CN114636097A - 一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了石油化工技术领域中的一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，包括覆土的双层卧式储罐、储罐固定装置、保冷绝热保护系统和排水系统，其特征在于：所述储罐固定装置围绕包围住双层卧式储罐；双层卧式储罐底部与储罐固定装置之间为连续砂床基础，而双层卧式储罐上部以及四周与储罐固定装置之间覆土。储罐固定装置中土建基础的上表面在地坪以下。采用本发明，储罐为双壳金属结构，储罐双壁环形空间设有多组加强圈。双壁储罐以及内部加强圈的综合作用，有效的提高了储罐对外部载荷如覆土、基础反力以及基础不均匀沉降载荷作用承载能力，避免其强度以及屈曲失效。

Description

一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种低温液态烃储存系统。
背景技术
目前工程中，液态烃的储存，基于经济性与安全性综合考虑，当单罐容量较小(≤5000m3)时一般采用地面球罐或覆土式卧罐压力储存，单罐容量较大(>5000m3)时，一般采用地面平底双壳立式储罐常压低温储存。而对于沸点较低烃类如乙烯等，当单罐储存容积小于 5000m3，如果要实现常温液态储存，40℃环境温度下，饱和蒸汽压将达到5.7MPa，不论采用球罐或卧式储罐，建造成本和难度将急剧上升，故工程中通常采用半冷冻压力储存方式。半冷冻压力储存如采用地面球罐，则存在外部环境影响大，占地面积大、建造成本高、焊接制造环境差、泄漏后次生灾害大等缺点，而目前的覆土式卧式常温压力储罐又难以满足低温压力储存的需求。
中国专利201520554527.9中公开了一种使用埋地卧式储罐的液态烃储存装置，包括埋地的卧式储罐和储罐固定装置，卧式储罐的罐体由圆筒形的罐体筒体和罐体筒体两端的封头组成，罐体的上部设有人孔、开口井，底部设有积液包，卧式储罐的外部设有防腐层，储罐固定装置包括围墙、沥青砂垫层、储罐基础和素土层。但该技术仅适用于常温液态烃储存。
常规的地上覆土储罐，如覆土罐直径较大时，即使四周设置了挡土墙，因挡土墙不宜过高，储罐四周的覆土因放坡所占面积仍然较大，如直径为8m的覆土卧罐，即使设置5m高的挡土墙，单侧放坡的宽度将达到11m。
发明内容
本发明的目的是提供一种半地上覆土双壳式低温液态烃储存系统，以解决现有技术中存在的覆土式卧式常温压力储罐难以满足低温压力储存的需求，半冷冻压力储存则存在外部环境影响大，占地面积大、建造成本高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，包括覆土的双层卧式储罐、储罐固定装置、保冷绝热保护系统和排水系统，其特征在于：所述储罐固定装置围绕包围住双层卧式储罐；双层卧式储罐底部与储罐固定装置之间为连续砂床基础，而双层卧式储罐上部以及四周与储罐固定装置之间覆土；储罐固定装置中土建基础的上表面在地坪以下；所述双层卧式储罐的内罐底部设有积液包，内外罐之间设有加强圈，外部罐壁外涂敷防腐保护层；人孔和储罐开口均设置在储罐顶部，储罐开口均集中布置，且设有开口井保护；所述储罐固定装置包含半地下的基坑、土建基础、顶部覆盖层、斜坡覆盖层和挡土墙；所述保冷绝热保护系统包含双层储罐环形空间中的颗粒状绝热材料、硬质绝热层、软质绝热材料；所述排水系统分别设置在储罐固定装置的土建基础和挡土墙中。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述排水设施包括地下排水管、地下排水沟、地上排水管和雨水明沟。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述双层卧式储罐的内罐体由内罐筒体与两端内罐封头组成，外罐体由外罐筒体与两端外罐封头组成。内罐筒体底部设有积液包，内外罐环形空间厚度为60～300mm，内外罐环形空间内填满颗粒状绝热材料，颗粒状绝热材料具备一定的抗压能力，如选用膨胀珍珠岩。环形空间沿轴向设有多组加强圈，加强圈与外罐筒体内壁焊接。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述人孔设置在内罐顶部，人孔外包覆硬质绝热层，硬质绝热层应具备一定抗压能力如硬质的聚氨酯等.硬质绝热层厚度可为50～300mm厚。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述储罐开口还包括在内罐顶部设置的进液口和排液口，排液口内伸至底部积液包；在所述外罐顶部设置的绝热材料加料口、抽真空口和泄漏检测口。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述进液口与排液口集中布置，设有内罐开口井保护装置，内罐开口井内部填充软质绝热材料，如玻璃棉。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述外罐筒体顶部设有绝热材料加料口、泄漏检测口、抽真空口，开口集中布置，设有外罐开口井作为保护装置；绝热材料加料口与内外罐环形空间内填充颗粒状绝热材料；外罐开口井内部填充软质绝热材料如玻璃棉。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述双层卧式储罐外部罐壁外涂敷防腐保护层。防腐保护层应具有较强的抗机械性损伤性能、防水性能和绝缘性能，材料一般为硬质材料，例如光固化涂料或玻璃钢。当使用光固化涂料时，要求其拉伸强度大于等于190MPa，硬度(Shore D)大于等于85。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：储罐固定装置所述半地下的基坑的底面应高于地下水位。基坑的宽度根据储罐直径确定。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述土建基础根据承载能力以及基础不均匀沉降要求需要可选用天然地基或筏基-桩承台基础。土建基础位于半地下的基坑内，土建基础上表面与地平面以下，土建基础沿储罐轴向保持一定的坡度，约1：100。所述顶盖覆盖层与斜坡覆盖层可采用混凝土板或者绿色植被。所述挡土墙高度不宜大于5m。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述双层卧式储罐罐底与土建基础间是连续砂床基础，所述双层卧式储罐安放在连续砂床基础上，砂床基础采用密实度为90％的细沙.砂床基础预压成120度的包角，储罐底部砂床厚度约为300～ 1000mm。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述顶盖覆盖层、斜坡覆盖层、挡土墙与双层卧式储罐间充填覆土，所述覆土层可用采用粒径较大的粗砂或者砾石；储罐上部的覆土层厚度约为300～1000mm，储罐两侧覆土采用放坡布置。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述连续砂床基础中靠近外罐筒体外壁设有阴极保护系统，阴极保护系统可为外加电流或牺牲阳极型式
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述土建基础中沿储罐轴向方向预埋多根地下排水管，地下排水管上部连续开多个排孔；地下排水管流向地下排水沟中；储罐两侧挡土墙中靠近地坪处沿储罐轴向方向预埋地上排水管，地上排水管流向罐池外地面雨水明沟，排水管可为直径为100mm～150mm的塑料管。
本发明一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其进一步特征在于：所述覆土双层卧式储罐可并列群体布置，储罐之间留有检修空间约1～2m。
采用本发明，适用于地下水位较低的工程场地。具有如下的有益效果：当卧式储罐的容积较大(例如大于1000立方米)、用于压力储存大量的半冷冻液态烃时：
(1)储罐为双壳金属结构，内罐储液并承压介质压力，外罐主要是固定保冷材料以及气密性作用，并且承受外部覆土及基础反力载荷。即使内罐泄漏，外罐也能在一定时间内起到缓冲保护作用。
(2)储罐双壁环形空间设有多组加强圈。双壁储罐以及内部加强圈的综合作用，有效的提高了储罐对外部载荷如覆土、基础反力以及基础不均匀沉降载荷作用承载能力，避免其强度以及屈曲失效。
(3)环形空间中的多组加强圈同样为内罐的支撑结构，沿轴向的多组支撑，能确保内罐轴向受力相对均匀。
(4)储罐双壁环形空间充满颗粒状多孔绝热材料，并在储罐运行过程中抽真空，能对内罐冷冻介质起到有效的绝热作用，
(5)外罐壁上部设有加料口用于补充颗粒状绝热材料；外罐壁上部设有抽真空口，用于运行过程中保持环形空间的真空状态。
(6)在环形空间设有气体泄漏探测器，检测内壁泄漏；
(7)储罐为安放在连续砂床基础上的卧式容器，受力状态良好，能有效的降低基础不均匀沉降造成的附加弯矩作用。同时储罐能自由伸缩，有效降低低温介质造成的储罐冷缩约束作用。连续砂床预压成120度包角。
(8)储罐采用覆土储存，能有效避免外部环境或热源对储存的半冷冻液态烃的影响，确保整个储运系统的稳定性。
(9)同一个覆土堆可并列放置多个储罐，储罐之间只需保留相应的检修空间即可，而地面球罐因防火需要，储罐之间间距保持较大，故覆土卧式液态烃储罐群占地面积相对较小。
(10)储罐开口均设置在储罐顶部，除人孔外的其他开口均集中布置，且采用设有开口井保护。开口接管周边设置开口井保护结构，能隔离外部覆土载荷对接管的作用，开口井与接管之间填充玻璃棉进行绝热。
(11)外罐罐外壁以及开口接管、人孔接管的外壁均涂敷防腐保护层，保护层除了良好的防腐能力外还具有较强的抗机械性损伤性能、防水性能和绝缘性能，能避免外部雨水、砂土、微生物对储罐的腐蚀以及外部尖锐颗粒砂土对储罐外壁的机械损伤。
(12)砂床中靠近外罐罐外壁设有阴极保护系统，避免罐外壁发生电化学腐蚀。
(13)储罐基础沿罐体轴向方向保持一定的坡度，储罐底部设有积液包，能确保检修时，从罐顶抽空内部储液。
(14)当工程场地地下水位较低时，在地坪以下开挖一定深度的基坑，基础的底平面确保在地下水位以上。故覆土顶部据地坪面距离适当缩短，当覆土四周放坡的角度与挡土墙高度不发生变化时，覆土放坡水平宽度将较大幅度降低。此方案能有效的减少因覆土四周放坡导致储罐工程占地面积较大的特点。
(15)储罐底部以及两侧挡土墙均设有排水管，能及时收集并排出覆土层中的雨水，保持罐池的干燥，从而避免雨水聚集对储罐产生腐蚀。
本发明可用于储存大量的液态烃，例如储存1000～5000立方米的液态烃。所述的半冷冻液态烃包括炼油厂的液化乙烯、液化乙烷、液氨等。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用发明保护的范围。
附图说明
图1为本发明一种半地上式覆土双壳式低温液态烃储存系统的结构示意图；
图2为图1的A—A剖视图。
其中所示附图标记为：1-双层卧式储罐，11—内罐筒体；12—外罐筒体；13—内罐封头；14—外罐封头；15—加强圈；16—积液包，2—开口系统，21—进液口；22—排液口；23—内罐开口井；24—人孔； 25—外罐开口井；26—绝热材料加料口；27-泄漏检测口；28—抽真空口；3—保冷绝热保护系统，31—颗粒状保冷绝热材料；32—防腐保护层；33—硬质绝热层；34—软质绝热材料；35—连续砂床基础； 36—覆土层；37—阴极保护系统；4—储罐固定装置，41—基坑；42 —储罐基础；43—顶盖覆盖层；44—斜坡覆盖层；45—挡土墙；5—储罐固定装置，51—地下排水管；52—地上排水管；53—雨水明沟； 54—地下排水沟。
具体实施方式
下面结合附图对发明专利作进一步描述。
本发明的具体实施方式如附图1和附图2所示，本发明使用覆土双壳式低温液态烃储存系统包括覆土的双层卧式储罐、开口系统、保冷绝热保护系统、储罐固定装置以及排水系统。
双层卧式储罐1的罐体为双层金属卧罐，内罐体由筒体11与两端封头13组成，外罐体由筒体12与两端封头14组成.内罐筒体11 底部设有积液包16。内外罐环形空间为60～300mm，内外罐环形空间内填满颗粒状保冷绝热材料31，绝热材料31具备一定的抗压能力，如膨胀珍珠岩。环形空间沿轴向设有多组加强圈15.加强圈15与外罐筒体11内壁焊接.内罐筒体11与内罐封头13以及内罐积液包16因接触低温液体介质，故材料可选耐低温材料，因环形空间填满绝热材料并抽真空，故外罐筒体12和封头14可采用普通碳钢或低合金材料。
内罐筒体上部设有进液口21与排液口22，排液口22内伸至底部积液包16.进液口21与排液口22集中布置，设有开口井23保护装置.内罐开口井23内部填充软质绝热材料34如玻璃棉等。内罐上部布置人孔24，人孔24外包覆硬质绝热层33，硬质绝热层33应具备一定抗压能力如硬质的聚氨酯等.硬质绝热层33厚度可为50～ 300mm厚。
外罐筒体上部设有颗粒状绝热材料加料口26、泄漏检测口27、抽真空口28.开口集中布置，设有外罐开口井25保护装置.外罐开口井25内部填充软质保冷绝热材料34如玻璃棉等。
外罐筒体12与封头14外罐壁以及开口井21，25外壁、人孔24 接管的外壁均涂敷防腐保护层32，防腐保护层32应具有较强的抗机械性损伤性能、防水性能和绝缘性能，材料一般为硬质材料，例如光固化保护套或玻璃钢。当使用光固化保护套时，本发明要求其拉伸强度大于等于190MPa，硬度(Shore D)大于等于85。
储罐为安放在连续砂床基础35上，砂床35采用密实度为90％的细沙.砂床预压成120度的包角，储罐底部砂床厚度约为300～ 1000mm。
储罐周边覆土层36可用采用粒径较大的粗砂或者砾石。储罐上部的覆土层厚度约为约为300～1000mm。
根据工程场地地下水的深度，开挖一定深度的基坑41，基坑的底面应高于地下水位。基坑的宽度根据储罐直径和覆土高度确定。
储罐基础42根据承载能力以及基础不均匀沉降要求需要可选用天然地基或筏基-桩承台基础。基础上表面与地平面齐平，储罐基础 42沿储罐轴向保持一定的坡度，约1：100。覆土顶盖覆盖层43与斜坡覆盖层44可采用混凝土板或者绿色植被。储罐两侧覆土36采用放坡布置，挡土墙45高度不宜大于5m。
砂床35中靠近外罐罐外壁12设有阴极保护系统37，阴极保护系统37可为外加电流或牺牲阳极型式。
储罐基础42中沿储罐轴向方向预埋多根地下排水管51，地下排水管51上部连续开多个排孔。地下排水管51流向地下排水沟中54。储罐两侧挡墙中靠近地坪处沿储罐轴向方向预埋地上排水管52，地上排水管52流向罐池外地面雨水明沟53.排水管51、52可为直径为100mm或150mm塑料管。
本发明的双壳卧式储罐的容积(即内罐体的容积)，可以为1000～ 5000立方米。储存介质温度可为≥-100℃，罐体的长径比可以根据现场情况进行调整。
覆土双壳式储罐可并列群体布置，储罐之间留有检修空间约1～ 2m。
以上结合附图对本发明技术方案作详细说明，附图只是为了说明发明的基本内容而绘制的，它不限制本发明的内容和使用形式。

Claims (18)

1.一种半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，包括覆土的双层卧式储罐、储罐固定装置、保冷绝热保护系统和排水系统，其特征在于：所述储罐固定装置围绕包围住双层卧式储罐；双层卧式储罐底部与储罐固定装置之间为连续砂床基础，而双层卧式储罐上部以及四周与储罐固定装置之间覆土。储罐固定装置中土建基础的上表面在地坪以下；所述双层卧式储罐的内罐底部设有积液包，内外罐之间设有加强圈，外部罐壁外涂敷防腐保护层；人孔和储罐开口均设置在储罐顶部，储罐开口均集中布置，且设有开口井保护；所述储罐固定装置包含半地下的基坑、土建基础、顶部覆盖层、斜坡覆盖层和挡土墙；所述保冷绝热保护系统包含双层储罐环形空间中的颗粒状绝热材料、硬质绝热层、软质绝热材料；所述排水系统分别设置在储罐固定装置的土建基础和挡土墙中。
2.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述双层卧式储罐的内罐体由内罐筒体与两端内罐封头组成，外罐体由外罐筒体与两端外罐封头组成，内外罐环形空间厚度为60～300mm，内外罐环形空间内填满颗粒状绝热材料。
3.根据权利要求2所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：在所述环形空间沿轴向设有多组加强圈，加强圈与外罐筒体内壁焊接。
4.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述颗粒状绝热材料为膨胀珍珠岩。
5.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述人孔设置在内罐顶部，人孔外包覆硬质绝热层，硬质绝热层厚度为50～300mm厚。
6.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述储罐开口还包括在内罐顶部设置的进液口和排液口，排液口内伸至底部积液包；在所述外罐顶部设置的绝热材料加料口、抽真空口和泄漏检测口。
7.根据权利要求6所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述进液口与排液口集中布置，设有内罐开口井保护装置，内罐开口井内部填充软质绝热材料。
8.根据权利要求6所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述外罐筒体顶部设有绝热材料加料口、泄漏检测口、抽真空口，开口集中布置，设有外罐开口井作为保护装置；绝热材料加料口与内外罐环形空间内填充颗粒状绝热材料；外罐开口井内部填充软质绝热材料。
9.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述软质绝热材料为玻璃棉。
10.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述双层卧式储罐外部罐壁外涂敷防腐保护层。
11.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：储罐固定装置所述半地下的基坑的底面应高于地下水位。基坑的宽度根据储罐直径确定。
12.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述土建基础为天然地基或筏基-桩承台基础，土建基础位于半地下的基坑内，土建基础上表面在地平面以下，土建基础沿储罐轴向保持1：100的坡度。
13.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述顶盖覆盖层与斜坡覆盖层采用混凝土板或者绿色植被。
14.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述双层卧式储罐罐底与土建基础间是连续砂床基础，所述双层卧式储罐安放在连续砂床基础上，砂床基础采用密实度为90％的细沙.砂床基础预压成120度的包角，储罐底部砂床厚度为300～1000mm。
15.根据权利要求14所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述连续砂床基础中靠近外罐筒体外壁设有阴极保护系统，阴极保护系统可为外加电流或牺牲阳极型式。
16.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述顶盖覆盖层、斜坡覆盖层、挡土墙与双层卧式储罐间充填覆土，所述覆土层可用采用粒径较大的粗砂或者砾石；储罐上部的覆土层厚度约为300～1000mm，储罐两侧覆土采用放坡布置。
17.根据权利要求1所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述排水设施包括地下排水管、地下排水沟、地上排水管和雨水明沟。
18.根据权利要求17所述的半地上覆土双壳式液态烃低温储存系统，其特征在于：所述土建基础中沿储罐轴向方向预埋多根地下排水管，地下排水管上部连续开多个排孔；地下排水管流向地下排水沟中；储罐两侧挡土墙中靠近地坪处沿储罐轴向方向预埋地上排水管，地上排水管流向罐池外地面雨水明沟，排水管为直径为100mm～150mm的塑料管。
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