液碱罐式集装箱结构设计与开发

发布时间：2020-08-06 08:13

【摘要】：液碱作为一种重要的化工基础原料,其运输需求旺盛,传统的运输工具一般有公路和铁路罐车,还有一些为液碱专用船。而一旦运输距离比较长时,液碱需要在几种运输工具之间进行接驳和倒装,不仅费时费力,而且在操作过程中存在货物损耗以及泄漏风险。罐式集装箱(简称“罐箱”)可以实现化学品在公路、铁路和水路之间的多式联运,为客户提供“门到门”的运输服务,具有安全、经济、环保、灵活高效等诸多优点,因此常常被运输企业选择用来进行液碱运输。但是这些标准罐箱在实施应用一段时间后被发现其罐体发生了较大腐蚀,因此市场迫切需要一种能适合液碱运输的专用罐箱产品。本文就现状问题进行了分析,找出根本原因,同时结合实际情况,确定了产品的总体方案,并围绕设计方案,进行如下主要研究工作:(1)确定设计方案,并通过对设计方案选材的防腐性能进行分析和试验,验证不同材料在不同工作温度下对于液碱溶液的耐腐性;(2)利用CFD技术,对加热系统的传热进行分析,通过合理结构设计避免罐壁温度超过材料耐受液碱腐蚀的最高温度;(3)根据罐式集装箱设计标准和规范,采用常规计算方法,对罐体的最小厚度、罐体的外压,水压校核,人孔开孔补强,以及安全阀泄放量等进行计算;(4)利用FEA技术,对罐式集装箱的7种试验工况、IMDG各种运输工况进行应力分析,以验证液碱罐箱的整体结构的强度。(5)最终产品完成试制并通过相关静态试验和铁路冲击试验等型式试验,得到船级社批准和认证,然后进行批量生产和交付客户使用,成为首批可以上中国铁路运输的危险品罐箱。本文中的设计方案和思路不仅为其它腐蚀性化学品运输方案提供了很好的借鉴和启发,而且其中较为先进的计算方法,对于标准罐箱的设计也具有较高的参考价值和指导意义。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ077;TH247
【图文】：

腐蚀状况,罐体,不锈钢,槽船

图 1-1 不锈钢罐体腐蚀状况外发展现状以前，化学品的跨洋运输一般采用槽船或桶装量才有经济性，并且槽船只能做到港到港运输既费力又容易出问题，首先要将桶装满，然可装载 80 只 210 升的标准化工桶，其总运输全性无法得到保证。首先，桶隐藏在干货箱内于桶的装载量较小，从制造成本考虑，单只桶起源与发展集装箱是根据军事需要开发出来的，在二战时同样的问题也常常发生在野外军事训练时，如

货运公司,标准高度,台商,长度

图 1-2 世界第一台商业罐箱随后的 1960 年代，货运公司采用长度 20 英尺，高度同样为目前标准高度一半西班牙和葡萄牙运输酒和雪莉酒到北欧。1964 年，由于汽车和火车联合运输的敦一家名叫威廉姆斯·菲尔克拉夫的公司制作了一个交换式罐箱。在随后的 1一个根据 ISO 标准制造的罐箱应运而生，而第一次大批量地购买罐箱的客户则akhoed 集团的 Trafpak 公司。1969 年，“罐式集装箱”正式成为专有的名词，，第一个 ISO 标准的罐箱获得了劳氏船级社的登记注册以及英国皇家 DOT 危的批准以做国际运输使用。 1960 年代开始到 1980 年代末，罐箱在欧洲真正发展成熟并被广泛应用，欧洲然成为世界的罐箱制造中心，先后出现了众多的罐箱制造厂，如德国WEW公司 UBHI 公司、爱尔兰的 CPV 公司、法国的 BSL 公司、荷兰的 Burg 公司等。80 年代后期，由于较低的人工工资，以及政府制定具有吸引力的金融政策，罐在南非飞速发展，产生了 Consani、Welfit Oddy、Trencor 等著名的罐箱制造

结构示意图,液碱,溢流

图 2-1 罐箱结构示意图热水或加热油等媒介，直接对罐体加热。加热系统进气口一般为 1 英寸 BSP 螺纹接口出气口一般为 3/4 英寸或 1 英寸 BSP 螺纹接口，分别配有防尘帽。由于 48%的液碱在10℃左右结晶，因此需要配备加热系统。溢流盒一般布置在罐体的顶部，提供一个阀件操作的空间，并起到保护阀件的作用溢流盒一般由不锈钢制作而成，并根据客户实际需求可选择是否安装盒盖。溢流盒两连接 PVC 溢流管用于排放溢流盒内的积液。考虑液碱对于保温要求较高，溢流盒包括盒盖采用双层夹套结构，夹套中间填充保温材料。保温外包覆盖于罐体外侧，保温材料一般采用岩棉或玻璃棉，如果对保温要求较则使用聚氨酯材料，主要起到保持罐内介质温度的作用。外包材料一般是玻璃纤维增塑料，简称 GRP，也有根据客户要求采用预涂铝板、不锈钢镜面板。鉴于液碱对于保要求较高，以及从经济性考虑，液碱罐箱保温层采用 150mm 厚岩棉，外包材料则采用GRP 板。

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