Thiết kế bể chứa xăng Mogas 90

Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017

BÀI THIẾT KẾ
Giáo Viên Hướng Dẫn

:

Thầy Vũ Văn Toàn

Sinh Viên Thực Hiện

:

Nguyễn Thành Châu

Lớp

:

LHD K58 (VT)

MSSV

:

1321011008

Vũng Tàu, 2/2017
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 0

Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017

Mục Lục:
Lời Mở Đầu: ....................................................................................................... 3
Các Thông Số Để Thiết Kế: ................................................................................... 3
Nội Dung Tìm Hiểu & Thiết Kế: ........................................................................... 3
Chương 1: Khái quát về xăng. ............................................................................... 4
1.

Định nghĩa: ................................................................................................ 4

2.

Các chỉ tiêu chất lượng của xăng............................................................... 4
2.1.

Tính chống kích nổ.............................................................................. 4

2.2.

Tính bay hơi thích hợp ........................................................................ 4

2.3.

Tính ổn định hóa học cao .................................................................... 4

Chương 2: Tổng quan về bồn chứa. ....................................................................... 6
1.

Khái niệm .................................................................................................. 6

2.

Phân loại bể chứa ....................................................................................... 6

Chương 3: Tính toán thiết kế bể xăng. ................................................................. 10
3.1. Lựa chọn loại bể và thong số của bể ......................................................... 10
3.1. Thiết kế thân bể ......................................................................................... 10
3.2 Thiết kế mái................................................................................................ 14
3.3. Tính toán thiết kế các tấm vành khăn tại đáy bể. ..................................... 15
3.4. Tính toán vành gia cường chống gió......................................................... 16
3.5. Các thiết bị phụ trợ. ................................................................................... 19
3.5.1. Cầu thang thành bể. ............................................................................ 19
3.5.2. Các loại van. ....................................................................................... 19
3.5.3. Các loại cửa bể. .................................................................................. 19
3.5.4. Các loại cửa thông khí........................................................................ 19
3.5.5. Cửa xuất,cửa nhập. ............................................................................. 20
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 1


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
3.6 Kiểm tra ổn định lật của bể dưới tác dụng của tải trọng gió ...................... 20
3.6.2. Tính toán trọng lượng của bể. ............................................................ 21
3.6.3 Kiểm tra ổn định của bể ...................................................................... 22
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 24
Tài liệu tham khảo ................................................................................................ 24

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 2


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017

Lời Mở Đầu:

Chúng ta đều biết rằng dầu khí là một nguồn năng lượng hóa thạch quan
trọng cho nhu cầu hiện nay.Các quốc gia có trữ lượng dầu khí đáng kể,việc khai
thác và sử dụng chúng đã đem lại một nguồn lợi kinh tế lớn.
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ cũng như ngành công
nghiệp hóa học trong vài thập kỉ gần đây đã làm tăng sản lượng cũng như chất
lượng các sản phẩm công nghệ.Đặc biệt trong ngành công nghiệp dầu khí ,xăng
là một sản phẩm quan trọng hàng đầu hiện nay.Là động lực cho các ngành nghề
khác phát triển.Sự phát triển của khoa học công nghệ làm cho sản lượng sản xuất
xăng dầu tăng lên đáng kể,để giải quyêt vấn đề này buộc phải xây dựng những
khu tồn chứa xăng dầu.Nhằm đảm bảo nhu cầu sử dụng phân phối cũng như tàng
trữ và an toàn phòng chống cháy nổ vấn đề thiết kế bồn bể chứa rất quan trọng.
Các Thông Số Để Thiết Kế:
Bể chứa xăng Mogas 90
-

Tỷ trọng dầu: 0.75;
Nhiệt độ làm việc 30 oC;
Thể tích chứa 65.000 m3;
Ăn mòn: thành bể 3mm, đáy bể 3mm, mái bể 2mm;
Vận tốc gió 205 km/giờ

Nội Dung Tìm Hiểu & Thiết Kế:
Khái quát về xăng;
Tổng quan về bể chứa;
Tính toán thiết kế bể xăng;
Công tác an toàn và phòng chống cháy nổ đối với bồn bể chứa xăng;
Kết luận;
Tài liệu tham khảo.
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 3


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Chương 1: Khái quát về xăng.
1. Định nghĩa:

Xăng, trước đây còn gọi là ét-xăng (phiên âm từ tiếng Pháp: essence),[1]
là một loại dung dịch nhẹ chứa Hyđrocacbon, dễ bay hơi, dễ bốc cháy, được
chưng cất từ dầu mỏ. Xăng được sử dụng như một loại nhiên liệu, dùng để làm
chất đốt cho các loại động cơ đốt trong sử dụng xăng, chất đốt dùng trong tiêu
dùng, sinh hoạt hàng ngày như đun nấu, một số lò sưởi, trong một số loại bật
lửa,.... Làm dung môi hòa tan một số chất, đùng để tẩy một số vết bẩn bám trên
vải, kim loại, kính, nhựa,... Một số loại vũ khí như súng phun lửa, bom, mìn,...
Xăng được chế biến từ dầu mỏ bằng phương pháp chưng cất trực tiếp và
Cracking, có tỷ trọng d15= từ 0.70 đến 0.75, dễ bay hơi, dễ cháy, có mùi đặc
trưng, nhiệt độ sôi từ 35-200 °C. Xăng động cơ được dùng làm nhiên liệu cho
động cơ đốt trong, kiểu bộ chế hòa khí (động cơ xăng).
2. Các chỉ tiêu chất lượng của xăng
2.1. Tính chống kích nổ

+ Trị số octan của xăng thể hiện tính chống kích nổ của xăng: Xăng có trị
số octan càng cao thì tính chống kích nổ càng cao.
+ Nếu sử dụng xăng có trị số octan thấp cho xe có tỉ số nén cao sẽ gây
hiện tượng cháy kích nổ.
+ Nếu sử dụng xăng có trị số octan cao cho xe có tỉ số nén thấp thì xăng sẽ
khó cháy hoặc cháy không hết tạo cặn than làm bẩn máy, hao xăng.
2.2. Tính bay hơi thích hợp
Xăng muốn cháy được trong máy thì phải bay hơi. Xăng bay hơi thích hợp thì sẽ
cháy tốt trong máy. Nếu xăng bay hơi không thích hợp, máy sẽ không phát huy
được hết công suất, hao xăng nhiều và gặp phải những sự cố kỹ thuật sau: Hiện
tượng nghẹt xăng hay nút hơi, hiện tượng ngộp xăng (sặc xăng)
2.3. Tính ổn định hóa học cao
+ Khả năng giữ vững bản chất hóa học chống lại ảnh hưởng của môi
trường xung quanh gọi là tính ổn định hóa học của xăng. Tính ổn định hóa học
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 4


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
của xăng bị ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố: nhiệt độ, diện tiếp xúc với không
khí, độ sạch và khô của vật chứa, mức độ tồn chứa và thời gian tồn chứa. Xăng
có hàm lượng keo nhựa càng cao thì có tính ổn định hóa học càng thấp.

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 5


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017

Chương 2: Tổng quan về bồn chứa.
1. Khái niệm

Các công trình bể xây dựng dùng để chứ đựng các sản phẩm chất lỏng ,chất khí,
các vật liệu dạng hạt ...được gọi là bể chứa,Các bể chứa này có thể có áp lực thấp
,áp lực thường,áp lực cao.
Tùy vào từng công năng của từng bể ,vào yêu cầu sử dụng cũng như các yêu cầu
về konh tế,thi công,người ta có các loại hình bể thích hợp.Việc phân loại chủ yếu
căn cứ vào hình dáng và áp lực của nó.
2. Phân loại bể chứa

Theo hình dáng của bể :
- Bể chứ hình trụ (trụ đứng,trụ ngang): hình 1.1; 1.2
- Bể hình cầu ,hình giọt nước:hình 1.3; 1.4

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 6


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017

Bể trụ đứng : Thể tích chứa có thể rất khác nhau, từ 100 đếm
20000m3(chứa xăng),thậm chí tới 50000m3(dầu mazut)...bể trụ đứng có thể dùng
mái có cột chống hay không có cột chống,ưu điểm đơn giản khi chế tạo và dễ lắp
ghép.Dung tích chứa lớn,kinh tế.Nhưng chỉ chứa được các chất lỏng khí có áp
suất thường hoặc không cao lắm
-Bể trụ đứng mái tĩnh:
+ Đáy bể dược đặt trên nền cát đầm hoạc có lớp gia có cách nước và được
hàn từ các tấm thép.

+ Thân bể là bộ phận chịu lực chính,gồm nhiều khoang thép hàn lại,có bề
dày thay đổi dọc theo thành bể.
+ Mái bể cũng được tổ hợp từ các tấm thép hàn lại với các dạng mái
nón,mái treo,mái trụ cầu,mái vòm.

-Bể trụ đứng mái nổi:
+ Phao nổi thường được làm bằng các loại hợp kim loại nhẹ,có gioăng liên
kết với Các thân bể
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 7


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
+ Thân và đáy bể có mặt trong nhẫn đêt đảm bảo độ kín khít
+ Mái do có phao nổi vì vậy mái chỉ đóng vai trò mái che chứ không đóng
vai trò chịu lực

Bể chứa trụ ngang:Chứa được nhiều loại nhiên liệu khác nhau,có ưu
điểm là hình dang đơn giản ,chịu biến động áp suất tốt.Nhược điểm có thể tích
nhỏ (50 đến 500m3)và phải có giá đỡ.Bể trụ ngang được chế tạo từ các tấm thép
hoặc đúc liền khối.Với bể có kích thước lớn đươch tổ hợp từ các phân đoạn
nhỏ.Các phân đoạn bể lại được tổ hợp từ các tấm thép và được hàn tự động trong
xưởng chế tạo.Bên trong có bố trí các vành gia cường để đảm bảo độ ổn định
cũng như độ bền của bể.

Bể chứa cầu: Dùng để chứa hơi hóa lỏng với áp suất dư Pd=0.25÷1.8Mpa
chúng có ưu điểm là chịu được áp suất cao,giảm tổn thất mất mát do bay hơi,ứng
suất đều theo các phương,tuy nhiên rất khó khăn khi chế tạo,mặc dù những ưu
điểm mà các dạng khác không sánh được nó vẫn được sử dụng rộng rãi trong

thực tế.
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 8


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Bể chứa hình giọt nước:Lấy hình dạng hợp lý theo sức căng bề mặt ngoài
của giọt nước,bể chứa hình giọt nước dùng để chứa xăng có hơi đàn hooig cao
Pd=0.03÷0.05 Mpa ,về cơ bản nó cũng có những ưu điểm như bể chứa cầu.
+Theo áp dư:
Do chất lỏng bay hơi trong không gian hơi giữa mặt thoáng của chất lỏng và mái
bể mà phân ra :
-Bể chứa áp thấp: Pd≤0.002 MPa(0.02kG/cm2) và áp lực chân không (khi
xả hết chất lỏng) P0≤0,00025 MPa (0.0025kG/cm2)
-Bể áp lực cao: Khi áp lực dư Pd ≥ 0.002 MPa
Như vậy bể chưa là những ưu điểm riêng của nó là những công trình xây
dựng phục vụ đắc lực cho đời sống sinh hoạt xã hội.Chúng ngày càng hoàn thiện
và đáp ứng ngày một cao về yêu cầu sử dụng.Việc nghiên cứu và sử dụng,làm nó
ngày càng phát huy vai trò của mình đáp ứng được nhưng nhu cầu cần thiết hiện
nay

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 9


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Chương 3: Tính toán thiết kế bể xăng.
3.1. Lựa chọn loại bể và thong số của bể

Lựa chọn bể: Bể hình trụ mái nổi.
+ Tiêu Chuẩn thiết kế: Tiêu Chuẩn API 650
+ Chọn Vật liệu thiết kế:
Thành bể chứa và dáy bể chứa: Thép A573M – 485(70) ( Bảng 5.2a trang
68)
St =208MPa

Sd= 193MPa

Rk= 485Mpa

Ta nên chọn bồn chứa hình trụ đứng vì: 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)
Chọn chiều cao và đường kính dựa vào tiêu chuẩn API650:
+HG
+ H/D
+

xH 50000 m3

Vậy ta chọn chiều cao và đường kính thỏa mãn các yêu cầu trên:
+ Thông số đường kính 65m
+ Chiều cao bồn chứa 20 m
+ Chiều cao thiết kế mực chất lỏng: H=20 m

3.1. Thiết kế thân bể

Với chiều cao bể là 20m cần phải chia thân bể ra thành nhiều tầng, bề dày
thân của mỗi tầng có chiều dày khác nhau, càng lên cao bề dày càng giảm. Theo
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 10


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
3.6.1.1 API thì với đường kính bể chứa là > 60 m bề dày của thân 10 mm. Ở đây,
giả thiết chia thân bể từ đáy lên đỉnh thành 10 tầng: mỗi tầng có chiều cao là 2m.
Theo phương pháp 1 – Foot (3.6.3, API 650) ta có
Tpd =

(

)

(

)

(

+ CA =

)

+ 3 = 24.04mm

Và

Tpt =

(

=

)

= 30.16 mm

Trong đó:
+ Tpd : Bề dày thân theo thiết kế, mm.
+ Tpt : Bề dày thân thử thủy tĩnh, mm.
+ CA : ăn mòn cho phép, do nhà thầu cung cấp. Ở đây lấy CA = 3 mm.
Theo tiêu chuẩn API 650 phương pháp tính bề dày thân bể là Variable
design Point.
Kiểm tra điều kiện:
≤
Với L = (500 . D . Tpd)0.5 , mm. Thay số vào ta có L = 833.9 mm.
Suy ra

=

<

thỏa mãn điều kiện của phương pháp.

Bề dày tầng đáy (chiều cao h1 = 2000 mm) theo phương pháp Variable
desig point được tính như sau:
T1d = ( 1.06 -

√

= ( 1.06 -

√

)(

) + CA
)(

)+3

= 27.67 mm.
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 11


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
T1t = ( 1.06 -

√ )(
√

= ( 1.06 -

)
)(

)

= 30.31 mm
Nguyên Tắc của quá trình tính toán theo phương pháp một điểm biến thiên.
Xét giá trị của tỷ số.
(

)

(

)

Trong đó:
+ h là chiều cao đoạn đáy bể thứ nhất.(mm)
+ R là bán kính của bể.(mm)
+ t là bề dày đoạn bể thứ nhất.(mm)
Nếu n < 1,375 thì t1=t2
Nếu n>2,625 thì t2=t2a
(

Nếu 1,375
)(

(

)

)

Vậy với n = 2.1 thì
Nguyên tắc của quá trình này như sau:
+ Trong điều kiện kiểm tra
(

)

+ Trong điều kiện thử áp lực
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 12


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
(

)

Trong đó: hi là chiều cao của tầng thứ i
Tính toán khoảng cách x từ điểm thiết kế biến thiên tới đoạn vỏ đáy theo
công thức sau
+ x1 = 0,61.(R.tu)0,5 +320.C.H
+ x2 = 1000.CH
+ x3 = 1,22.(R.tu) 0,5
+x = min (x1, x2, x3)
+C = [K0,5.(K-1)]/(1+K1,5)
+ K = tl/tu
Trong đó

+ tu: bề dày lớp vỏ phía trên (mm)
+ tl: chiều dày lớp vỏ phía dưới (mm)
+ H: chiều cao chất lỏng thiết kế (m)
Tính toán bề dày nhỏ nhất của lớp vỏ phía trên theo điều kiện kiểm tra và
thử áp lực theo công thức sau
+ Trong điều kiện kiểm tra
tdx

(

)

+Trong điều kiện thử áp lực.
ttx

(

)

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 13


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Kết quả tính theo phương pháp tính toán:
Tầng
2
3
4

5
6
7
8
9
10

tn
27.670
26.266
23.344
20.342
17.365
14.467
11.652
8.966
6.271

tu
27.670
22.432
19.956
17.481
15.006
12.530
10.055
7.579
5.104

K

1.000
1.171
1.170
1.164
1.157
1.155
1.159
1.183
1.229

C
0.000
0.082
0.081
0.078
0.075
0.074
0.076
0.087
0.107

x1
578.464
938.521
854.408
760.397
667.072
579.067
494.799
414.098

317.123

x2
0.000
1305.255
1134.831
939.412
753.382
593.114
456.540
347.946
214.618

x3
1156.927
1041.678
982.523
919.570
851.979
778.541
697.412
605.509
496.890

xmin
0.000
938.521
854.408
760.397
667.072

579.067
456.540
347.946
214.618

T(dx)
25.278
21.642
19.270
16.911
14.551
12.185
9.861
7.520
5.210

Tn+1
26.266
23.344
20.342
17.365
14.467
11.652
8.966
6.271
3.677

x2
1031.900475
1319.079665

1345.627227
1211.422544
996.8301492
773.9929258
591.3547933
453.6481807
338.8680034

x3
1145.01505
1078.386365
1007.360333
930.9310007
847.6380216
755.2138129
649.7734918
523.510533
354.8534425

xmin
902.7156772
961.2986755
934.2808792
853.1207146
742.8046585
625.2846427
514.1202797
406.9226843
285.8644823

T(dx)
26.18021662
23.0280114
20.0068824
17.06865891
14.17508037
11.29253289
8.400253322
5.50189964
2.624770011

Tn+1
28.19523978
25.24248646
21.75298629
17.99188045
14.20417425
10.55038966
7.040510137
3.586565203
0.137187261

Kết quả theo phương pháp thử áp:
Tầng
2
3
4
5
6
7

8
9
10

t(n)
30.31
28.19523978
25.24248646
21.75298629
17.99188045
14.20417425
10.55038966
7.040510137
3.586565203

t(u)
27.103125
24.040625
20.978125
17.915625
14.853125
11.790625
8.728125
5.665625
2.603125

K
1.118321227
1.172816421
1.203276578

1.214190757
1.211319534
1.204700705
1.20878077
1.242671398
1.377792155

C
0.057327804
0.082442479
0.096116231
0.100951879
0.099683015
0.096749116
0.098559132
0.113412045
0.169434002

x1
902.7156772
961.2986755
934.2808792
853.1207146
742.8046585
625.2846427
514.1202797
406.9226843
285.8644823

Dựa vào tiêu chuẩn API650 và sổ tay tính toán các quá trình công nghệ

hóa học:
Tầng

tn

t(n)

Chọn

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

27.670
26.266
23.344
20.342
17.365
14.467
11.652
8.966
6.271
3.677

30.31
28.19523978
25.24248646
21.75298629
17.99188045
14.20417425
10.55038966
7.040510137
3.586565203
0.137187261

34
32
29
24
22
16
13
10
10
10

3.2 Thiết kế mái.

Lựa chọn kết cấu cho mái bể: Sử dụng mái nổi bằng nhôm
Sử dụng mái nổi: Do loại bể này hiện nay được sử dụng khá nhiều trên thế
giới. Việc sử dụng loại mái mang lại hiệu quả kinh tế cao, làm giảm đáng kể sự
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 14


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
mất mát Cacbua-Hydro nhẹ, giảm ô nhiễm môi trường xung quanh. Việc loại trừ
khoảng không gian hơi trên bề mặt xăng dầu chứa trong bể, cho phép tăng mức
độ an toàn phóng hỏa so với các loại bể khác.
Bể mái phao hao tổn do bay hơi giảm đi tới 80% - 90%.
Sử dụng mái nổi bằng nhôm có ưu điểm:
+ Trọng lượng của mái nhỏ, kết cấu ổn định chính xác và việc thi công đơn giản.
+ Mái nổi bằng nhôm sử dụng chủ yếu là kết cấu tấm vỏ liên kết với nhau bằng
các liên kết bulong và ốc vít. Mái nổi được do sự nâng đỡ bởi các ponton trụ dài,
đặt vuông gốc với ponton là hệ dầm bằng nhôm, các ponton được gắn với dầm
một dãi nhôm, giữa các tấm nhôm được liên kết với nhau bằng chi tiết kẹp. Toàn
bộ mái được đỡ bằng hệ thống chân đỡ.
+ Để đảm bảo thẳng đứng khi lên xuống, mái nổi sẽ có một hệ thống định hướng
bằng cáp, theo đó di chuyển lên xuống, mái nổi sẽ trượt theo các sợi cáp.Độ kín
khít giữa mái và thành bể được đảm bảo bằng hệ thống đệm đặc biệt.
+ Với mọi mái bể đều có chiều dày tối thiểu là 8mm. Nhưng khi lựa chọn thì
thường lấy chiều dày mái bể bằng với chiều dày tầng thân bể trên cùng.
Vậy: Chọn tmái =10 mm
3.3. Tính toán thiết kế các tấm vành khăn tại đáy bể.

Chiều dày tấm vành khăn.
Theo bảng 5-1 tiêu chuẩn API 650 với bể có đường kính 60 m, áp lực thiết
kế cho phép ≤ 193 MPa, chiều dày tấm vành khăn đáy bể lấy bằng:
tb = 8+ Ca = 8 + 3= 11mm
Chọn chiều dày tấm vành khan là 11mm
Chiều rộng tấm vành khăn. Theo mục 3.5.2 tiêu chuẩn API 650
+ Khoảng cách giữa thành trong của bể và mối hàn chồng ≥ 600mm

+ Tấm vành khăn phải nhô ra khỏi bể ít nhất là 50mm
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 15


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Trong trường hợp độ rộng của tấm vành khăn lớn hơn yêu cầu thì tính
toán theo công thức:
(

)

(

)

Trong đó:
+ Tb: độ rộng của tấm vành khăn (tb = 11mm)
+ H: chiều cao chất lỏng thiết kế (H = 20m)
+ G: tỷ trọng chất lỏng chứa trong bể (G = 7.5KN/m3)
 Kich thước tấm vành khăn lựa chọn cho trên hình vẽ minh hoạ dưới.

3.4. Tính toán vành gia cường chống gió.

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 16

Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Vành chống gió có tác dụng làm giảm chiều cao tính toán của thành bể,
giúp cho bể ổn định, không bị biến dạng dẻo, tính toán thiết kế vành chống gió
dựa trên việc so sánhgiữa chiều cao ổn định của thành bể và chiều cao quy đổi
của thành bể(5.9.7 )
√( ) (

)

Trong đó:
+ H1: khoảng cách theo phương đứng giữa vành chống gió trung gian với thép
góc ở đỉnh bể hay là khoảng cách lớn nhất không cần gia cường
+ t: bề dày của thành bể tầng trên cùng (t = 10mm)
+ D: đường kính bể thiết kế (D = 65m)
+V: vận tốc gió 205km/h
Thay số vào công thức:
√( ) (

) = 4.75 (m)

Vậy đặt vành chống gió ở tầng 3.
Bề rộng các lớp vỏ thành bể sẽ được quy đổi theo công thức.
Wtr

√(

)

Trong đó:
+ Wtr: độ rộng quy đổi của lớp vỏ thành bể (m)

+ W: độ rộng thực tế của lớp vỏ thành bể (m)
+ tuniform: bề dày lớp vỏ tầng trên cùng (mm)
+ tactual: bề dày thực tế của lớp vỏ thành bể (mm)

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 17


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Bảng tính toán chiều cao quy đổi:

Ta(mm)
34
32
29
24
22
16
13
10
10
10
Tổng

Tu(MM)
10
10
10
10

10
10
10
10
10
10

W(M)
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

Wtr
0.093828053
0.109183007
0.13964809
0.224130981
0.278594984
0.617632356
1.037938484
2
2
2

8.500955955

 Chiều cao thành bể quy đổi tính theo công thức: Hqd = ∑Wtr = 8.500 (m)
 Chiều cao thành bể quy đổi Hqd> H1= 4.75 nên cần thiết kế vành chống gió
trung gian.
>H1 nên thiết kế hai vành chống gió (3.9.7.5 tiêu chuẩn API 650)
 Vị trí của vành chống gió không được nằm trong phạm vi 150mm của đường
hàn
ngang. Khi tính toán sơ bộ vành chống gió đặt trong phạm vi 150mm của đường
hàn thì nó phải được đặt ở dưới, song không được vượt quá chiều cao biến dạng
dẻo lớn nhất của bể.
Tính toán tiết diện vành chống gió
 Momen chống uốn yêu cầu nhỏ nhất của vành chống gió được tính theo công
thức (mục5.9.7.6 tiêu chuẩn API 650)
(

)

(

)

1814.66cm3

Trong đó:
+ Z: momen chống uốn yêu cầu nhỏ nhất (cm3)
+ D: đường kính bể thiết kế (D = 60m)
+ Hl: khoảng cách lớn nhất giữa vành chống gió với thép góc ở đỉnh bể
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 18


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
3.5. Các thiết bị phụ trợ.
3.5.1. Cầu thang thành bể.
Cầu thang cũng là bộ phận quan trọng của mỗi công trình, nhờ có kết cấu
này khi vận hành con người có thể đi lại tới những vị trí cần thao tác, giúp cho
việc kiểm tra sửa chữa bảo dưỡng bể được dễ dàng. Đối với bể trụ đứng chứa
dầu thì cầu thang được thiết kế đi xung quanh bể.
Việc thiết kế cầu thang được quy định trong bảng 5-19 API – 650.
Chọn: Chiều rộng cầu thang 800mm
Chiều cao của bậc cầu thang: 25mm
Độ dốc cầu thang:450
3.5.2. Các loại van.
Để đảm bảo cho quá trình vận hành trên các đường ống xuất và nhập của
mỗi bể chứa được lắp đặt các hệ thống van như sau:
Trên đoạn ống vào bể có bố trí các loại van một chiều, thiết bị này có chức
năng khống chế chất vận chuyển quay trở lại đường ống nhập khi có sự cố sảy ra
Van an toàn tự động đóng khi bể đã nhập đầy
Các loại van thông khí lắp đặt ở mái và vành ngoài có nhiệm vụ sả khí khi
áp suất trongbể không ở mức an toàn
3.5.3. Các loại cửa bể.
Cửa bể là thiết bị phục vụ cho công nhân ra vào khi thi công hoặc hoàn
thiện sửa chữa bể trong đó có các loại cửa như: cửa ra vào, cửa làm sạch…
Trong bể cũng có các loại cổng khác nhau với nhiều chức năng đa dạng phục vụ
cho việc hoạt động ổn định của bể như cổng xuất, cổng nhập, các ống báo mức,
ống kiểm tra nhiệt độ…Vị trí của các cửa và các cổng được đặt ở nhiều vị trí
khác nhau sao cho thích họp với việc vận hành, lắp đặt và sửa chữa.
3.5.4. Các loại cửa thông khí.

Bao gồm cửa thông khí thành bể và cửa thông khí trung tâm giúp cho bể
luôn thông thoáng với bên ngoài , tạo điều kiện cho mái được hoạt động ổn định
cũng như giảm được áp suất dư hoặc áp suất chân không tác động lên mái bể.
Ngoài ra còn có một số loại cửa khác phục vụ cho các mục đích khác
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 19


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
nhau: cửa kiểm tra nhiệt độ bể, cửa phun bọt để chữa cháy, cửa hút cặn, cửa
thông hơi thành bể.
3.5.5. Cửa xuất,cửa nhập.
Cửa xuất:
+ Trên thân bể bố trí một cổng xuất (tùy theo vào điều kiện có thể bố trí nhiều
cửa xuất), tại cổng xuất này sẽ có một mặt bích chờ đầu nối với đường ống xuất.
Việc thiết kế cửa suất phụ thuộc chủ yếu vào lưu lượng đầu ra tối đa cho phép.
Trên cơ sở cửa xuất sẽ được thiết kế với các thông số như sau (theo bảng
5.16tiêu chuẩn API)
Đường kính ngoài của cửa xuất: 426mm
Chiều dày thép t=16 mm
Chiều dài cổ ống xuất 250mm
Tâm cổ ống cách đáy 425 mm
Cửa nhập:
Thiết kế cửa nhập dựa theo quy phạm API - 650 và lưu lượng cho phép của
cổng nhập, cấu tạo của cửa nhập tương tự như cửa xuất tuy nhiên để chánh hiện
tượng tạo bọt của nhiên liệu và giảm độ mòn của đáy bể nơi nhiên liệu được sả
vào, khi thiết kế bố trí thêm một miếng đệm và ống dẫn sao cho nhiên liệu được
dẫn tới sát đáy trước khi đi vào bể.
 Theo đó các thông số chủ yếu của bể được thiết kế như sau:

Đường kính ngoài của ống: 120mm
Chiều dày cổ ống 14 mm
Chiều dài cổ ống 200
Góc dẫn hướng của cổ ống 1350
3.6 Kiểm tra ổn định lật của bể dưới tác dụng của tải trọng gió
3.6.1. Tính toán tải trọng gió tác dụng lên bể
Theo mục 5.11.1 tiêu chuẩn API 650 áp lực gió trong vùng có bề mặt
phẳng là 1,4Kpa đối với vận tốc gió 190km/h.
SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 20


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Vận tốc gió ở khu vực thiết kế công trình là 54m/s hay 205km/h. Vậy áp
lực gió ở khuvực thiết kế là:
(

)

) =1,676 KN/m2

(

Tải trọng do gió gây ra tác dụng lên bể
Fgió =Cs.P.D.H=0,5.1,676.65.20=1088,75(KN)
Trong đó:
+ P: áp lực của gió tác dụng lên bể (P = 1,676KN/m2)
+ D: đường kính thiết kế của bể (D = 60m)
+ H: chiều cao bể (H = 20m)

+ Cs: hệ số khí động (Cs = 0,5)
Coi tải trọng gió tác dụng lên bể đặt tại chính giữa chiều cao của thân bể
Momen do tải trọng gió gây ra tính theo công thức:
= 1088.75.10= 10887.5 KN
3.6.2. Tính toán trọng lượng của bể.
Trọng lượng của bể bao gồm các thành phần sau:
+Trọng lượng của các tấm vỏ thành bể, tính theo công thức:
Pvbi

(

)
i

Trong đó:
+ Pvbi: trọng lượng lớp vỏ bể thứ i (KN)
+ : trọng lượng riêng thép làm vỏ bể ( = 78,5KN/m3)
+ D: đường kính bể thiết kế (D = 60m)
+ i: bề dày lớp vỏ thứ i không kể đến ăn mòn (m)
+ hi: bề rộng lớp vỏ thứ i (m)

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 21


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
Đoạn

Bề

Rộng

Chiều
Dày

Đườn
g Kính

g
(KN/m3)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tổng

2
2
2
2
2
2
2

2
2
2

34
32
29
24
22
16
13
10
10
10

65
65
65
65
65
65
65
65
65
65

78.5
78.5
78.5
78.5

78.5
78.5
78.5
78.5
78.5
78.5

bể

P (KN)
544.8853712
512.8254029
464.737299
384.5953891
352.5403506
256.3811507
208.3048784
160.2308245
160.2308245
160.2308245
3204.962315

Vậy Pthân = 3204.962315 KN
Trọng lượng của dáy bồn chứa:
Pđáy

=

Trọng lượng của mái bồn chứa:
Pmái =

( )

(

)

Trọng lượng tính toán của bể:
W= Pthân + Pmái + Pđáy =12957.46 KN
3.6.3 Kiểm tra ổn định của bể
Theo mục 5.11.2 tiêu chuẩn API 650, đối với bể không được neo giữ,
momen do tải trọng gió gây ra không được vượt quá 2/3 giá trị của momen
chống lật. Việc kiểm tra được thực hiện theo công thức sau.
(

)

Trong đó:
+ M: momen lật do tải trọng gió gây ra (M = 10887.5 kN/m)
+ W: trọng lượng cố định của bể (W = 12957.46 KN)
+ D: đường kính bể thiết kế (D = 65m)
Thay số vào công thức ta có.

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 22


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
(

)

(

)

Vậy điều kiện chống lật được đảm bảo, bể không cần neo giữ.

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 23


Cơ khí và máy trong công nghệ hoá học 2017
KẾT LUẬN
Qua những tìm hiểu ,nghiên cứu trong suốt thời gian học tập và kiến thức
trong những năm qua em đã hoàn thành bài tiểu luận của mình. Bài tiểu luận đưa
ra cái nhìn tổng quát về những kiến thức cơ bản trong việc thiết kế bồn bể chứa
dầu. Nhà máy lọc dầu Dung Quất đã hoàn thành và đang đi vào vận hành. Vì
vậy, việc tìm hiểu, bổ sung những kiến thức liên quan đến bồn bể chứa – một
trong những bộ phận quan trọng nhất của nhà máy – là rất cần thiết để có thể
thực hiện tốt công tác vận hành bồn bể chứa.
Việc làm bài tiểu luận này đã giúp em củng cố kiến thức và hiểu rõ hơn
những vấn đề mà em đã được học trong suốt những năm qua, nắm được cách
tính toán những thông số quan trọng của một bể chứa dầu thô, biết cách đặt vấn
đề, tiếp cận, giải quyết vấn đề.
Trong thời gian tới đây ở Việt Nam sẽ có thêm những nhà máy lọc dầu
mới với những công nghệ tiên tiến, hiện đại nhất, vì vậy rất cần có một đội ngũ
cán bộ, nhân viên kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao để có thể nắm bắt và làm

chủ công nghệ, vận hành tốt nhà máy. Công tác đào tạo con người cần phải được
quan tâm hàng đầu.
Tài liệu tham khảo
[1]. api.650.2007
[2].PGS.TS Đinh Thị Ngọ - Hóa học dầu mỏ & khí, Nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật, Hà nội 2001.
[3].James H. Gary, Glenn E. Handwerk
Petroleum Refining Technology and Economy, Markcel Dekker, Inc. New York,
2001.
[4].Max S. Peters, Klaus D. Timmerhaus, Ronald E West, Uninersity of
Colorado

SVTH: Nguyễn Thành Châu

Page 24