Đồ án tốt nghiệp ĐH. Thiết kế và tính toán kho chứa nhựa đường với dung tích 4500m3

Đây là đồ án tốt nghiệp Đai học của mình có đề tài: Thiết kế và tính toán kho chứa nhựa đường với dung tích 4500m. Mọi người có thể tải về và tham khảo cách tính toán cũng như thiết kế của mình. Xin cảm ơn mọi người. Mọi ý kiến xin đóng góp qua email: hieuchelsea97gmail.com

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian tìm hiểu tại khoa Công Nghệ Hóa – trường Đại học CôngNghiệp Hà Nội, cùng với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ của mọingười em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình

Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành toàn thể ban giám hiệutrường Đại học Công Nghiệp Hà Nội cùng toàn thể các thầy cô giáo trongkhoa Công nghệ hóa đã giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để emhoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Qua đây em xin cám ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS NguyễnThế Hữu, thầy đã giúp đỡ, góp ý và giải quyết cho em rất nhiều những khókhăn trong quá trình em thực hiện đề tài Người đã luôn chu đáo, động viên,khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian làm

đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè người thân trong giađình luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trìnhhọc tập

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 5 tháng 8 năm 2019

Sinh viênNguyễn Đức Hậu

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I MỤC LỤC II DANH MỤC BẢNG IV DANH MỤC HÌNH V DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT VI

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Khái quát về nhựa đường 3

1.1.1 Định nghĩa 3

1.1.2.Cấu trúc, thành phần cấu tạo và lưu biến của nhựa đường 3

1.1.3 Phân loại 7

1.1.4 Một số tính chất khi sử dụng nhựa đường và công dụng 9

1.2 Tổng quan về bồn bể chứa 10

1.2.1 Khái niệm 10

1.3 Lựa chọn loại bể chứa 11

1.3.1 Xác định các thông số công nghệ bồn chứa 12

1.3.2 Lựa chọn vật liệu làm bể 12

1.3.3 Xác định giá trị áp suất tính toán 13

1.3.4 Các thông số cần thiết trong tính toán thiết bị 14

1.4 Tổng quan về hệ thống kho chứa nhựa đường 16

1.4.1 Tổng quan về nhà kho 16

1.4.2 Tổng quan các thiết bị trong kho chứa nhựa đường 17

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ CHỨA 32

2.1 Thông số thiết kế bể chứa 32

2.2 Tính toán đường kính và chiều cao 33

2.3 Tính tải trọng gió tác dụng lên thân bể 38

2.4 Tính toán kết cấu đáy bể 39

2.5 Kết luận 52

CHƯƠNG 3: BỐ TRÍ HỆ THỐNG KHO CHỨA 53

3.1 Bố trí mặt bằng kho chứa nhựa đường 53

3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ kho chứa nhựa đường 56

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Hàm lượng các nguyên tố cơ bản của nhựa đường 4

Bảng 1.2: Bảng phân cấp kho 16

Bảng 1.3: Bảng thiết kế cầu thang 19

Bảng 2.1: Bảng thông số bể chứa 2000 m3 32

Bảng 2.2: Bảng bề dày tối thiểu bể 2000 m3 37

Bảng 2.3: Bảng lựa chọn chiều dày bể 38

Bảng 2.4: Các thông số thiết kế cầu thang 48

Bảng 2.5: Bảng chọn đường kính 50

Bảng 3.1: Bố trí mặt bằng kho 53

Bảng 3.2: Bảng diện tích các khu vực 54

Bảng 3.3: Khoảng cách từ đường ống công nghệ đến các hạng mục trong kho .55

DANH MỤC HÌN

Hình 1.1 Ứng dụng của nhựa đường lỏng 8

Hình 1.2: Hệ thống lăng phun bọt 20

Hình 1.3: Bơm cánh gạt 21

Hình 1.4: Van cửa 28

Hình 1.5: Van cầu 29

Hình 2.1 Mái Dome bể chứa 41

Hình 2.2: Kết cấu đặc trưng của mái nổi 44

Hình 2.3: Kế cấu đặc trưng dầm vòng 46

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

MC30 Medium Cring Cutback30 Nhựa đường lỏng có độnhớt 30 (mm2/giây)MC70 Medium Cring Cutback70 Nhựa đường lỏng có độnhớt 70 (mm2/giây)

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, Việt Nam đang nổi lên là một trong nhữngquốc gia có tốc độ tăng trưởng kinh tế hàng đầu khu vực, vị thế đất nước ngàycàng được nâng cao trên trường quốc tế Đi đôi với xu hướng trên chính là sựđầu tư ồ ạt vốn từ nước ngoài vào thị trường nước ta

Tuy nhiên, Việt Nam lại chưa có hệ thống cơ sở hạ tầng đáp ứng kịp thờivới tốc độ tăng trưởng kinh tế, hơn nữa chính nó đã làm hạn chế hiệu quả tậndụng vốn ngoại đổ vào nước ta Trước thực trạng trên, hoàn thiện và phát triển

cơ sở hạ tầng, giao thông đường bộ để giao thương đang là nhiệm vụ cấp báchhàng đầu đối với Đảng và Nhà nước Chính vì thế các nhiên vật liệu cần thiếtcho quá trình xây dựng là vô cùng cần thiết và đáng quan tâm

Nhựa đường là một vật liệu lý tưởng cho toàn bộ các ứng dụng xâydựng, trong cả xây dựng mới và tân trang, trong đó cần có bề mặt nhẵn, liềnmạch, bền, là một trong những vật liệu xây dựng truyền thống nhất thế giới và

đã tiếp tục phát triển theo thời đại, ngay cả trong ngành xây dựng công nghệcao ngày nay Với sự cần thiết của việc xây dựng cơ sở hạ tầng, đường xágiao thông ở Việt Nam hiện nay nhựa đường là một trong những nguyên liệucần thiết không thể thiếu và được sử dụng rất nhiều

Trong tương lai, việc kinh doanh nhựa đường sẽ trở thành lĩnh vực đượcquan tâm và thu hút rất nhiều nhà đầu tư, không chỉ trong nước mà còn cả đầu

tư nước ngoài Tuy nhiên ở Việt Nam nhựa đường chủ yếu được nhập khẩu từnước ngoài, và đó cũng đang là phương án đáp ứng đủ nhu cầu nhựa đườngngày càng tăng trên thị trường trong nước Để đáp ứng nhu cầu nhập số lượnglớn nhựa đường từ nước ngoài, ta phải có kho chứa, bồn chứa dự trữ nhựađường trước khi nó được đưa đi cho các quá trình xây dựng Việc thiết kế khochứa, bồn chứa rất là quan trọng đối với việc bảo quản nhựa đường

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

đề tài: “Thiết kế và tính toán kho chứa nhựa đường với dung tích 4500m 3 ”.

Kết quả dự kiến bao gồm:

 Tổng quan về nhựa đường và kho chứa

 Tính toán thiết kế bể chứa

 Tính toán thiết kế hệ thống bơm và đường ống

 Bố trí mặt bằng kho

 Vẽ mặt bằng kho, sơ đồ công nghệ, bể chứa

 Kết luận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát về nhựa đường

Nhựa đường có thể được tách ra từ các thành phần khác của dầu thô(chẳng hạn naphtha, xăng và dầu diezen) bằng quy trình chưng cất phân đoạn,thông thường dưới các điều kiện chân không

1.1.2.Cấu trúc, thành phần cấu tạo và lưu biến của nhựa đường

1.1.2.1 Cấu trúc

Trước đây nhựa đường được coi là một hệ keo gồm các mixen asphalten

có trọng lượng phân tử cao, được phân tán hay hòa tan trong một môi trườngdầu có trọng lượng phân tử thấp hơn (malten) Một mixen được xem là baogồm các asphalten cùng với một lớp vỏ bọc bên ngoài được hấp thụ các chấtdầu thơm cao phân tử hoạt động như là một lớp solvat ổn định Từ tâm củamixen ra phía ngoài có các chất trung gian, rồi đến các chất dầu thơm ít phâncực, các lớp này mở rộng ra ngoài tới môi trường dầu thơm phân tán

Có đủ số lượng các dầu và chất thơm, lực solvat hóa đủ để các asphaltenđược peptit hóa hoàn toàn và dẫn đến các mixen có thể chuyển linh hoạt trongnhựa đường trường hợp này được xem như là dung dịch Nếu thành phần chấtthơm/dầu không đủ số lượng để peptit hóa mixen hay không đủ lực solvathóa, các asphalten có thể liên kết với nhau hơn nữa Điều này dẫn đến mộtcấu trúc gồm các mixen liên kết hở, được sắp xếp bất thường, trong đó cáckhoảng tróng bên trong được lấp đày bằng các chất dịch với thành phần hỗn

hợp Loại nhựa đường này được gọi là nhựa đường keo Trong thực tế hầu hếtnhựa đường có đặc điểm trung gian giữa hai nhóm keo và dung dịch.

Đặc tính keo của asphalten trong nhựa đường là do sự liên kết và solvathóa Mức độ mà chúng được peptit hóa sẽ ảnh hưởng đáng kể đến độ nhớt củanhựa đường ảnh hưởng đó sẽ giảm cùng với hai yếu tố là nhiệt độ giảm vàđặc tính keo của một số loại nhựa đường nào đó Đặc tính keo của một số loạinhựa đường có thể mất đi khi nhựa đường bị đốt nóng đến nhiệt độ cao Độnhớt của chất bão hòa, chất thơm và nhựa phụ thuộc vào trọng lượng phân tửcủa chúng Trọng lượng phân tử càng cao thì độ nhớt càng cao Độ nhớt củapha liên tục, có nghĩa là của malten truyền độ nhớt nội tại đối với nhựađường, được tăng lên bởi sự có mặt của pha phân tán là asphalten Các chấtbảo hòa làm giảm khả năng solvat hóa asphalten của maten, bởi vì thành phầnchất bảo hòa trong nhựa đường cao có thể dẫn đến sự kết hợp các asphalten rõrệt đáng kể Hàm lượng các chất bảo hòa và hàm lượng asphalten trong nhựađường có thể làm tăng đặc tính keo của nhựa đường và làm giảm tính mẫncảm với nhiệt độ của nhựa đường

1.1.2.2 Thành phần cấu tạo của nhựa đường

Sự sắp xếp cấu trúc bên trong của nhựa đường phần lớn được quyết địnhbởi thành phần cấu tạo hóa học của các loại phân tử cấu thành nên vật liệu đó.Nhựa đường là một hỗn hợp phức tạp gồm các phân tử chủ yếu làhydrocacbon với một lượng nhỏ các chất có cấu trúc tương tự hợp chất dịvòng và các nhóm chức năng có chứa lưu huỳnh, nitơ và nguyên tử oxy Nhựađường cũng chứa một lượng rất nhỏ các kim loại như vanadi, nikel, sắt, magie

và canxi dưới dạng muối hữu cơ, oxit hoặc cấu trúc porphyrin Các phân tíchthành phần nguyên tố các loại nhựa đường sản xuất từ các nguồn dầu thô khácnhau cho thấy hầu hết các loại:

% khối

Khối lượngphân tử

Bảng 1.1: Hàm lượng các nguyên tố cơ bản của nhựa đường

Thành phần chính xác của nhựa đường thay đổi theo nguồn dầu thô dùnglàm nguyên liệu sản xuất nhựa đường, theo những biến đổi do việc áp dụngcông nghệ thổi khí, bán thổi khí trong quá trình sản xuất nhựa đường cũngnhư hiện tượng lão hóa khi sử dụng

Thành phần cấu tạo hóa học của nhựa đường là cực kỳ phức tạp, do vậyviệc phân tích thật đầy đủ về nhựa đường, nếu có thể, sẽ cực kỳ vất vả và sẽtạo ra một khối lượng số liệu vô cùng lớn, do đó việc triển khai các dự ánphân tích tỷ mỹ về thành phần nhựa đường để phục vụ cho việc nghiên cứu vềđặc tính lưu biến của nhựa đường là không khả thi Tuy nhiên, có thể táchthành phần hóa học của nhựa đường ra thành hai nhóm hóa học tổng thể làasphalten và malten Nhóm các malten có thể được chia nhỏ ra hơn nữa thànhcác chất bảo hòa, các chất thơm và nhựa Rất khó phân biệt thật rạch ròi bốnnhóm kể trên, vì vậy không tránh khỏi có sự chồng chéo giữa các nhóm Tuynhiên chúng ta cũng có thể so sánh tính lưu biến của nhựa đường với cácthành phần hóa học của các nhóm khác

Dưới đây là một số phương pháp thường được sử dụng để phân táchnhựa đường ra thành các thành phần khác nhau:

Chiết xuất bằng dung môi

Hấp thụ bằng các chất rắn nhỏ mịn và loại bỏ chất không được hấp thụbằng quá trình lọc

môi với sự hấp phụ chọn lọc Tương tự như vậy, các phương pháp hấp thụđơn giản không hiệu quả bằng phương pháp phổ sắc ký, một phương pháptrong đó dung dịch giải hấp liên tục được kết hợp với chấp hấp thụ mới trongcác điều kiện cân bằng khác nhau khi được thể hiện xuống cột phổ ký.Phương pháp chưng cất mất nhiều thời gian, và có mặt hạn chế là không xácđịnh rõ giới hạn có thể phân tách các chủng loại cũng như khả năng chưng cấtcác thành phần cao phân tử nhựa đường.

Do đó cho đén nay các phương pháp phổ sắc ký đã và đang là phươngpháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định thành phần cấu tạo của nhựađường Điều cơ bản của phương pháp này là trước tiên phải tạo ra sự kết củaasphalten bằng cách sử dụng n-heptan, sau đó dùng phương pháp phổ ký đểtách các nhóm còn lại Với phương pháp này nhựa đường có thể được tách ralàm 4 nhóm: asphalten, nhựa, chất thơm và hydrocacbon no

1.1.2.3 Đặc tính lưu biến của nhựa đường

Đặc tính lưu biến của nhựa đường ở một nhiệt độ cho trước được xácđịnh bằng cả thành phần cấu thành (thành phần hóa học) và cấu trúc (sự sắpxếp về vật lý) của cấu trúc phân tử hydrocacbon chủ yếu trong vật liệu này.Nếu thay đổi một trong hai yếu tố thành phần hóa học hoặc cấu trúc vật lý,hoặc thay đổi cả hai sẽ dẫn đến sự thay đổi đặc tính lưu biến của nhựa đường.Như vậy để hiểu được những thay đổi trong đặc tính lưu biến của nhựađường, cần phải hiểu cấu trúc và thành phần cấu tạo của nhựa đường ảnhhưởng đến đặc tính lưu biến của nó như thế nào

1.1.3 Phân loại

1.1.3.1 Nhựa đường đặc

Nhựa đường đặc gồm hai loại là nhựa đường đặc bitum có nguồn gốc từdầu hỏa và nhựa đường đặc hắc ín có nguồn gốc từ than đá Tuy nhiên, nhựađường đặc bitum là loại phổ biến và được ứng dụng nhiều hơn trong xâydựng Nhựa đường đặc bitum là sản phẩm thu được từ công nghệ lọc dầu mỏ,

có dạng đặc quánh, màu đen Tùy theo điều kiện chế tạo, nhựa đường đặcđược chia thành các loại mác nhựa có cấp độ kim lún khác nhau như: 40/60;60/70; 70/100; 100/150; 150/250…

Nhựa đường đặc khi được đun nóng tới nhiệt độ thích hợp và được phốitrộn cùng các vật liệu đá, cát, sỏi theo tỷ lệ thích hợp thì sẽ tạo thành bê tôngnhựa đường Nhựa đường đặc khi được phối trộn theo tỷ lệ thích hợp với dầuhỏa, diezel sẽ tạo thành nhựa đường lỏng, còn khi phối trộn với các chất tạonhũ và nước sẽ tạo thành nhũ tương nhựa đường

Ứng dụng chính của nhựa đường đặc là sản xuất bê tông nhựa đường,nhựa đường lỏng và nhũ tương nhựa đường phục vụ thi công đường bộ và cáccông trình giao thông Ngoài ra nhựa đường đặc còn có thể sử dụng làm vậtliệu xử lý bề mặt, chống thấm hoặc gắn kết các ván ốp trong công nghiệp xâydựng

Nhựa đường lỏng đông đặc nhanh

Nhựa đường lỏng đông đặc vừa

Nhựa đường lỏng đông đặc chậm

Nhựa đường lỏng MC30 và MC70 là hai loại nhựa đường lỏng đông đặcvừa và có độ nhớt tối thiểu là 30 và 70 hiện được sử dụng phổ biến nhất trongthi công công trình giao thông ở Việt Nam.

Nhựa đường lỏng là vật liệu để phục vụ thi công đường bộ và các côngtrình giao thông Nhựa đường lỏng thường được sử dụng để tưới mặt đườnghoặc để làm lớp dính bám giữa hai lớp bê tông nhựa

Hình 1.1: Ứng dụng của nhựa đường lỏng

Lựa chọn nhựa đường và hàm lượng nhựa đường là vấn đề quan trọngnhất khi hợp phần hỗn hợp mastic Vật liệu mastic phải thỏa mãn điều kiệnchịu nhiệt, ít bị vết hằn bánh xe, chịu mỏi tốt, ít lượng nhựa đường tự do Nếuhàm lượng nhựa đường thấp không đủ để bao bọc hỗn hợp vật liệu khoáng thìmastic bị già hóa nhanh, tính chịu biến dạng kém, nhất là khi làm việc ở nhiệt

độ thấp Độ cứng của nhựa đường có mối quan hệ chặt chẽ với độ bền khaithác và tuổi thọ của mặt mastic Nếu lựa chọn nhựa đường có độ cứng lớn, độnhớt lớn thì mặt mastic ít sinh vệt lún trong điều kiện nhiệt độ cao, nhưngxuất hiện nứt trong điều kiện nhiệt độ thấp Mặt khác, khi nhựa đường có độcứng lớn thì trước khi trộn hỗn hợp cần cấp một nhiệt lượng lớn để nhựađường đủ độ nhớt cần thiết, điều này dẫn đến tăng giá thành sản phẩm Vì hỗn

hợp mastic có nhiệt độ cao nên nhựa đường cần được nâng đến nhiệt độ thíchhợp đảm bảo độ nhớt và không làm giảm nhiệt độ chung của hỗn hợp khitrộn Nhiệt độ nhựa đường khi trộn phụ thuộc vào độ quánh và đảm bảo độnhớt yêu cầu Loại nhựa đường và nhiệt độ hỗn hợp mastic tùy vào nhiệt độchảy mềm của chúng và một vài tính chất khác mà phân ra các mác nhựađường khác nhau: E1, E2…E10 có nhiệt độ chảy mềm từ 30 - 100 Để chế tạomastic nhựa đường thường sử dụng loại E3, E5 có nhiệt độ chảy mềm trongkhoảng từ 45 - 85.

1.1.4 Một số tính chất khi sử dụng nhựa đường và công dụng

a, Một số tính chất khi sử dụng nhựa đường trong chế tạo mastic

Sự hóa cứng của nhựa đường

Xu hướng đối với sự hóa cứng của nhựa đường dưới tác dụng của ngoạicảnh đã được biết đến qua các công trình nghiên cứu trong nhiều năm Bốn cơchế chính của sự hóa cứng nhựa đường đã được xác định:

ra các yếu tố khác Tuy vậy, người ta đã chứng minh rằng mặc dù các nhân tốkhác nhìn chung là ít quan trọng hơn so với sự oxy hóa

Hóa cứng lý học

Hóa cứng lý học xảy ra khi nhựa đường chịu tác động của nhiệt độ vàcác điều kiện môi trường xung quanh và thường góp phần vào việc tái địnhhướng của các phân tử nhựa đường, làm quá trình hình thành tinh thể củaparafin trong nhựa đường chậm lại Sự hóa cứng vật lý có thể phá vỡ đượcbằng cách gia nhiệt lại nhựa đường, khi đó nhựa đường lại đạt được độ nhớtban đầu

b, Ứng dụng

Ứng dụng lớn nhất của nhựa đường là sản xuất bê tông để rải đường, nóchiếm khoảng 80% toàn bộ lượng nhựa đường thương phẩm được tiêu thụ ởHoa Kỳ Việc gắn kết các ván ốp chiếm chủ yếu phần còn lại Các ứng dụngkhác còn có: chống thấm nước cho công trình xây dựng và chèn khe co giãncho mặt bê tông, quét ống dẫn dầu, xử lý cột hàng rào…

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 côngtác tàng 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

Phân loại bể chứa

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

b, 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)

c, 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 chânkhông Po <=0.00025 MPa

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

Cơ sở lí thuyết để tính toán thiết kế bể

1.3 Lựa chọn loại bể chứa

Với đặc điểm nhựa đường và công suất tồn chứa lớn, ta chọn phương ántồn chứa là bể trụ đứng nhằm mục đích giảm chi phí đầu tư ban đầu và tiếtkiệm 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 nhựa đường với công suất tồn chứa 4500 m3

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,tải trọng 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

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

1.3.3 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)

1.3.3.1 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 hayren Thường đối với các lỗ có đường kính nhỏ ta thường dùng phương phápren vì dễ dàng trong công việc lắp đặt cũng như trong công việc sửa chữa khithiết bị có sự cố

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

1.3.3.3 Xác định tác động từ bên ngoài

a, 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 nhiên với bể cao áp, dohình dáng cũng như cách đặt bẻ nên ảnh hưởng của gió tác động lên bồn thấp

Ảnh hưởng của gió có thể bỏ qua nếu như ta xây tường bảo vệ hoặc đặt bồn ở

vị trí kín gió

b, Tác động của động đất:

Đây là một tác động hi hữu, không có phương án để chống lại Tuynhiên khi xét đến phương án này, ta chỉ dự đoán và đảm bảo cho các sảnphẩm ko bị thất thoát ra ngoài, nhưng việc này cũng ko thể chắc chắn được.Phần lớn các tác động này không thể tính toán được vì sự phức tạp của độngđất Tác động này gây ra hiện tượng trượt bồn ra khỏi chân đỡ, cong bồn, gãybồn Tốt nhất ta nên chọn khu vực ổn định về địa chất để xây dựng

1.3.4 Các thông số cần thiết trong tính toán thiết bị

a, Nhiệt độ làm việc, 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:

+ 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

b, 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 khithực hiện 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 chất lỏng)

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

c, 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:

( =

Trong đó :

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

( là ứng suất cho phép tiêu chuẩn

1.4 Tổng quan về hệ thống kho chứa nhựa đường

Bảng 1.3: Bảng phân khu chức năng các hạng mục trong kho

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 nén khí,

bể hứng dầu, nhà kho phuy, phòng làm việc cho côngnhân và các công trình khác liên quan đến việc xuất nhập

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

1.4.2 Tổng quan các thiết bị trong kho chứa nhựa đường

1.4.2.1 Bể chứa

a, 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

từ dưới lên mái bể

- 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

c, 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 tạocùng loại vật liệu với thân bồn Cửa người được thiết kế để thuận lợi thao tác

vệ sinh, cũng như sửa chữa bồn Cửa người thường được sử dụng có sẵn trong

ba kích 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 củathiết 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 cấunày khi vận hành con người có thể đi lại tới những vị trí cần thao tác, giúp choviệc kiểm tra sửa chữa bảo dưỡng bể được dễ dàng Đối với bể trụ đứng chứadầu 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:

Bảng 1.3 : Bảng thiết kế cầu thang

(mm)

Chiều cao của bậc cầu thang 25

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 phòng cháy chữa cháy:

Cột thu lôi:

Lắp đặt các cột thu lôi trong khu vực bồn chứa để phòng sét, các cột thulôi này phải đủ cao và bố trí đều trong khu vực Sử dụng các thiết bị chuyêndùng trong thao tác tránh tích điện gây cháy nổ.Trên bể bố trí 4 cọc thu lôi

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

b, 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 bơm

bánh 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 thựchiện một chu kỳ làm việc bao gồm một lần hút và một lần nén Bơm cánh gạtđơn 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 1.3: Bơm cánh gạt

Với cấu tạo của bơm cánh gạt đơn như trên, một vòng quay máy thểhiện một lần hút và một lần đẩy Bơm càng nhiều cánh gạt thì lưu lượng càngđều, 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 đối

xứng 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.

1.2.4.3 Đường ống

a, Ống nhập,ống xuất

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 vớiđáy bể chứa Khi bơm nguyên liệu thì nguyên liệu sẽ đi từ dưới bể chứa lên

để tránh 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

b, 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 mặtsau:

+ 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 tiêuchuẩn công nghiệp đã được tạo ra theo phân loại vật liệu và quá trình sảnxuất để đáp ứng các yêu cầu phẩm chất hoạt động, các mức độ chấp nhậnđược, độ bền, kiểm soát dung sai và kích thước… Ngoài ra, hàng loạt các tiêuchuẩn kỹ thuật công nghệ cũng được hỗ trợ nhằm phát triển và hoàn thiện cáctiêu chuẩn công nghiệp để thỏa mãn các yêu cầu cụ thể trong công nghiệp dầukhí Các tiêu chuẩn kỹ thuật công nghệ xác định các yêu cầu kỹ thụât trong