Đồ án tốt nghiệp ĐH. Tính toán thiết kế hệ thống kho chứa dầu Diesel với công suất chứa 10.000m3

Trên đây là đồ án tốt nghiệp Đại Học ngành Công Nghệ Hóa Dầu. Đề tài đồ án: Tính toán thiết kế hệ thống kho chứa dầu Diesel với công suất chứa 10.000m3. Các bạn có thể tải về xem và tham khảo cách tính toán thiết kế cho bể chứa. Xin cảm ơn.

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn 3 tháng tìm hiểu, nghiên cứu và nỗ lực hết sức em đã hoàn thành

đồ án tốt nghiệp của mình

Em xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Minh Việt đã hướng dẫn chúng

em từng buổi thảo luận và bổ sung kịp thời những kiến thức mà em chưa biết

để em có thể hoàn thành bài báo cáo đồ án tốt nghiệp này

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất em xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại họcCông Nghiệp Hà Nội cũng như quý thầy cô trong khoa Công Nghệ hóa học đãtạo điều kiện hết sức cho em hoàn thành việc học tập trong suốt thời gian qua.Bên cạnh đó em cũng xin chân thành cảm ơn đơn vị thực tập là Công tyxăng dầu khu vực III – Thượng Lý – TP.Hải Phòng đã tạo mọi điều tốt nhất

về tinh thần cũng như vật chất để em có thêm kinh nghiệm và kiến thức đểhoàn thành khóa thực tập tại quý công ty Từ đó làm nền tảng để em phát triểnthực hiện làm đồ án tốt nghiệp

Sau cùng em xin kính chúc quý Thầy cô trong khoa và đặc biệt làTS.Nguyễn Minh Việt thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứmệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho những thế hệ tiếp theo

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 15 tháng 3 năm 2019

Sinh viên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC BẢNG 4

DANH MỤC HÌNH 5

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 7

1.1.Khái quát về dầu Diesel 7

1.1.1 Định nghĩa 7

1.1.2 Thành phần 7

1.1.3 Phân loại 7

1.1.4 Công dụng 8

1.2 Tổng quan về bồn bể chứa 8

1.2.1 Khái niệm 8

1.2.2.Phân loại bể chứa 8

1.3.Cơ sở lí thuyết để tính toán thiết kế bể 9

1.3.1 Lựa chọn loại bể chứa 9

1.3.2 Xác định các thông số công nghệ bồn chứa 10

1.3.3 Lựa chọn vật liệu làm bể 10

1.3.4 Xác định giá trị áp suất tính toán 11

1.3.5.Xác định chiều dày bồn 11

1.3.6.Xác định các lỗ trên bồn 12

1.3.7.Xác định tác động từ bên ngoài 12

1.3.8 Các thông số cần thiết trong tính toán thiết bị 13

1.4 Tổng quan về hệ thống kho chứa dầu DO 14

1.4.1 Tổng quan về nhà kho 14

1.4.2 Tổng quan các thiết bị trong kho chứa dầu DO 17

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRONG KHO CHỨA DẦU DIESEL 32

2.1 Thiết kế bể chứa 32

2.1.2 Tính toán thân bể 35

2.1.3 Tính đáy bể chứa: 39

2.1.4.Tính mái che bể chứa: 41

2.1.5 Tính mái nổi bể chứa 43

2.1.6 Tính toán thiết kế móng bể 47

2.2 Kiểm tra độ ổn định của bể 49

2.2.1 Tải trọng gió tác dụng lên bể 49

2.2.2 Kiểm tra lật của bể 49

2.3 Thiết kế hệ thống bơm và đường ống 51

2.3.1.Bơm 51

2.3.2.Hệ thống đường ống 51

2.3.2.1.Lựa chọn ống 51

2.3.2.2 Tính đường kính ống xuất và nhập nhiên liệu 53

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHO CHỨA 55

3.1 Bố trí mặt bằng 55

3.2 Bố trí công nghệ và hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy 62

3.2.1.Bố trí công nghệ 62

3.2.2.Bố trí hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy 62

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Bảng phân cấp kho 15

Bảng 1.2: Bảng phân khu chức năng các hạng mục trong kho 16

Bảng 2.1: Các thông số thiết kế 34

Bảng 2.2 Chiều dày các phân đoạn bể 39

Bảng 2.3: Bề dày vành khăn theo độ dày đáy 40

Bảng 3.1: Khoảng cách từ đường ống công nghệ đến các hạng mục trong kho .58 Bảng 3.2: Diện tích mặt bằng 61

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Hệ thống lăng phun bọt 20

Hình 1.2: Bơm cánh gạt 21

Hình 1.3: Van cửa 28

Hình 1.4: Van cầu 29

Hình 2.1: Mái dome bể chứa 42

Hình 2.2: Momen uốn tác dụng lên mái che 43

Hình 2.3: Kết cấu đặc trưng của mái nổi 46

Hình 2.4: Móng bể chứa 49

Hình 2.5: Ống dẫn xăng dầu composite 3 lớp 52

MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp xăng dầu đóng một vai trò quan trọng trong nền côngnghiệp thế giới cũng như ở Việt Nam Xăng dầu là hóa chất không thể thiếutrong việc sản xuất các hợp chất hữu cơ cơ bản, xăng dầu thúc đẩy các ngànhcông nghiệp khác phát triển Một trong những lĩnh vực của nền công nghiệpdầu khí hiện đang rất được quan tâm đó là tồn chứa dầu khí Nó là khâu quantrọng cho dự trữ, vận chuyển và tiêu thụ Căn cứ vào nhu cầu tiêu thụ xăngdầu của Thế giới nói chung và thị trường trong nước nói riêng, cũng như xuhướng phát triển mạnh mẽ của ngành xăng dầu trong tương lai, em nhận thấyviệc xây dựng bồn chứa xăng dầu là vô cùng cần thiết, đáp ứng được nhu cầucủa thị trường và chủ động trong việc tồn chứa vận chuyển

Để giải quyết được vấn đề đó, em sẽ xây dựng hệ thống kho chứa với tên

đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống kho chứa dầu Diesel với công suất chứa 10.000m 3 ”.

Nội dung thiết kế và tính toán bao gồm:

1 Tổng quan về nhiên liệu DO và bể chứa

2 Tính toán và thiết kế bể chứa

3 Kiểm tra độ ổn định của bể

4 Tính toán thiết kế hệ thống bơm và đường ống

5 Bố trí mặt bằng kho

6 Bố trí công nghệ và hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy

Do kiến thức về thiết kế công trình còn nhiều hạn chế nên em không thểtránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng gópquý báu của Thầy cô trong hội đồng và các bạn trong khoa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Khái quát về dầu Diesel

1.1.1 Định nghĩa

Dầu Diesel (DO – Diesel Oil): là một loại nhiên liệu lỏng, là sản phẩmtinh chế từ dầu mỏ có thành phần chưng cất nằm giữa dầu hoả (kesosene) vàdầu bôi trơn (lubricating oil), nặng hơn dầu lửa và xăng Chúng thường cónhiệt độ bốc hơi từ 175 đến 370 độ C Nhiên liệu diesel được sản xuất chủyếu từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếp dầu

mỏ, có đầy đủ những tính chất lý hóa phù hợp cho động cơ Diesel mà khôngcần phải áp dụng những quá trình biến đổi hóa học phức tạp Chúng được sửdụng chủ yếu cho động cơ Diesel và một phần được sử dụng cho các tuabinkhí

Dầu diesel ở Việt Nam: Việt Nam hiện nay đang lưu hành 2 loại dầudiesel là:

 Dầu DO 0,05S có hàm lượng lưu huỳnh không lớn hơn 500 mg/kg ápdụng cho phương tiện giao thông cơ giới đường bộ

 Dầu DO 0,25S có hàm lượng lưu huỳnh không lớn hơn 2.500 mg/kgdùng cho phương tiện giao thông đường thủy, được khuyến cáo không dùngcho các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ.

DO có hàm lượng lưu huỳnh (S) càng cao khi cháy sẽ gây ô nhiễm càngcao, sử dụng DO 0,25S gây ô nhiễm môi trường nhiều hơn DO 0,05S do đódầu DO 0,05S có chất lượng cao hơn nên giá thành cao hơn so với DO 0,25S

1.1.4 Công dụng

Dầu diesel sử dụng chủ yếu cho động cơ diesel (đường bộ, đường sắt,đường thủy) và một phần được sử dụng cho các tuabin khí (trong công nghiệpphát điện, xây dựng…)

1.2 Tổng quan về bồn bể chứa

1.2.1 Khái niệm

Bể chứa là một công trình xây dựng nhằm mục đích phục vụ cho công táctàng trữ các sản phẩm dầu (xăng, dầu hoả…), khí hoá lỏng, nước, axít, cồncông nghiệp…

Hiện nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và yêu cầu về mặtcông nghệ, người ta đã tiến hành nghiên cứu và xây dựng các loại bể chứa cócấu trúc phức tạp nhưng hợp lý hơn về mặt kết cấu góp phần mang lại hiệuquả kinh tế cao

1.2.2 Phân loại bể chứa

 Phân loại theo hình dạng bể

- Bể chứa hình trụ: trụ đứng, trụ ngang

- Bể hình cầu, hình giọt nước: tuỳ theo vị trí của bể trong không gian

chúng có thể đặt cao hơn mặt đất (trên gối tựa), đặt trên mặt đất, ngầm hoặcnửa ngầm dưới đất hoặc dưới nước

 Phân loại theo mái bể

- Bể chứa có thể tích không đổi (mái tĩnh – cố định).

- Bể chứa có thể tích thay đổi (mái phao – ngoài mái cố định còn có mái

cố định nổi trên mặt chất lỏng, hoặc mái nổi – bản thân là mái phao)

 Phân loại theo áp lực dư ( do chất lỏng bay hơi)

- Bể chứa áp lực thấp : khi áp lực dư Pd<= 0.002 MPa Và áp lực chân

không Po<=0.00025 MPa

- Bể chứa trụ đứng áp lực cao : khi áp lực dư Pd => 0.002 MPa.

1.3 Cơ sở lí thuyết để tính toán thiết kế bể

1.3.1 Lựa chọn loại bể chứa

Với đặc điểm xăng dầu là dễ bay hơi, làm việc ở áp suất khí quyển vàcông suất tồn chứa lớn, ta chọn phương án tồn chứa là bể trụ đứng nhằm mụcđích giảm chi phí đầu tư ban đầu và tiết kiệm không gian lắp đặt

Dựa trên những quy tắc thiết kế kho, bể chứa và đề bài yêu cầu thiết kếkho chứa nhiên liệu dầu DO với công suất tồn chứa 10.000 m3nên ta sẽ chiathành 4 bể mỗi bể 3000m3 để dầu được ổn định

Việc chọn hình dạng mái phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên mái bể vàthể tích bể

• Khi mái bể chủ yếu chịu tải trọng tác dụng từ trên xuống (trọng lượngmái, các lớp cách nhiệt, chân không) và thể tích bể V ≤ 5000 m3 thì dùng máidạng hình nón

• Khi mái bể chịu thêm tải trọng đáng kể hướng từ dưới lên (áp lực dư, tảitrọng gió) và thể tích bể lớn hơn thì dùng mái cầu hoặc mái trụ cầu

Mái treo được sử dụng khi bể có thể tích nhỏ, bể có kết cấu cột trung tâm

và mái có thể dao động theo phương thẳng đứng khi có sự thay đổi về mứcchất lỏng trong bể hoặc khi chịu tác dụng của tải trọng gió Khi chịu tác dụngcủa tải trọng thẳng đứng mái thì mái treo không có mômen nên mái treothường nhẹ hơn

 Ta chọn thiết kế bể trụ đứng mái nón Bên cạnh đó DO là nhiên liệu

dễ bay hơi, nhiệt độ bắt cháy thấp nên trong bể em thiết kế thêm mái phaonằm nổi trên mặt nhiên liệu để giảm tối đa sự bay hơi của dầu DO

1.3.2 Xác định các thông số công nghệ bồn chứa

Các thông số công nghệ:

 Thể tích của bể chứa V

 Các kích thước cơ bản như: chiều cao bể trụ (l), đường kính phần trụ(d), chiều cao phần nắp bồn chứa (h), loại nắp bể chứa

 Các thiết bị lắp đặt trên bể chứa, bao gồm: các valve áp suất, các thiết

bị đo áp suất, đo mực chất lỏng trong bồn, đo nhiệt độ

 Vị trí lắp đặt các thiết bị trên bồn chứa

 Các yêu cầu về việc lắp đặt các thiết bị trên bồn chứa

Khi xét đến yếu tố ăn mòn, khi tính toán đến chiều dày bể, ta tính toánthời gian sử dụng, từ đó tính được chiều dày cần phải bổ sung đảm bảo cho bể

ổn định trong thời gian sử dụng

Việc lựa chọn vật liệu còn phụ thuộc vào yếu tố kinh tế, vì đối với théphợp kim có giá thành đắt hơn nhiều so với thép cacbon thường, công nghệ chếtạp phức tạp hơn, giá thành gia công đắt hơn nhiều, đòi hỏi trình độ tay nghềcủa thợ hàn cao

Sau khi lựa chọn được vật liệu làm bồn, ta sẽ xác định được ứng suấttrong tương ứng của nó, đây là một trong những thông số quan trọng để xácđịnh chiều dày bể Đối với các loại vật liệu khác nhau thì ứng suất khác nhau,tuy nhiên giá trị này không chênh lệch nhiều.

1.3.4.Xác định giá trị áp suất tính toán.

Đây là một thông số quan trọng để tính toán chiều dày bồn bể Áp suấttính tán bao gồm áp suất hơi cộng với áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng gâyra:

H: chiều cao mực chất lỏng trong bể

Thường ta tính chiều dày chung cho cả bể chứa cùng chịu một áp suất(nghĩa là áp suất tính toán chung cho cả bể chứa)

Đối với các sản phẩm dầu khí chứa trong bồn cao áp, áp suất tính toánthường có giá trị:

Propan : 18 (at)

Butan : 9 (at)

Bupro : 13 (at)

1.3.5 Xác định chiều dày bồn

Xác định tiêu chuẩn thiết kế: ASME section VIII Div.1, API650

Xác định được ứng suất cho phép của loại vật liệu làm bồn chứa: cp

Xác định áp suất tính toán bồn chứa: Ptt

Xác định hệ số bổ sung chiều dày do ăn mòn: C C aC c

Các thông số công nghệ như: Đường kính bồn chứa (D), chiều dài phầnhình trụ (L).

Các thông số về nắp bồn chứa: Loại nắp bồn chứa, chiều cao nắp bồnchứa

Các thiết bị phụ trợ lắp đặt vào bồn có thể dùng phương pháp hàn hay ren.Thường đối với các lỗ có đường kính nhỏ ta thường dùng phương pháp ren vì

dễ dàng trong công việc lắp đặt cũng như trong công việc sửa chữa khi thiết

bị có sự cố

Khi tạo lỗ trên bồn chứa cần chú ý đến khoảng cách giữa các lỗ thùng nhưviệc tăng cứng cho lỗ

1.3.7 Xác định tác động từ bên ngoài.

Các tác động bên ngoài bao gồm:

Tác động của gió: Gió có thể tác động đến bồn, ảnh hưởng tới độ ổn định

của bồn, làm cho bể bị uốn cong hay tác động đến hình dáng bồn Tuy nhiênvới bể cao áp, do hình dáng cũng như cách đặt bẻ nên ảnh hưởng của gió tácđộng lên bồn thấp Ảnh hưởng của gió có thể bỏ qua nếu như ta xây tườngbảo vệ hoặc đặt bồn ở vị trí kín gió

Tác động của động đất: Đây là một tác động hi hữu, không có phương

án để chống lại Tuy nhiên khi xét đến phương án này, ta chỉ dự đoán và đảmbảo cho các sản phẩm ko bị thất thoát ra ngoài, nhưng việc này cũng ko thểchắc chắn được Phần lớn các tác động này không thể tính toán được vì sự

phức tạp của động đất Tác động này gây ra hiện tượng trượt bồn ra khỏi chân

đỡ, cong bồn, gãy bồn Tốt nhất ta nên chọn khu vực ổn định về địa chất đểxây dựng

1.3.8 Các thông số cần thiết trong tính toán thiết bị

 Nhiệt độ làm việc, nhiệt độ tính toán

-Nhiệt độ làm việc là nhiệt độ của môi trường trong thiết bị đang thựchiện các quá trình công nghệ đã định trước

- Nhiệt độ tính toán:

+ Khi nhiệt độ làm việc nhỏ hơn 2500C thì lấy nhiệt độ tính toán bằngnhiệt độ làm việc lớn nhất

+ Khi nhiệt độ môi trường tiếp xúc với các chi tiết của thiết bị lớn hơn

2500C thì nhiệt độ tính toán lấy bằng nhiệt độ môi trường cộng thêm 500C

- Nếu thiết bị có lớp bọc cách điện thì nhiệt độ tính toán bằng nhiệt độ ở

bề mặt lớp cách điện tiếp xúc với chi tiết đó cộng thêm 200C

 Áp suất làm việc, áp suất tính toán, áp suất gọi và áp suất thử

Áp suất là một đại lượng chủ yếu khi tính toán độ bền các thiết bị làmviệc với áp suất môi trường ở bên trong thiết bị là áp suất dư (> 1at) Người tachia ra 4 loại áp suất:

- Áp suất làm việc là áp suất của môi trường trong thiết bị sinh ra khi thựchiện các quá trình, không kể áp suất tăng tức thời

- Áp suất tính toán là áp suất của môi trường trong thiết bị, được dùnglàm số liệu tính toán thiết bị theo độ bền và độ ổn định Thường áp suất tínhtoán được lấy bằng áp suất làm việc; nhưng đối với các thiết bị chứa và cácthiết bị dùng để chế biến môi trường cháy nổ thì phải chọn áp suất tính toántheo các sổ tay kĩ thuật Chú ý: Khi áp suất thủy tĩnh của môi trường trong

thiết bị bằng 5% áp suất làm việc trở lên thì áp suất tính toán bằng áp suất làmviệc cộng áp suất thủy tĩnh.

- Áp suất gọi là áp suất cực đại cho phép môi trường chứa trong thiết bịđược đạt tới khi sử dụng thiết bị (không kể áp suất thủy tĩnh của cột chấtlỏng) ở nhiệt độ của thành thiết bị là 200C Nếu nhiệt độ thành thiết bị cao hơn

200C, thì áp suất gọi cũng giảm tương ứng, tỉ lệ với sự giảm ứng suất chophép ở nhiệt độ này của vật liệu chế tạo thiết bị

- Áp suất thử là áp suất dùng để thử độ bền và độ kín của thiết bị Giá trị

áp suất thử thường lấy bằng 1,5 lần áp suất tính toán hoặc tra trong sổ tay kĩthuật

 Các hệ số hiệu chỉnh

Hệ số hiệu chỉnh ứng suất: Khi tính kiểm tra độ bền các chi tiết của thiết

bị, người ta dùng ứng suất cho phép chứ không dùng ứng suất cho phép tiêuchuẩn và xác định nó như sau:

( σ¿ = γ¿

Trong đó :

γ là hệ số hiệu chỉnh , xác định theo điều kiện làm việc của thiết bị,thường γ= 0,9 – 1,0

(σ¿ ¿¿ là ứng suất cho phép tiêu chuẩn

1.4 Tổng quan về hệ thống kho chứadầu DO

1.4.1 Tổng quan về nhà kho

Ta có bảng phân cấp kho như sau:

Cấp kho Dung tích toàn kho, m3

Tên khu vực Tên các ngôi nhà và công trình bố trí trong khu vực

1 Khu vực xuất

nhập bằng đường sắt

Công trình xuất nhập đường sắt, trạm bơm, máy nénkhí, bể hứng dầu, nhà kho phuy, phòng làm việc chocông nhân và các công trình khác liên quan đến việc xuấtnhập bằng đường sắt

2 Khu vực xuất

nhập bằng đường thuỷ

Bến cảng xuất nhập, trạm bơm, nhà hoá nghiệm,phòng làm việc, và các công trình khác liên quan đếnxuất nhập đường thuỷ

6 Khu vực văn

phòng

Nhà văn phòng, ga ra, thường trực bảo vệ v.v…

Bảng 1.2: Bảng phân khu chức năng các hạng mục trong kho

1.4.2 Tổng quan các thiết bị trong kho chứa dầu DO

1 Bể chứa

 Cấu tạo bể chứa:

- Trên bể có 1 van thở, 1 cửa sáng, 1 cửa đo, 1 van nhập, 1 van xuất và 1van xả đáy

- Bể có hệ thống PCCC chạy từ dưới lên đến mái bể, và có cầu thang đi từdưới lên mái bể

 Các bộ phận chính của bể

- Mái bể: Được tính toán theo tiêu chuẩn API-650 và tiêu chuẩn về kếtcấu thép

- Thân bể: Được tính toán theo tiêu chuẩn API-650

- Đáy bể: Được chọn theo cấu tạo, đủ để đảm bảo chống ăn mòn và thicông hàn

- Móng bể: Được tính toán theo tiêu chuẩn Bê tông cốt thép

Các tiêu chuẩn áp dụng:

+ TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động

+ TCXDVN 5574-2012: Kết cấu bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế+ TCXDVN 5575-2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế

+ API – 650-2013: Welded Tanks for Oil Storage

 Các chi tiết và thiết bị phụ trợ bể chứa

- Cửa người (hole man)

Mỗi bồn chứa có 1-2 cửa người lắp đặt trên thành bồn, được chế tạo cùngloại vật liệu với thân bồn Cửa người được thiết kế để thuận lợi thao tác vệsinh, cũng như sửa chữa bồn Cửa người thường được sử dụng có sẵn trong bakích cỡ với đường kính danh nghĩa (Nominal diameter DN) là: DN500,DN600, DN750

- Van thở

Van thở cho bể mái cố định được tính toán phù hợp với điều kiện làmviệc của bể Các van thở phải lắp thiết bị ngăn lửa và phải tính đến trở lực của

thiết bị ngăn lửa và các yếu tố khác gây nguy hiểm cho bể chứa Thông hơikhẩn cấp cho bể mái cố định bằng cách lắp đặt van an toàn khẩn cấp trên mái

bể tự mở khi áp suất trong bể vượt quá giá trị an toàn

- Lỗ đo mức và lấy mẫu

Lỗ đo mức thủ công phải có nắp kín hơi, thường lắp trên mái cách thành

bể tầm 1,2m và có đường kính danh nghĩa (Nominal diameter DN) là:DN150

- Cửa xuất

Trên thân bể bố trí một cổng xuất, tại cổng xuất này sẽ có một mặt bíchchờ đầu nối với đường ống xuất Việc thiết kế cửa suất phụ thuộc chủ yếu vàolưu lượng đầu ra tối đa cho phép

- Cửa nhập

Thiết kế cửa nhập dựa theo quy phạm API - 650 và lưu lượng cho phépcủa cổng nhập, cấu tạo của cửa nhập tương tự như cửa xuất tuy nhiên đểchánh hiện tượng tạo bọt của nhiên liệu và giảm độ mòn của đáy bể nơi nhiênliệu được xả vào, khi thiết kế bố trí thêm một miếng đệm và ống dẫn sao chonhiên liệu được dẫn tới sát đáy trước khi đi vào bể

- Cửa tháo nước

Trong quá trình tồn trữ bể có thể có nước, do nước lẫn trong nhiên liệunhập vào bể, khi lượng nước có trong bể đo được quá mức cho phép, sẽ tiếnhành xả nước thông qua cửa tháo nước Chọn cửa tháo nước có đường kínhdanh nghĩa (Nominal diameter DN) là: DN 200

- Cầu thang

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 quy phạm API – 650

Bản đồ án này thiết kế cầu thang với các kích thước cơ bản sau:

(mm)Chiều rộng cầu thang 800Chiều cao của bậc cầu

- Lan can trên mái

Thông thường lan can sẽ có chiều cao từ 800 – 1000 mm

Bản đồ án này chọn lan can có chiều cao là 1000 mm

Hệ thống lăng phun bọt:

Bơm trục vít được sử dụng khi bơm các sản phẩm vài bồn có áp lực lớn

và tránh tạo tia lửa điện Bơm có thể có một, hai, hoặc ba trục vít đặt ở vị trínằm ngang hoặc thẳng đứng Loại bơm ba trục vít thì trục giữa là trục dẫn vàhai trục bên là trục bị dẫn Khi làm việc bình thường trục dẫn không truyềnmomen xoắn cho các trục bị dẫn mà các trục này xoay dưới áp suất chất lỏng.Các trục bị dẫn chỉ có tác dụng bít kín

- Bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt là loại bơm dùng rộng rãi nhất sau bơm bánh răng và chủ

yếu dùng ở hệ thống dầu ép có áp suất thấp, áp suất trung bình So với bơmbánh răng, bơm cánh gạt bảo đảm cung cấp một lưu lượng đều hơn, hiệu suấtthể tích cao hơn Do đó rất thích hợp trong các hệ thống cung cấp dầu ép chocác máy công cụ

Bơm cánh gạt được chia làm 2 loại:

- Bơm cánh gạt tác dụng đơn: là loại bơm khi trục quay một vòng, nó thực

hiện một chu kỳ làm việc bao gồm một lần hút và một lần nén Bơm cánh gạt đơn được chế tạo với lưu lượng cố định hoặc lưu lượng điều chỉnh.

Cấu tạo của bơm cánh gạt tác dụng đơn gồm có một vỏ hình trụ trong đó

có rotor Tâm của vỏ và rotor lệch nhau một khoảng là e Trên rotor có cácbản phẳng Khi rotor quay, các bản phẳng này trượt trong các rãnh và gạt chấtlỏng nên gọi là cánh gạt Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và rotor gọi làthể tích làm việc

Hình 1.2: Bơm cánh gạt

Với cấu tạo của bơm cánh gạt đơn như trên, một vòng quay máy thể hiện mộtlần hút và một lần đẩy Bơm càng nhiều cánh gạt thì lưu lượng càng đều,thông thường số cánh gạt có từ 12 cánh

- Bơm cánh gạt tác dụng kép: Bơm cánh gạt kép là khi trục quay mộtvòng, thể tích giữa các cánh gạt có hai lần tăng và hai lần giảm tức là hút hailần, nén 2 lần

Cấu tạo của bơm cánh gạt tác dụng kép gần giống với bơm cánh gạt đơn,chỉ khác ở cấu tạo vỏ bơm:

+ Mặt trong của vỏ bơm không phải là mặt trụ

+Tâm của rotor trùng với tâm của vỏ

+Bơm có hai khoang hút và hai khoang đẩy

Trong một chu kỳ làm việc, bơm phải thực hiện được hai lần hút và hailần đẩy nên gọi là bơm tác dụng kép Vì khoang hút và khoang đẩy bố trí đốixứng nhau qua tâm nên giảm được tải trọng trên trục rotor rất nhiều Để tăngchiều dài khe hẹp, giảm lực dẫn tác động đến các cánh gạt và để cánh gạttrượt được dễ dàng, trong các rãnh của rotor, người ta bố trí các cánh gạt nằmnghiêng so với phương hướng kính một góc a = 6 đến 13 độ Kết cấu của bơmđối xứng nên lực tác dụng lên trục được cân bằng hơn bơm cánh gạt đơn, cóthể sử dụng trong hệ thống áp suất cao Lưu lượng của bơm được chế tạo từ 5đến 200 lít/ phút, áp suất có thể đạt 125 bar.

3 Đường ống

- Ống nhập: Dùng để nhập dầu từ cảng vào các bồn bể chứa trong kho.

Ống nhập được làm từ thép hợp kim có lớp sơn phủ chống ăn mòn Trên hệthống đường ống có các van an toàn cũng như các van chặn để phòng ngừa vàngăn chặn khi có sự cố xảy ra

Hệ thống ống nhập được chạy ngầm từ cảng vào kho và được nối với đáy

bể chứa Khi bơm nguyên liệu thì nguyên liệu sẽ đi từ dưới bể chứa lên đểtránh hiện tượng tạo bọt làm sai thể tích và để xăng ổn định nhanh hơn

- Ống xuất: được dùng để dẫn xăng từ bể chứa đến các xe bồn, xitec.

Ống xuất được làm từ thép hợp kim có lớp sơn phủ chống ăn mòn

Trên các ống xuất có các hệ thống van an toàn và van 1 chiều

Hệ thống ống xuất có các ống hồi lưu lại bể chứa để đảm bảo vận tốcthích hợp của nguyên liệu chạy trong ống cũng như phòng ngừa sự cố có thểxảy ra

Những yêu cầu và lựa chọn cơ bản trong thiết kế đường ống

 Yêu cầu cơ bản của đường ống dẫn chính

Việc chọn hướng tuyến phải dựa vào các tiêu chuẩn tối ưu về các mặt sau:+ Chi phí vốn đầu tư, chi phí sử dụng tối ưu

+ Khối lượng vật từ thiết bị đường ống tối ưu

+ Thời gian thi công nhanh nhất

+ Việc vận hành và sửa chữa sau này dễ dàng

- Tận dụng các đường sẵn có, chỉ cho phép xây dựng đường mới phục vụcho thi công và vận hành khi có luận chứng kinh tế kĩ thuật xác đáng và được

 Lựa chọn kích thước ống

Các yếu tố cần được xem xét trong lựa chọn kích thước tuyến ống là:

- Năng suất thiết kế

- Năng suất ngẫu nhiên

- Vận tốc sản phẩm

- Tuổi thọ làm việc của áp suất giếng

- Sự tối ưu hóa các yếu tố đường kính, áp suất, bề dày ống

Các yêu cầu về thủy lực dòng chảy và tồn trữ của sản phẩm sẽ được sửdụng trong việc đánh giá sơ bộ đường ống kính

 Lựa chọn vật liệu

Sự rò rỉ từ các đường ống là điều không thể chấp nhận cả về yếu tốthương mại lẫn yếu tố an toàn và ô nhiễm môi trường Điều này dẫn đến việcvận chuyển các lưu chất như vậy đòi hỏi hệ thống đường ống phải có sự đồng

bộ cao nhất, có khả năng chịu được áp suất thích hợp mà không có nguy cơ

hư hỏng

Để trợ giúp người thiết kế trong quá trình lựa chọn vật liệu, các tiêu chuẩncông nghiệp đã được tạo ra theo phân loại vật liệu và quá trình sản xuất đểđáp ứng các yêu cầu phẩm chất hoạt động, các mức độ chấp nhận được, độbền, kiểm soát dung sai và kích thước … Ngoài ra, hàng loạt các tiêu chuẩn

kỹ thuật công nghệ cũng được hỗ trợ nhằm phát triển và hoàn thiện các tiêuchuẩn công nghiệp để thỏa mãn các yêu cầu cụ thể trong công nghiệp dầu khí.Các tiêu chuẩn kỹ thuật công nghệ xác định các yêu cầu kỹ thụât trong quátrình thiết kế, mua bán và lắp đặt các thiết bị phụ tùng đường ống khác nhau.Các yêu cầu về hiệu quả cần phải được lựa chọn đối với vật liệu vàphương pháp hàn Sự hiểu biết thấu đáo về ảnh hưởng của các tiêu chuẩn thiết

kế đối với hệ thống đường ống cuối cùng là rất cần thiết Từ đây, các tính chất

cơ học và hóa học, dung sai kích thước có thể được xác lập Các yêu cầu đặcbiệt đối với hệ thống như khả năng chống ăn mòn và các yêu cầu về lắp đặt,xây lắp cũng ảnh hưởng đến quá trình thiết kế khái niệm

Thường ống được chế tạo bằng thép, tuy nhiên việc sự lựa chọn bị hạnchế do các chủng loại thép được sử dụng để thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật

Sự lựa chọn thép thông thường có xu hướng chọn sản phẩm có chỉ tiêu kỹthuật cao hơn vì lý do kinh tế

Khi cần phải hoàn thiện hơn các đặt tính kỹ thuật của ống thép cacbon

Có thể sử dụng thép không rỉ, ống có bọc ngoài hoặc lót bên trong Các vậtliệu đặc biệt như vậy hiện nay giá thành còn khá cao so với thép cacbon, tuynhiên khi kỹ thụât sản xuất trở nên tiên tiến hơn thì giá thành của chúng cóthể giảm

Các vật liệu phi kim loại và composite đã được sản xuất cho công nghiệpdầu khí ở dạng các ống dẻo và các ống có lót nhiều lớp polime Việc sử dụngcác ống được làm hoàn toàn từ vật liệu polime đã rất phổ biến đối với các hệphân phối khí áp suất thấp

 Lựa chọn bề dày ống

Các tiêu chuẩn thiết kế của các quốc gia khác nhau đưa ra các tiêu chuẩn

kỹ thuật khác nhau cho việc lựa chọn bề dày ống vận hành có áp suất Khi lựachọn các loại ống sử dụng cho các nhu cầu đặc biệt, cần phải quan tâm đếnhiện tượng tăng áp đột ngột, đặc biệt trong trường hợp trong hệ thống không

có thiết bị xử lý hiện tượng này

Các yếu tố ảnh hưởng đến bề dày ống.

- Tuổi thọ thiết kế của hệ thống đường ống

Các điều kiện vận hành về áp suất cũng có tác động đến việc chọn ứngsuất bền của vật liệu theo yêu cầu bề dày ống

Có sự khác nhau về mặt sử dụng đường ống đất liền do công tác sửa chữa

dễ dàng hơn và ít tốn kém hơn so với môi trường ngoài khơi Ở môi trườngngoài khơi, xu hướng chung là thực hiện các tính toán thận trọng đối với cácyêu cầu cho bề dày ống Tuy nhiên cũng phải cẩn thận trong trường hợpđường ống đất liền khi lựa chọn tuyến ống và nghiên cứu độ gần nhau tại các

vị trí đặc biệt Ví dụ cho trường hợp này là bề dày ống tại trung tâm dân cư vàtrên các nông trại phải có khả năng chịu được các va chạm cơ học với cácthiết bị đào đất

Nếu ống có đường kính lớn thì quá trình thiết kế ống cần phải xem xétcẩn thận các ngoại lực tác động lên ống, cũng như kiểm soát cẩn thận quátrình lấp ống Điều này đặc biệt quan trọng đối với ống mỏng chịu áp suất cửađất mà không bị ảnh hưởng về độ tròn và tính toàn vẹn của cấu trúc Các ốngthép có tỷ lệ đường kính/ bề dày vượt quá 96 phải được kiểm soát cẩn thận

Việc áp dụng bề dày cho phép ăn mòn có thể được tính đến nếu có sựhiện diện các chất ăn mòn cùng với nước:

- CO2 ăn mòn ngọt

- H2S ăn mòn chua

- O2 ăn mòn oxi hóa bằng oxi

Mức độ ăn mòn được kiểm soát bởi cá biến cố vật lý sau:

- Liên kết của các kim loại

Các ống bị ăn mòn tốc độ thấp có thể được xử lý bằng bề dày bổ sung chophép ăn mòn Trường hợp ăn mòn tốc độ cao hơn có thể được xử lý bằng cách

sử dụng các chất ức chế ăn mòn hoặc sử dụng vật liệu thay thế thích hợp.Chất ức chế ăn mòn không thể đạt hiệu suất bảo vệ 100%, do vậy người thiết

kế phải lưu ý đến điều này khi dùng chúng để khống chế hiện tượng ăn mòn.Tương tác liên kết giữa sản phẩm và ức chế ăn mòn phải được giải quyết mộtcách riêng rẽ Trường hợp có hoặc không có sử dụng chất ức chế ăn mòn thìtổng các bề dày ăn mòn cho phép không được vượt quá 6mm vì ăn mòn thôngthường không có giá trị cao như vậy

Trong quá trình đặt ống thì ống có thể chịu các ứng suất uốn trong quátrình thao tác cũng như ống tiếp xúc với bề mặt đáy của rảnh Ống cần phải có

bề dày để chống lại các ứng suất uốn này và hiện tượng oằn ống

 Lựa chọn lớp phủ chống ăn mòn

Đường ống có thể bị ăn mòn bên trong do lưu chất sản phẩm hoặc nướcbám vào hoặc từ bên ngoài do tác động ăn mòn mạnh của các điều kiện ănmòn từ đất hoặc nước biển

Các hệ thống lớp phủ đường ống thường được sử dụng là:

Các lớp phủ bằng nhựa đường được tăng cường cơ tính bằng sợi thủy tinhhoặc nhựa than đá

Polyenthylene (PE)

4 Hệ thống van

Van được sử dụng thêm trong hệ thống để ngắt chuyển hoặc điều chỉnhdòng chất lỏng Dựa vào chức năng của van, sự thay đổi trong trạng thái dòngcủa van, có thể điều chỉnh được bằng tay, hoặc tự động nhờ cài tín hiệu từthiết bị điều khiển, hoặc là van có thể tự động để tác động để thay đổi chế độcủa hệ thống Một số loại van và những ứng dụng của chúng sẽ được mô tảtrong phần này

 Van chặn:

Van chặn là loại van được dùng để ngăn dòng chảy hoặc một phần dòngchảy nhằm đạt được một dòng chảy mới ở sau van Yêu cầu cơ bản thiết kếmột van chặn là đưa ra trở lực dòng tối thiểu ở vị trí hoàn toàn mở và đạtđược đặc tính dòng kín ở vị trí hoàn toàn đóng Van cổng, van cầu, van bi,van bướm, van màng có thể đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên ở nhữngmức độ khác nhau, vì vậy được sử dụng rộng rãi trong việc đóng cắt Nhữngkiểu van thực tế được đánh giá bằng các thông số sau:

 Van cổng hay van cửa (gate valve):

Van cửa được thiết kế để làm việc như một van chặn Khi làm việc, vanloại này thường là đóng hoàn toàn hoặc là mở hoàn toàn Khi mở hoàn toàn,chất lỏng hoặc là khí chảy qua van trên một đường thẳng với trở lực rất thấp.Kết quả tổn thất áp lực qua van là tối thiểu Van cửa không nên dùng để điềuchỉnh hoặc tiết lưu dòng chảy bởi vì không thể đạt được sự điều khiển chínhxác Hơn nữa, vận tốc dòng chảy cao ở vị trí van mở một phần có thể tạo nên

sự mài mòn đĩa và bề mặt trong van Đĩa van không mở hoàn toàn cũng có thể

 Van cầu (Globe valves):

Van cầu truyền thống dùng để chặn dòng chảy

Mặc dù van cầu tạo nên tổn thất áp lực cao hơn van thẳng (Ví dụ: vancửa, xả, bi…) nhưng nó có thể dùng trong trường hợp tổn thất áo lực khôngphải là yếu tố điều khiển

Van cầu bao gồm: van cầu kiểu chữ Y và van góc.

Hình 1.4: Van cầu

Van cầu thường được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng Dải lưu lượngđiều chỉnh, tổn thất áp lực và tải trọng làm việc phải được tính toán đến khithiết kế van để đề phòng van sớm bị hỏng và đảm bảo vận hành thông suốt.Van cầu thường là loại có ty ren trơn trừ van loại lớn thì có kết cấu bề ngoàibắt bulông bằng đòn gánh Phụ kiện của van cầu cũng giống như phụ kiện vancửa Bảo dưỡng van cầu thì tương đối dễ dàng vì đĩa van và đế van cùng phía.Với đĩa cố định, đĩa thường có bề mặt phẳng ép ngược vào đế van giống nhưmột cái nắp Kiểu thiết kế đế van này không phù hợp với tiết lưu áp suất cao

và thay đổi

Van cầu là những van tồn tại thường xuyên nhất Những kiểu van kháccũng có thân cầu Do đó, nó dựa vào cấu trúc bên trong để xác định kiểu van.Lối vào và ra của van được sắp xếp theo những yêu cầu của dòng chảy

Cấu tạo gồm các bộ phận chính như: Tay vặn, cổ van, ty van, vòng chặn

đĩa cổ, thân van, đĩa van, đế van

Hoạt động: đĩa van truyền thống ngược với kiểu đĩa cắm, tạo ra lớp tiếp

xúc mỏng giữa đế truyền thấy hình búp măng và bề mặt đĩa Diện tích tiếpxúc hẹp này rất khó bị phá vỡ vì vậy làm kín áp lực dễ dàng Kiểu thiết kế chophép chôn kín và tiết lưu hợp ly trong van cầu quay, đĩa và đế hình nhẫnthường được tráng bằng đồng thau Trong van cầu bằng thép dùng đến nhiệt

độ với 750oF, van thường được mạ thép không rỉ Các bề mặt thường được tôiluyện nhiệt để đạt được được giá trị độ cứng khác nhau Những loại vật liệukhác, bao gồm vả hợp kim Coban cũng được sử dụng.

 Van điều chỉnh:

Van điều chỉnh được sử dụng thêm cho hệ thống đường ống để điều chỉnhdòng chất lỏng, phụ thuộc vào mục đích ban đầu là điều khiển dòng chảy, áplực hay là nhiệt độ mà nhiệm vụ đặt ra là tăng hoặc giảm dòng chất lỏng quavan nhằm thoả mãn tín hiệu từ bộ điều chỉnh áp suất, lưu lượng hoặc nhiệt độ.Yêu cầu đầu tiên của một van điều chỉnh là điều chỉnh lưu lượng dòng chảy từ

vị trí mở đến đóng trong dải áp suất làm việc mà không bị phá huỷ Nhữngvan thiết kế đặc biệt như là cầu kim, bướm, bi, màng có khả năng đáp ứngnhững yêu cầu trên ở các mức độ khác nhau Các nhà sản xuất nên chọn lựagiới hạn làm việc cho từng loại van cụ thể

 Van nút:

Van nút còn gọi là van lẫy, thường được dùng để duy trì lưulượng đầy đủ giống như van cửa ở nơi cần phải tác động nhanh Nó thườngđược dùng cho hơi, nước, dầu, khí và các áp dụng hoá chất lỏng Van hútthường không được thiết kế điều chỉnh lưu lượng Như vậy một số loại vannày được thiết kế một cách đặc biệt dược dùng cho mục đích này, đặc biệt làcho tiết lưu dòng khí

 Van kiểm tra

Van kiểm tra thường được dùng để ngăn dòng chảy ngược, đó là dạng van

có đĩa van tự tác động, mở cho dòng chảy và đóng rất nhanh khi có dòng chảyngược lại Các ứng dụng có bộ tác động bằng khí nén cò thể được dùng đểđóng nhanh van khi có tác động ngược Các loại van kiểm tra là: van kiểm trakiểu chữ T, kiểu cái đu, van kiểm tra đỉa rèn, van chữ Y; trong đó van kiểmtra kiểu cái đu thường được sử dụng nhất

 Hệ thống xả áp

Van an toàn và van xả áp suất: Các van an toàn và van xả áp suất là cácthiết bị tự động xả áp suất sử dụng bảo vệ quá áp trong đường ống và thiết bị

Van bảo vệ hệ thống bằng cách xả ra áp lực dư thừa Ở áp suất bình thường,đĩa van được đóng vào đế van và cố định bởi một lò xo đã bị nén từ trườc khi

áp lực hệ thống tăng lên, áp lực tạo ra bởi chất lỏng và đĩa van tăng gần bằng

áp lực lò xo Khi mà các áp lực trên cân bằng, chất lỏng sẽ chảy ra qua cửavan ra ngoài

Các van an toàn thường dùng cho khí vì đặc tính khi mở và đóng của nóthích hợp với đặc tính và sự nguy hiểm khi bị nén của chất khí

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRONG KHO CHỨA

Ta lựa chọn tính toán và thiết kế đại diện bể chứa dầu 3000 m3

Chọn hệ số chứa của mỗi bể bằng 0,9

2.1 Thiết kế bể chứa

 Lý thuyết dùng để tính toán và thiết kế:

Để tính toán và thiết kế kết cấu bể chứa trụ ta dùng phương pháp tính củatiêu chuẩn API-650

Tiêu chuẩn này bao gồm: Vật liệu, thiết kế, chế tạo, lắp dựng và kiểm tranhững yêu cầu đối với bể trụ đứng ở trên mặt đất có mái đóng hoặc mở và đốivới những bể thép hàn các kích cỡ khác nhau và dung tích khác nhau có ápsuất khí quyển (áp suất bên trong không vượt quá trọng lượng bản than tấmmái).Tiêu chuẩn này được xây dựng để phục vụ cho ngành côngnghiệp dầukhí với những bể an toàn và chi phí xây dựng ít tốn kém trong công nghiệp dựtrữ dầu.Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng với những bể có đáy chịu lực như nhau(túc là những bể có đáy được đặt trên nền phẳng) và những bể phi làm lạnh có

nhiệt độ hoạt động cao nhất bằng 90 °C (200 °F).

 Bể gồm các bộ phận chính:

- Mái bể: Được tính toán theo tiêu chuẩn API-650 và tiêu chuẩn về kết cấu thép

- Thân bể: Được tính toán theo tiêu chuẩn API-650

- Đáy bể được chọn theo cấu tạo, đủ để đảm bảo chống ăn mòn và thi công hàn

- Móng bể: Được tính toán theo tiêu chuẩn Bê tông cốt thép

- Các tiêu chuẩn áp dụng

+ TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động

+ TCXDVN 5574-2012: Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế:+ TCXDVN 5575-2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế:

+ API – 650-2013: Welded Tanks for Oil Storage

 Phân tích lựa chọn phương án

Với yêu cầu thiết kế kỹ thuật bể chứa dầu dung tích

V = 3000 (m3)

Ta đưa ra các yêu cầu:

-Tiết kiệm vật liệu

- Khả năng thi công

- Phù hợp với diện tích mặt bằng xây dựng

- Kích thước tối ưu nhất của bể được lựa chọn theo những tiêu chí: kinh

tế, khả năng thi công, khả năng sửa chữa duy tu, lượng dầu thất thoát là nhỏnhất