhiều nghành công nghiệp mới với công nghệ tiên tiến
hiện đại. Nghành dầu khí còn đóng góp rất lớn cho sự phát triển của đất nước ta góp phần
thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Dầu khí là một nghành công nghiệp hiện đại với những trang thiết bị tiên tiến nhất.
Chính vì thê việc năm được cấu tạo nguyên lí làm việc để có thể vận hành một cách tối ưu
thay thế sửa chữa khi có sự cố là rất cần thiết. Một trong những thiết bị được sử dụng phổ
biến và rộng rãi trong các nhà máy lọc hóa dầu là các bồn bể chứa. Bồn bể có vai trò rất quan
trọng nó có nhiệm vụ tồn trữ nguyên liệu và sản phẩm giúp ta nhận biết được số lượng tồ trữ
để có thể kiển tra chất lượng phân tích các chỉ tiêu trươc khi sản xuất
Trong bài tiểu luận này em xin trình bày về các bộ phận của bồn bể cũng như các thông
số tính toán để từ đo ứng dụng tính toán bồn bể chứa dầu thô có dung tích V=80000m3

1


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

I. Khái niệm và nguồn gốc của dầu mỏ
I.1 Khái niệm
Dầu mỏ là hỗn hợp lỏng của các chất hữu cơ tích tụ thành các túi (mỏ) trong vỏ trái đất,
giữa các lớp đất đá. Dầu mỏ theo tiếng Latin là patrae oleum nghĩa là dầu từ đấ, còn theo

tiếng Việt là dầu có trong lòng đất. Dầu mỏ là một loại dầu khoáng do đó nó còn có tên là
dầu khoáng.
Hợp phần chính của dầu mỏ là các hidrocacbon lỏng, trong đó cso hào tan, phân tán các
hidrocacbon khí, hidrocacbon rắn, cũng như nhiều hợp chất dị nguyên tố khác chủ yếu là lưu
huỳnh, nitơ, oxy, các kim loại. Trong dầu mỏ luôn có một lượng đáng kể các khoáng hóa,
chủ yếu là Na+, Ca+, Cl-, SO42-, HCO3-. Nước có trong dầu mỏ chủ yếu dạng nhũ tương.
Ngoài ra trong dầu mỏ còn có các hợp chất vô cơ, các tạp chất cơ học ở dạng huyền phù.
Như vậy, dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp, chứa hàng nghìn hợp chất, nó vừa là nhũ
tương, vừa là huyền phù với môi trường phân tán lỏng hữ cơ, vừa là dung dịch.
I.2 Nguồn gốc
I.2.1Nguồn gốc vô cơ
Theo giả thuyết này trong lòng Trái đất có chứa các cacbua kim loại như Al 4C3,
CaC2.Các chất này bị phân hủy bởi nước để tạo ra CH4, C2H2. Các phản ứng này xảy ra như
sau:
Al4C3 + 12H2O → 3CH4 + 4Al(OH)3
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
Các chất khởi đầu đó (CH4, C2H2) qua quá trình biến đổi dưới tác dụng của nhiệt độ,
áp suất cao trong lòng đất và xúc tác là các khoáng sét, tạo thành các hydrocacbon có trong
dầu khí.
Sau này, khi trình độ khoa học và kỹ thuật ngày càng phát triển thì người ta bắt đầu
hoài nghi luận điểm trên vì:
− Đã phân tích được (bằng các phương pháp hiện đại) trong dầu mỏ có chứa các
Porphyrin có nguồn gốc từ động thực vật.
− Trong vỏ quả đất, hàm lượng cacbua kim loại là không đáng kể.
− Các hydrocacbon thường gặp trong các lớp trầm tích, tại đó nhiệt độ ít khi vượt quá
150-200oC (vì áp suất rất cao), nên không đủ nhiệt độ cần thiết cho phản ứng hóa học
xảy ra.
I.2.2 Nguồn gốc hữu cơ
Đó là giả thuyết về sự hình thành dầu mỏ từ các vật liệu hữu cơ ban đầu. Những vật liệu
đó chính là xác động thực vật biển, hoặc trên cạn nhưng bị các dòng sông cuốn trôi ra biển. Ở

2


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

trong nước biển có rất nhiều các loại vi khuẩn hiếu khí và yếm khí, cho nên khi các động thực
vật bị chết, lặp tức bị chúng phân hủy. Những phần nào dễ bị phân hủy (như các chất
Albumin, các hydrat cacbon) thì bị vi khuẩn tấn công trước tạo thành các chất dễ tan trong
nước hoặc khí bay đi,các chất này sẽ không tạo nên dầu khí. Ngược lại, các chất khó bị phân
hủy (như các protein, chất béo, rượu cao phân tử, sáp, dầu, nhựa) sẽ dần lắng đọng tạo nên
lớp trầm tích dưới đáy biển; đây chính là các vật liệu hữu cơ đầu tiên của dầu khí. Các chất
này qua hàng triệu năm biến đổi sẽ tạo thành các hydrocacbon ban đầu.
Thuyết nguồn gốc hữu cơ của dầu mỏ cho phép giải thích được nhiều hiện tượng trong
thực tế. Chẳng hạn như: dầu mỏ ở các nơi hầu như đều khác nhau, sự khác nhau đó có thể là
do vật liệu hữu cơ ban đầu. Ví dụ, nếu vật liệu hữu cơ ban đầu giàu chất béo thì có thể tạo ra
loại dầu parafinic...
Dầu được sinh ra rải rác trong các lớp trầm tích, được gọi là “đá mẹ”. Do áp suất ở đây
cao nên chúng bị đẩy ra ngoài và buộc phải di cư đến nơi ở mới qua các tầng “đá chứa”
thường có cấu trúc rỗng xốp. Sự di chuyển tiếp tục xảy ra cho đến khichúng gặp điều kiện
thuận lợi để có thể ở lại đấy và tích tụ thành dầu mỏ.
Trong quá trình di chuyển, dầu mỏ phải đi qua các tầng đá xốp, có thể sẽ xảy ra sự hấp
phụ, các chất có cực bị hấp phụ và ở lại các lớp đá, kết quả là dầu sẽ nhẹ hơn và sạch hơn.
Nhưng nếu quá trình di chuyển của dầu bị tiếp xúc với oxy không khí, chúng có thể bị oxy
hóa dẫn đến tạo các hợp chất chứa các dị nguyên tố, làm dầu bị giảm chất lượng.Khi dầu tích
tụ và nằm trong các mỏ dầu, quá trình biến đổi hầu như ít xảy ra nếu mỏ dầu kín. Trong
trường hợp có các khe hở, oxy, nước khí quyển có thể lọt vào, sẽxảy ra biến chất theo chiều
hướng xấu đi do phản ứng hóa học.
Các hydrocacbon ban đầu của dầu khí thường có phân tử lượng rất lớn (C 30–C40), thậm

chí cao hơn. Các chất hữu cơ này nằm trong lớp trầm tích sẽ chịu nhiều biến đổi hóa học dưới
ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất,xúc tác (là khoáng sét). Người ta thấy rằng, cứ lún chìm sâu
xuống 30 mét, thì nhiệt độ trong lớp trầm tích tăng từ 0,54 –1,20 oC, còn áp suất tăng từ 3 –
7,5 atm. Nhưng vậy ở độ sâu càng lớn, nhiệt độ, áp suất càng tăng và trong các lớp trầm tích
tạo dầu khí, nhiệt độ có thể lên tới 100 –200 oC và áp suất từ 200 –1000 at. Ở điều kiện này,
các hydrocacbon có phân tử lớn, mạch dài, cấu trúc phức tạp sẽ phân hủy nhiệt, tạo thành các
chất có phân tử nhỏ hơn, cấu trúc đơn giản hơn, số lượng vòng thơm ít hơn..
II. Phân loại
Dầu thô muốn đưa vào các quá trình chế biến hoặc buôn bán trên thị trường, cần phải xác
định xem chúng thuộc loại nào: dầu nặng hay nhẹ, dầu chứa nhiều hydrocacbon parafinic,
3


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

naphtenic hay aromatic, dầu có chứa nhiều lưu huỳnh hay không. Từ đó mới xác định được
giá trị trên thị trường và hiệu quả thu được các sản phẩm khi chế biến.
Có nhiều phương pháp để phân loại dầu mỏ, nhưng thường dựa vào chủ yếu hai phuơng
pháp, đó là: dựa vào bản chất hóa học và bản chất vật lý.
II.1 Phân loại dầu mỏ dựa vào bản chất hóa học
Phân loại theo bản chất hóa học có nghĩa là dựa vào thành phần các loại hydrocacbon có
trong dầu. Nếu trong dầu, họ hydrocacbon nào chiếm phần chủ yếu thì dầu mỏ sẽ mang tên
loại đó. Ví dụ, dầu parafinic thì hàm lượng hydrocacbon parafinic trong đó phải chiếm 75%
trở lên. Tuy nhiên trong thực tế, không có bất kể mỏ dầu nào lại có thuần chủng một loại
hydrocacbon như vậy, như vậy thường chỉ có dầu trung gian; ví dụ, một loại dầu nào đó có:
hơn 50% parafinic, lớn hơn 25% naphtenic và còn lại là các loại khác thì được gọi là dầu
napten-parafinic .
Có nhiều phương pháp khác nhau để phân loại theo bản chất hóa học

Phân loại theo Nelson, Waston và Murphy: theo các tác giả này, dầu mỏ được đặc trưng
bởi các hệ số K, là một hằng số vật lý quan trọng, đặc trưng cho bản chất hóa học của dầu
mỏ, được tính theo công thức:

K=
-

T: nhiệt độ sôi trung bình của dầu thô, tính bằng độ Reomuya (oR), 1oR=1,25oC)
d: tỷ trọng của dầu thô, xác định ở 15,60 oC (600 oF) so với nước ở cùng nhiệt độ
Giới hạn hệ số K đặc trưng để phân chia dầu mỏ như sau

Dầu mỏ họ parafinic
K= 12.15-13
Dầu mỏ họ trung gian
K=11.5-12.1
Dầu mỏ họ naphtenic
K=10.5-11.45
Dầu mỏ họ aromatic
K=10
II.2 Phân loại dầu mỏ theo bản chất vật lý
Cách phân loại này dựa theo tỷ trọng, biết tỷ trọng có thể chia dầu thô theo ba cấp
1.Dầu nhẹ
2.Dầu trung bình
3.Dầu nặng
Hoặc có thể phân dầu theo 5 cấp sau:

d < 0.83
d = 8.83-0.884
d > 0.884

1.Dầu rất nhẹ
2.Dầu nhẹ vừa
3.Dầu hơi nặng
4.Dầu nặng

d < 0.83
d = 0.83-0.85
d = 0.85-0.865
d = 0.865-0.905
4


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

5.Dầu rất nặng
d > 0.905
Ngoài ra trên thị trường thế giớicòn sử dụng oAPI thay cho tỷ trọng và oAPI được tính
như sau:
o

API= – 131.5
Dầu mỏ có oAPI càng nhỏ thì dầu càng nặng.
III Tổng quan về thiết bị chứa
III.1 Giới thiệu
Các thiết bị bồn bể chứa đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa chất nói chung
và công nghiệp dầu khí nói riêng. Trong công nghiệp hóa chất tất cả các hoạt động sản xuất,
buôn bán, tồn trữ đều liên quan tới khâu bồn bể chứa. Bồn bể chứa tiếp nhận nhiên liệu trước
khi đưa vào sản xuất và chứa dòng sản phẩm. Tại đây các hoạt động kiểm tra số lượng, chất

lượng, phân tích các chỉ tiêu trước khi suất hàng đều được thực hiện.
III.2 Phân loại
Phân loại theo chiều cao xây dựng
- Bể ngầm
- Bể nổi
- Bể nửa ngầm
- Bể ngoài khơi
Phân loại theo áp suất làm việc
- Bể cao áp
- Bể chịu áp lực trung bình
- Bể áp thường
Phân loại theo hình dáng
- Bể hình trụ đứng
- Bể hình trụ ngang
- Bể hình cầu bể giọt nước
III.3.Cấu tạo
III.3.1 Thân thiết bị
Thân thiết bị thường là hình trụ hoặc hình cầu chúng được chế tạo bằng phương pháp
cuốn, dâp, hàn…Độ dày của thép phụ thuộc vào kích thước của bồn chứa. Dung tích của bồn
chứa có thể lớn hay nhỏ phụ thuộc vào đối tượng sử dụng. Thân bồn chứa hình trụ thường
được sử dụng nhiều hơn thân bồn chứa dạng hình cầu do dễ chế tạo dễ dàng và lắp đặt các
thiết bị phụ trợ. Tuy nhiên đối với các chất lỏng hoặc khí đòi hỏi chịu áp lực cao người ta sử
dụng các dạng bồn hình cầu do ứng suất được phân bố đều trong thành bồn.
III.3.2 Đáy và nắp
5


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Đáy và nắp là hai chi tiết cùng với thân tạo thành thiết bị, hình dạng đáy và nắp phụ
thuộc vào nhiệm vụ của nó và áp suất làm việc và phương pháp chế tạo. Đáy và nắp có thể
được hàn hoặc đúc liền với thân hoặc lắp ghép bằng mối ghép bích. Trong các thiết bị bồn
chứa thường dùng các loại đáy, nắp có hình elip, chóp cầu, nón, hoặc phẳng.Với các thiết bị
làm việc ở áp suất thường nên dùng nắp phẳng ví dễ chế tạo và rẻ tiền.
Đáy và nắp hình cầu, hình elip được dùng trong thiết bị làm việc với áp suất lớn
Đáy nó được dùng với mục đích sau:
- Để tháo sản phẩm rời hoặc lấy sản phẩm có pha rắn cao
- Để phân phối tốt chất khí hoặc lỏng theo tất cả tiết diện thiết bị
- Để khuyếch tán làm thay đổi từ từ tốc độ chất lỏng hoặc chất khí nhằm mục đích giảm
bớt sưc căng thủy lực
IV. Các thông số thiết kế của bồn bể
IV.1 Vật liệu làm bồn bể
Đối với bể chứa dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ , vật liệu chế tạo chủ yếu là thép.
Thép có nhiều tình chất quý như : bền, dai, chịu được tải trọng động, có khả năng đúc,
rèn,cán, dập, hàn , dễ cắt gọt, tình chất của nó biến đổi trong phạm vi rộng phụ thuộc vào
thành phần, tính chất gia công.
Trong việc chế tạo thiết bị hóa chất và nồi hơi người ta dùng thếp cacbon hoặc thép hợp
kim thấp ( hàm lượng các nguyên tố không gỉ đén 2,5%). Các loại thép này phải có độ dẻo
cao , dễ uốn, có tính hàn cao.
Hàn là một trong những phương pháp chủ yếu được lựa chọn trong thiết kế bể chứa.
Trong quá trình thiết kế , người thiết kế cần quyết định phương pháp hàn , cách chuẩn bị mép
hàn và hoàn chỉnh mối hàn để đảm bảo chất lượng của kết cấu. Việc lựa chọn phương pháp
hàn phụ thuộc vào vật liệu đem hàn, kích thước hình học của chúng ( bề dày và đường kính)
vs trang bị của nhà máy chế tạo . Ở các nhà máy chết tạo thiết bị hóa chất thường dùng các
phương pháp hàn:hàn tay , hàn bán tự động và hàn hồ quang điện dưới lớp thuốc . Tùy thuộc
vào vị trí của tấm vật liệu , vào phương pháp hàn để chọn kiểu hàn. Người ta thường dùng ba
kiểu hàn là hàn giáp mối, hàn vuông góc và hàn chồng, đối với thiết bị hóa chất phổ biến nhất
là kiểu hàn chồng.

IIV.2 Nhiệt độ làm việc và nhiệt độ tính toán
Nhiệt độ làm việc là nhiệt độ của môi trường trong thiết bị đang thực hiện các quá trình
công nghệ đã định trước.
Nhiệt độ tính toán của thành(tường) và cảu các chi tiết khác bên trong thiết bị khi nhiệt
độ của môi trường nhỏ hơn 250 thì lấy bằng nhiệt độ cao nhất của môi trường đang thực
hiện quá trình.
6


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Nếu thiết bị bọc lớp cách nhiệt thì nhiệt độ tính toán bằng nhiệt độ ở bề mặt lớp cách
nhiệt cộng thêm 20 .
IV.3 Áp suất làm việc , áp suất tính toán
Áp suất làm việc là áp suất của moi trường trong thiết bị sinh ra khi thực hiện quá trình
không kể áp suất tăng tức thời (khoảng 10% áp suất làm việc ) ở trong thiết bị.
Áp suất tính toán là áp suất của môi trường trong thiết bị , được dùng tĩnh của thiết bị (
có chứa chất lỏng ) bằng 5% áp suất tính toán thì bỏ qua, còn nếu nó lớn hơn 5% thì áp suất
tính toán ở phần đáy của thiết bị được xác định như sau :
P=Pm + g.. , N/
Trong đó:
- Pm là áp suất làm việc của môi trường , N/
- g là gia tốc trọng trường , m/
- là khối lượng riêng của chất lỏng , kg/
- là chiều cao cột chất lỏng , m.
IV.4 Ứng suất cho phép
Việc lựa chọn ứng suất cho phép ở các chi tiết khi tính độ bền và độ ổn định của chúng
phụ thuộc vào đặc tính bền kim loại ở nhiệt độ tính toán . Đắc tính bền phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như công nghệ chế tạo (hàn, đúc , rèn, dập) vào chế độ nhiệt luyện , vào tình chất tác
động của tải trọng( tĩnh , động ) vào các kích thước của chi tiết cũng như đặc điểm của môi
trường trong thiết bị và điều kiện sử dụng.
Đối với các chi tiết thiết bị được chế tạo từ các kim loại cơ bản (thép, gang kim loại
màu và hợp kim của chúng) chịu tải trọng tĩnh do áp suất trong hoặc áp suất chân không cũng
như chịu tác dụng của tải trọng gió .
Ứng suất cho phép tiêu chuẩn này được dùng để tính chác chi tiết chịu kéo nén và
uốn . Còn khi các chi tiết chịu xoắn và cắt ở các điều kiện khác nhau thì lấy ứng suất cho
phép tiêu chuẩn nhân với hệ số 0.6.
IV.5 Hệ số hiệu chỉnh
Khi tính toán kiểm tra độ bền cá chi tiết của thiết bị người ta dùng ứng suất cho phép
tiêu chuẩn và xác định nó như sau :
[Ơ] =.
Trong đó:
- là hệ số hiệu chỉnh , được xác định theo điều kiện làm việc của thiết bị
là ứng suất cho phép tiêu chuẩn , N/ m
Đại lượng hệ số hiệu chỉnh được xác định khi thiết kế phụ thuộc và điều kiện sử dụng ,
vào độ độc và mức độ nguy hiểm của môi trường , lấy = 0,9 1,0.
7


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Đối với các thiết bị dùng để chứa hoặc để chết biến các chất độc, chất dễ nổ có áp suất
cao, các chi tiết bị đốt nóng bằng ngọn lửa , bằng khói lò hoặc bằng điện chọn = 0,9. Đối với
các thiết bị có lớp bọ cách điện chọn
IV.6 Hệ số bền mối hàn
Lúc lắp ghép các chi tiết riêng biệt lại với nhau bằng mối hàn, phần lớn chúng kèm

bền hơn so với vật liệu để nguyên không hàn. Do đó khi tính độ bền của các chi tiết ghép
bằng mối hàn thì đưa them hệ số bền mối hàn vào công thức tính toán, đại lượng này đặc
trưng cho độ bền của mối ghép so với độ bền của vật liệu cơ bản.
IV.7 Hệ số bổ sung bề dày tính toán
Khi tính toán độ bền của các chi tiết hoặc các bộ phận của thiết bị cần chú ý đến tác
dụng hóa học hay cơ học của môi trường nên vật liệu chế tạo thiết bị.Do đó cần bổ sung cho
bề dày tính toán của các chi tiết và bộ phận đó một đại lượng C
Đại lượng C được xác định theo công thức:
C = Ca +Cb +Cc + Co
Trong đó:
- Ca là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm:
- Cb hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học của môi trường, mm:
-Cc hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo và lắp ráp, mm:
-Co là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm:
Đại lượng bổ sung Co phụ thuộc vào sự ăn mòn hóa học của môi trường và thời hạn sử
dụng thiết bị.Nói chung thời gian sử dụng thiết bị hóa chất lấy khoảng 10-15 năm.
Nếu thời hạn sử dụng thiết bị là 10 năm thì có thể chọn hệ số Ca như sau:
- Ca=0 nếu vật liệu bền trong môi trường có độ ăn mòn không lớn hơn
0,05mm/năm
-Ca =1 mm đối với vật liệu tiếp xúc trong môi trường có độ ăn mòn từ 0,05-1
mm/năm.
Nếu độ ăn mòn lớn hơn 1mm/năm thì căn cứ thời hạn sử dụng thiết bị để xác định C
cho mỗi môi trường cụ thể.
-Ca =0 nếu ta dùng vật liệu lót có tính bền ăn mòn hóa học hay thiết bị tráng men
Nếu hai đầu cua thiết bị tiếp xúc với môi trường ăn mòn thì hệ số C a phải lấy cái lớn
hơn
Đối với thiết bị hóa chất có thể bỏ qua hệ số C b .Người ta chỉ lấy hệ số Cb khi môi
trường bên trong thiết bị chuyển động với V≥20m/s (đối với chất lỏng) và ≥100 m/s (đối với
chất khí, hoặc môi trường chứa nhiều chất rắn)
8

Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Còn Cc phụ thuộc vào dạng chi tiết, vào công nghệ chế tạo chi tiết và thiết bị
IV.8 Mặt bích
Mặt bích là một bộ phận quan trọng nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận
khác với thiết bị.
Kiểu dáng và công nghệ chế tạo bích phụ thuộc vào vật liệu làm bích,phương pháp nối
và điều kiện làm việc của thiết bị.Các mối ghép bích phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Phải thật kin ở áp suất và nhiệt độ làm việc,nhất là thiết bị có chứa chất độc,dễ
cháy nổ
- Bền, tháo lắp nhanh
- Đảm bảo chế tạo hang loạt rẻ tiền
Độ kín của bích chủ yếu do vật đệm quyết định.Đệm được chế tạo từ các vật liệu
mềm hơn vật liệu chế tạo bích.Các thiết bị cao áp nên dùng các loại đệm có bề rộng bé
(đệm hẹp).Việc lựa chọn đệm phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất,tính chất của môi trường
đệm cần thỏa mãn những yêu cầu sau:
- Đủ độ dẻo và dễ biến dạng khi nén
- Trong thời gian làm việc độ dẻo không bị biến đổi
- Phải bền trong môi trường ăn mòn
V Tính toán thiết kế bể chứa dầu thô dung tích V = 80000 m3
Đối với bể chứa dầu có dung tích lớn là 80000m 3 thì lựa chon tối ưu nhất là thiết kế
bể hình trụ đứng mái nổi, theo tiêu chuẩn API 650. Vật liệu làm bồn là thép cacbon có kí
hiệu A 753(70). Các thông số vật liệu được tra trong bảng 5.2b (API 650) như sau:
- Ứng lực của nguyên liệu theo thiết kế Sd = 28000 psi = 193.1 Mpa
- Ứng lực thủy tĩnh St = 30000psi = 206.9 Mpa
Chọn đường kính bể là 68m

Chiều cao bể là 27.55 m
Ta có các thông số của bể như sau:
- Thể tích yêu cầu 80000m3
- Chiều cao bể H= 27.55m
- Đường kính bể D= 68m
- Trọng lượng riêng của dầu thô G=0.85

V.1 Thiết kế thân bể
Với chiều cao của bể là 27.55m ta sẽ chia thân bể thành nhiều tầng, bề dày thân bể ở
mỗi tâng là khác nhau, càng lên cao bề dày càng giảm.Theo tiêu chuẩn API thì với đường
kính bể lớn hơn 60m thì chiều dày thân bể lớn hơn 10mm. Trong trường hợp này ta giả thiết
chia bể thành 13 tầng, 12 tầng đầu tiên có chiều cao mỗi tâng là 2m, tầng trên cùng có chiều
cao là 3.55m
9


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Theo mục 5.6.3.2 (API 650) ta có:

td = + CA

(1)

Và:

tt =

(2)

Trong đó:
− td là bề dày thân theo thiết kế
− tt là bề dày thân thử thủy tĩnh (mm)
− CA ăn mòn cho phép do nhà thầu cung cấp (mm). Ở đây ta lấy CA= 3mm
Với các thông số D, H, G, St, Sd đã biết ở trên ta tính được td, tt như sau:

td = +3 = 39.96mm
tt = = 43,88mm
Do đường kính bể là 68m > 60m nên theo tiêu chuẩn API tính chiều dày thân. Ta kiểm
tra điều kiện sau:

≤

(3)

Với L được tính bởi công thức L= (500D td)0.5 = 1165.6mm
Suy ra

= <
Vậy thỏa mãn điều kiện của phương pháp
Tính bề dày tầng đáy
t1d = () + CA

(4)

t1t = ()
(5)
Thay số vào công thức (4) ta được:

t1d = (1.06 - ). () +3= 43.41mm
Thay số vào công thức (5) ta được:
t1t = (1,06 - ) . () = 44.28mm
Tính bề dày tầng thứ hai trở đi
Từ tầng thứ hai trở đi, ta tính giá trị tu là bề dày các tầng của thân bể liền trên tầng cần
tính theo công thức:

tu = + CA
Với hn là chiều cao thân bể thứ n
Sau đó tính các giá trị của x theo công thức sau để chọn ra giá trị x nhỏ nhất:
x1 = 0,61 (r.tu)0,5 +320.C.H
x2 = 1000.C.H
10


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

x3 = 1,22 (r. tu)0,5
Với C= [K0,5(K-1)] / (1+K1,5)
K=tL / tu
tL là bề dày của tầng thân bể liền dưới tầng cần tính
Từ đó ta có công thức tính bề dày thân bể cần tính như sau:

tnd = + CA
tnt =
Tính bề dày tầng thứ 2
Giá trị tu của tầng thứ 2 là:
tu = + 3 = 40,03mm

Đầu tiên ta có tL=t1d – CA=36,96mm. Suy ra K=1,03 nên C=0.015. Vậy:
x1 = 345.65
x2 = 413.25
x3 = 426.8
Suy ra x = 345.65mm
t2d = + CA = + 3 = 40mm
t2t = = = 40,6mm
Tính bề dày tầng thứ 3
Giá trị tu của tầng thứ 3 là:
tu = + 3 = 33.07mm
Đầu tiên ta có tL=t2d – CA=37mm. Suy ra K=1.12 nên C=0.058. Vậy:
x1 =656.7
x2 = 1413
x3 =409.08
Suy ra x =409.08
t3d = + CA =

+ 3 = 36,94mm

t3t = = = 37,27mm
Tính bề dày tầng thứ 4
Giá trị tu của tầng thứ 4 là:
tu = + 3 = 33,14mm
Đầu tiên ta có tL=t3d – CA=33.94mm. Suy ra K=1,02 nên C=0,01. Vậy:
x1 =273,72
11


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

x2 =215,5
x3 =409,52
Suy ra x =215,5
t4d = + CA= + 3 = 34,3mm
t4t = = = 34,36mm
Tính bề dày tầng thứ 5
Giá trị tu của tầng thứ 5 là:
tu = + 3 =30,21 mm
Đầu tiên ta có tL=t4d – CA=31,3mm. Suy ra K=1,04 nên C=0,02. Vậy:
x1 =320.62
x2 =391
x3 =390,9
Suy ra x =320,62
t5d = + CA= + 3 = 31,2mm
t5t = = =30,97mm
Tính bề dày tầng thứ 6
Giá trị tu của tầng thứ 6 là:
tu = + 3 =27.27 mm
Đầu tiên ta có tL=t5d – CA=28,2mm. Suy ra K=1,03 nên C=0.02. Vậy:
x1 =303.67
x2 =368.55
x3 =371.48
Suy ra x =303.67
t6d = + CA= + 3 = 28.3mm
t6t = =

=27.77mm

Tính bề dày tầng thứ 7
Giá trị tu của tầng thứ 7 là:
tu = + 3 =24.34 mm
Đầu tiên ta có tL=t6d – CA=25.3mm. Suy ra K=1.04 nên C=0.02. Vậy:
x1 =275
x2 =311
x3 =351
Suy ra x =275
t7d = + CA=
t7t = =

+ 3 = 25.4 mm

= 24.6 mm
12


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Tính bề dày tầng thứ 8
Giá trị tu của tầng thứ 8 là:
tu = + 3 =21,41 mm
Đầu tiên ta có tL=t7d – CA=22,4mm. Suy ra K=1,05 nên C=0,025. Vậy:
x1 =273
x2 =338,8
x3 =329,2
Suy ra x =27
t8d = + CA=

t8t = =

+ 3 = 22,5 mm

= 21,4 mm

Tính bề dày tầng thứ 9
Giá trị tu của tầng thứ 9 là:
tu = + 3 = 15,5 mm
Đầu tiên ta có tL=t8d – CA=19,5mm. Suy ra K= 1,26 nên C=0,122. Vậy:
x1 =591
x2 =1409
x3 =280
Suy ra x =280
t9d = + CA=
t9t = =

+ 3 = 19,6mm

= 18,18mm

Tính bề dày tầng thứ 10
Giá trị tu của tầng thứ 10 là:
tu = + 3 =15,54 mm
Đầu tiên ta có tL=t9d – CA=16,6mm. Suy ra K=1,07 nên C=0,034. Vậy:
x1 =244,1
x2 =331,5
x3 =280,4
Suy ra x =244,1
t10d = + CA=

t10t = =

+ 3 = 16,65mm

=15mm

Tính bề dày tầng thứ 11
Giá trị tu của tầng thứ 11 là:
tu = + 3 = 12,2mm
13


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Đầu tiên ta có tL=t10d – CA=13,65mm. Suy ra K=1,12 nên C=0,06. Vậy:
x1 =269,2
x2 =453
x3 =248,5
Suy ra x =248,5
t11d = + CA=
t11t = =

+ 3 = 13,9mm

= 13,1mm

Tính bề dày tầng thứ 12
Giá trị tu của tầng thứ 12 là:

tu = + 3 = 9,67 mm
Đầu tiên ta có tL=t11d – CA= 10,1mm. Suy ra K= 1,04 nên C=0,02. Vậy:
x1 =146,1
x2 =111
x3 =221,2
Suy ra x =111
t12d = + CA=
t12t = =

+ 3 =11,98 mm

=11,76mm

Tính bề dày tầng thứ 13
Giá trị tu của tầng thứ 13 là:
tu = + 3 =5,27 mm
Đầu tiên ta có tL=t12d – CA=mm. Suy ra K=8,98 nên C=1,7. Vậy:
x1 =2013
x2 =6035
x3 =163,3
Suy ra x =163,3
t13d = + CA=
t13t = =

+ 3 = 10,96mm

=10,45mm

Bảng:Thống kê độ dài các tầng
Số tâng

tu

tL

K

C

x1

x2

x3

x

1
2
3
4

40,03
33,07
33,14

36,96
37
33,94

1,03
1,12
1,02

0,015
0,058
0,01

345,7
656,7
273,7
14

413,8
1413
215,5

426,8
409,1
409,5

345,7
409,1
215,5

td
43,41
40
36,94
34,3

tt
44,28
40,6
37,27
34,36


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học
5

30,21

31,3

1,04

0,02

Nhóm 3

320,6

391

390,9

390,9 31,2
30,97
303,6 368,5 371,4 303,6

6
27,27 28,2
1,03
0,02
28,3
27,77
7
5
8
7
7
24,34 25,3
1,04
0,02
275
311
351
275
25.4
24,6
8
21,41 22,4
1,05
0,025 273
338,8 329,2 273
22,5
21,4
9
15,5
19,5

1,26
0,122 591
1409 280
280
19,6
18,15
10
15,54 16,6
1,07
0,034 244,1 331,5 280,4 244,1 16,65 15
11
12,2
13,65 1,12
0,06
269,2 453
248,5 248,5 13,9
13,1
12
9,67
10,1
1,04
0,02
146,1 111
221,2 111
11.98 11.76
13
5,27
8,98
1,7
0,28

2013 6035 163,3 163,3 10,96 10,45
Theo bảng các loại thép tấm trong Sổ tay các quá trình và thiết bị hóa chất ta được bề
dày các tầng như sau:

Bảng chiều dày thiết kế
Tầng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

td (mm)
45
40
40
32
30
28
25
25
20
18
14

15

tt (mm)
45
45
40
32
30
28
22
22
20
18
14


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học
12
13

Nhóm 3

12
12

12
12

V.2 Thiết kế đáy bể
Vật liệu làm bể bao giờ cũng có chiều dày tối thiểu là 6mm, bao gồm cả độ ăn mòn cho

phép cho đáy bể được cung cấp bởi nhà thầu
Kích thước đầy đủ của bể phải được thiết kế chia ra làm 25mm để là gờ. với vật liệu sử dụng
là thép A 573(70) tra hteo bảng API 650 ta có Td = 33,9 nằm trong khoảng 32Ứng suất thủ cho phép là 206,9 Mpa<210
Nên bề dày tối thiểu của đáy bể là 11mm.Trong thiết kế bồn bể chứa thông thường bề
dày của đáy bể lấy bằng bề dày của tầng thân đầu tiên để đảm bảo sức chứa của bể.Như vậy
ta chọn bề dày của đáy là 45mm
V.3 Thiết kế mái bể
Với mọi mái đều có bề dày tối thiểu là 5mm. Cũng như khi lựa chọn bề dày đáy bể, bề
dày mái bể được thường được lấy bằng bề dày của tầng thân trên cùng của bể.Ở đây ta chọn
bề dày của mái bể là 12mm

16


Tính toán thiết bị trong công nghệ hóa học

Nhóm 3

Tài liệu tham khảo
1. AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API 650); THE UNITED STATES OF
AMERICA Legally Binding Document; 2012
2.Hóa học dầu mỏ và khí tự nhiên; Phan Tử Bằng; NXB Giao thông vận tải; 1999
3.Sổ tay các quá trình và thiết bị hóa chất tập 2;Nguyễn Bin; NXB Khoa học và kĩ thuật Hà
Nội; 2006

17