氧气缓冲罐设计
氧气缓冲罐的设计
氧 气 缓 冲 罐 的 设 计
庞 学锋
（ 林德 工 程（ 杭 州） 有 限公 司 浙 江 杭 州 ３ １ ０ ０ １ ２ ） ［ 摘 要］ 根 据氧 气 缓冲罐 的工艺 设计 要求 、 操作 特 点 。 本 文论述 了氧气 缓冲 罐设 计过 程 中几 个关 键点 的 处理 方法 ， 涉及 设计 条件 确认 、 选材 、 结构 优化 和 表 面处 理 四个方 面 。 并结 合林 德公 司神 华宁 煤４ ０ （ ０ 吨／ 年煤 炭 间接 液化 项 目配套 空分 装置 中的 实例 （ 以下简 称 “ 林德 装置 ” ） ， 进行 分析 说 明 。 ［ 关键 词］ 氧气 ； 缓 冲罐 ； 设计 中图分 类号 ： Ｔ Ｑ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ —０ ０ ３ ０ — ０ ２
前言： 随着大化 工的发展 ， 对于 装置 的运行可靠 性要 求越来越高 。 空 气分离 装置 中为 了保 证下游 氧气管 网的稳定 操作 ， 防止空 气分离装 置故 障跳车导 致下 游停车。 在后备 区域的汽化系统完全启动之前 ， 需要设置一台氧罐来短时给下 游管 网供 气 １ ． 氧气 缓冲 罐工 艺流 程 空气分 离装置 正 常运行 时 ， 氧气通 过管 网输 出到下游 。 而 有 富余的 氧气会 以液体的形式存储在低温储槽 中， 外卖或备用。 为实现备用的目的， 低温储槽后 会接 一套 汽化 系统 。 由低温液 氧泵 将储槽 中 的液氧 打到所 需压 力 ， 再经 过一 台 汽化 器 （ 通常是水 浴 式汽化器 ） 后进 入管 网， 而从 低温泵启 动到 汽化器满 负荷运 行 需要 一定 的时 间 。 为 了确保在 这一 段时 间 内下 游氧气 管 网的稳定 操作 ， 需要 设置 一台 氧罐 。 其 在备 用状态 时 ， 需要 另外 一套液 体汽 化系统 （ 通 常是 低温泵 加 空浴式 汽化器 的组合） 给氧罐充气。 因为氧罐向下游供气 ， 需要一定的压力差 ， 且提高罐内压 力也有利于存储更多氧气。 所以这一套汽化系统设计压力会相对高很多 ， 氧槽 后备 区域 的工艺 流程 如 图一所 示 。 ２ ． 氧气 缓冲罐 设 计 ２ ． １氧气缓 冲罐 的设 计 条件 确认 ２ ． １ ． １ 容积 和压 力确 认 根 据工艺设 计可 以确认 空分 装置正常 运行时 氧气供气量 ， 再 结合水浴 式汽 化器启动所需要的时间。 就可以计算出所需气量的标态值， 再换算出不 同压力 ＴＸ ￣ 应 的容积 。 压 力和容积 的乘积 为定值 ， 容 积大小直 接和设 备成本 正相关 ， 压
氧气缓冲罐(说明书)doc
4、腐蚀欲度：根据“设计条件书”设计寿命为 10 年，查《腐
蚀手册》，取 1mm。
5、焊缝系数： X 射线 20%双面焊或相当于双面焊， Ø=0.85
四、 容器类别的判定：
本设备容积为 10000L，介质为氧气，氧气无毒无爆炸危害属第
二组介质，根据 TSG R0004-2009《固定压力容器安全技术监察规程》
定式压力容器安全技术监察规程》等标准法规进行设计、计算、
校核。设计参数、接管方位和几何尺寸按工艺条件确定。焊接
按 JB/T4709-2009《压力容器焊接规程》。
二、 结构形式：
本设备为立式换热容器，支座为裙式支座。
三、 主要参数的确定：
1、介 质：氧气
2、设计压力：0.9（给定）
3、设计温度：50（给定）
设 计说明书
产品名称： 10m3 氧气缓冲罐
产品图号： LS102000-39
容器类别；
Ⅰ
类
编 制：
校 核：
审 核：
重庆重锅锅炉有限公司
2010 年 6 月
名称 10m3 氧气缓冲罐 设计说明书 一、 设计依据:
图号
LS102000-39
共2页
第1页
本设备按 GB150-1998《钢制压力容器》，TSG R0004-2009《固
查 A-2，确定本为二类压力容器。
名称 10m3 氧气缓冲罐
CFL-10-10/0.8
设计说明书
图号
LS10元件的选取： 根据该设备的使用条件、介质、材料的性能及经济性，按 GB150-1998《钢制压力容器》和 TSG R0004-2009《固定式压 力容器安全技术监察规程》规定选用主要受压元件材料： 筒体、封头、人孔圈、人孔盖：Q345R,人孔法兰；16MnⅡ。
钢铁企业氧气站节能输配系统—压缩机和储罐的优化配置
钢铁企业氧气站节能输配系统—压缩机和储罐的优化配置文章对钢铁企业氧气站气体输配系统的节能措施进行了简要的阐述，着重介绍了压缩机排压和储罐容积对系统的投资和运行成本的比较分析，对其它类似项目制定输配系统设备配置方案有一定的参考和指导意义。
标签：钢铁厂氧气站；节能；气体输配系统1 概述节能降耗、高效环保是目前乃至将来经济发展的趋势，钢铁企业是耗能大户，中国的钢铁企业众多，钢铁市场饱和，竞争激烈。
谁能降低能耗则意味着成本降低，竞争力增强，很多钢厂将氧气站的能耗和放散率纳入氧气厂管理人员的考核内容。
对于气体公司这种供气模式，投资和能耗更是企业的重中之重，是企业追求效益最大化的关键所在。
虽然所有制氧厂和气体公司都明白这一点，但由于缺乏对钢铁企业整体用气制度的把握，找到最佳的配置方案也不是件容易的事。
钢铁企业氧气站的规模是根据各工艺生产规模的最大需求量来配备的。
产品气的输送压力也要与工艺设备的需求相匹配。
但由于钢铁厂各设备的工作制度不同，气体用量波动很大。
有些是连续使用，有些是间断使用，有些瞬间用量很大，但使用时间短，各用户点的使用压力也不尽相同。
而氧气站的空分设备是连续平稳运行的，气体产品也是连续稳定输出的。
因此，氧气站输配系统必须根据下游各用户的特点，配置相应的产品气压缩机和气体缓冲罐以及压力调节系统、来解决正常用气条件下的波峰低谷调节问题。
利用缓冲罐内的高压气体储存能力，把用气波谷时的富裕气体加压储存起来，待用气高峰时再吐出来，经过调压后送往用户。
2 现状如何确定产品气压缩机的出口压力，以及配备多大的储罐；如何对气体进行压力调节和控制；如何确保工艺的安全生产和不间断供气，既要满足生产，又要尽可能的减少能耗损失，减少气体放散，这时常成为业主和工程设计关心和困扰的问题。
很多工程都是根据以往经验或用户生产规模来大致估算压缩机和储罐的配置，与从投资经济、运行节能等角度精确的定位，还有些差距。
对钢铁企业氧气站及管网的实际运行状况，如产品压缩机的排压与球罐内压力的波动情况，球罐补偿能力的利用程度，管网压力、氧气、氮气产品气的放散率等还都需要深入的了解。
机电工程学院空气储罐设计
机电工程学院空气储罐设计1. 简介空气储罐是一种用于存储和输送压缩空气的设备，被广泛应用于机械、化工、制药等领域。
机电工程学院准备设计一种新型的空气储罐，以满足特定需求和提高效率。
本文档将详细介绍机电工程学院空气储罐的设计方案、工作原理、材料选择和结构设计。
2. 设计方案2.1 工作原理机电工程学院空气储罐采用压缩空气作为动力源，通过将空气储存于罐内来实现压力的稳定和供应。
当压缩空气从压缩机进入储罐时，首先经过过滤除水和杂质，然后进入储罐进行储存。
在使用时，通过控制阀门可以将储罐内的空气输送到需要的设备或系统。
2.2 结构设计机电工程学院空气储罐采用圆柱体结构，通过优化计算确定合适的直径和高度。
为了增加储罐的稳定性和强度，储罐壁采用高强度钢材制造，并在内部进行防腐处理，以防止腐蚀和氧化。
此外，储罐的顶部设有进气口和出气口，并配备安全阀、压力表等设备，以确保储罐的安全使用。
3. 材料选择机电工程学院空气储罐的材料选择是设计中的重要考虑因素。
主要考虑以下几个方面：1.强度：材料必须具有足够的强度和刚度，能够承受储罐内部压力和外部负荷。
2.耐腐蚀性：由于储罐长期接触储存的空气，材料需要具有良好的耐腐蚀性，以防止腐蚀和氧化。
3.可焊性：材料必须能够良好的焊接，以确保储罐的密封性。
综合考虑以上因素，机电工程学院选择了高强度不锈钢作为储罐的主要材料。
不锈钢具有优异的耐腐蚀性和可焊性，同时具有足够的强度来承受储罐内部的压力。
4. 结论本文档详细介绍了机电工程学院空气储罐的设计方案、工作原理、材料选择和结构设计。
该设计方案旨在满足机电工程学院的特定需求，提高整体效率和安全性。
通过采用高强度不锈钢，储罐具有良好的耐腐蚀性和可焊性，同时保证了储罐的强度和稳定性。
机电工程学院空气储罐的设计方案可以为其他类似项目提供参考，同时也为机电工程学院的相关研究和实践工作提供了指导和基础。
18.5m3尾气缓冲罐 毕业设计
XXXX大学毕业设计题目名称：18.5m3尾气缓冲罐设计学院：专业：学生姓名：胡照龙班级：指导老师：费东辉最终成绩：摘要摘要本次课题是设计一个18.5m3的尾气缓冲罐，主要包括结构设计和焊接工艺设计两大方面。
在结构设计方面：首先根据设计条件确定设计文件，设计文件包括设计压力、设计温度、介质性质、材料的种类及焊接接头系数等，其次对零部件进行设计。
零部件的设计包括筒体设计、封头设计、开孔补强、法兰、人孔、支座和吊耳的计算和选择。
在完成以上设计后根据设计数据完成总图和零件图的绘制。
在制造工艺方面：首先根据图纸完成制造工5艺流程设计，其次根据流程重点对筒体、封头的制造和无损检测、水压试验等重点工序进行阐述，最后对筒体和封头纵环缝焊接工艺进行设计，并采用设计的焊接工艺进行试验、对焊接试样进行了力学性能分析。
试验结果满足使用要求，证明焊接工艺是合理的，能够成功实现产品的制造。
这次设计的主要意义在于锻炼了自己独立分析问题、解决问题的能力。
培养了查阅资料、工作细致、认真负责、独立思考、自主创新的能力。
并通过此课题的研究来进一步增强低理论知识的掌握以及研究类似问题的能力，为今后的工作打下基础。
《化工设备机械基础》是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课，本设计是以掌握中、低压压力容器的设计为目的，以一系列技术法规、设计规定、材料和零部件标准为依托，讲解材料、机械、结构方面的基础知识。
其任务是使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。
完成一项相关设计是设计学习的主要目的，也是化工工艺类学生十分重要的教学环节之一。
目的是为了使学生进一步加深并综合运用课本基本理论，训练和掌握典型化工设备机械设计的基本技能。
“化工设备机械基础设计”包括设计计算和机械制图。
通过将“化工设备机械基础”与“化工原理设计设计”有机地结合起来，形成了“化工单元过程及设备设计”综合实践教学体系，提高学生查阅资料、理论计算、工程制图、数据处理、化工设备设计说明书写作等方面的能力。
15m3气体缓冲罐要点
摘要本次课题是设计一个15m3的气体缓冲罐，主要包括结构设计和焊接工艺设计两大方面。
在结构设计方面：首先根据设计条件确定设计文件，设计文件包括设计压力、设计温度、介质性质、材料的种类及焊接接头系数等，其次对零部件进行设计。
零部件的设计包括筒体设计、封头设计、开孔补强、法兰、人孔、支座和吊耳的计算和选择。
在完成以上设计后根据设计数据完成总图和零件图的绘制。
在制造工艺方面：首先根据图纸完成制造工艺流程设计，其次根据流程重点对筒体、封头的制造和无损检测、水压试验等重点工序进行阐述，最后对筒体和封头纵环缝焊接工艺进行设计，并采用设计的焊接工艺进行试验、对焊接试样进行了力学性能分析。
试验结果满足使用要求，证明焊接工艺是合理的，能够成功实现产品的制造。
这次设计的主要意义在于锻炼了自己独立分析问题、解决问题的能力。
培养了查阅资料、工作细致、认真负责、独立思考、自主创新的能力。
并通过此课题的研究来进一步增强低理论知识的掌握以及研究类似问题的能力，为今后的工作打下基础。
关键词：气体缓冲罐结构设计焊工艺设计工艺试验ABSTRACTThe project is to desig n a gas buffer tank 15m3, in clud ing structural desig n and weld ing tech no logy in two areas.In structural design: First, determine the design documents under design conditions, desig n docume nts, in clud ing the desig n pressure and desig n temperature, medium properties, the types of materials and welded joi nts coefficie nt, followed by the desig n of the parts.The desig n comp onentsin clude cyli nder desig n, head desig n, rein forceme nt, flan ges, man holes, supports and lug the calculation and choice. After the completion of the above design data accord ing to the desig n pla ns and parts to complete the total mapp ing.In the manu facturi ng process: First, complete the manu facturi ng process based on desig n draw in gs, the n accord ing to the process focuses on the cyli nder, head of manu facturi ng and non-destructive testi ng, pressure testi ng and other key processes were described, and fin ally head of the cyli nder and the Ion gitud inal girth weld ing process desig n and weldi ng process used to test the desig n on the mecha ni cal properties of welded samples were an alyzed. The results meet the requireme nt to prove that weld ing is reas on able to successful products.The main significance of this design exercise its own independent analysis of issues, problem-solving abilities. Develop a data access, work is meticulous, conscientious and responsible, independent thinking, the ability of independent innovation. This topic through research to further enhance the low theoretical kno wledge and research similar problems to master the ability to lay the foundation for future work.Key words: gas buffer tank； structural desig n； weldi ng process design tech no logy test目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)2 15M3气体缓冲罐结构设计 (2)2.1设计条件 (2)2.2设计文件 (2)2.2.1 设计压力 (2)2.2.2设计温度 (3)2.2.3介质性质 (4)2.2.4材料的选择 (5)2.2.5焊接接头系数 (8)2.3零部件的设计 (9)2.3.1筒体设计 (10)2.3.2封头的设计 (11)2.3.3配置接管 (13)2.3.4开孔补强 (13)2.3.5 法兰 (14)2.3.6 人孔 (17)2.3.7 支座 (19)2.3.8 吊耳 (21)2.4设计小结 (21)3气体缓冲罐的制造工艺 (24)3.1气体缓冲罐制造工艺流程图 (24)3.2筒节的制造工艺 (25)3.2.1 备料 (25)3.2.2焊接坡口加工 (25)3.2.3筒节卷制成形 (25)3.2.4组焊纵缝 (26)3.3.封头的制造工艺 (26)3.3.1 备料 (26)3.3.2封头压制成形 (26)3.3.3焊接坡口加工 (27)334组焊环缝 (27)3.4外观、无损检测 (28)3.5水压试验 (28)3.6表面处理、油漆包装 (28)4焊接工艺部分 (29)4.1 16MnR的焊接性分析 (29)4.1.1 16MnR 焊接接头冷裂纹 (29)4.1.2 16MnR焊接接头热裂纹 (29)4.1.3 16MnR焊接接头热影响区脆化 (30)4.2焊接工艺制定 (30)4.2.1焊接方法的选择 (30)4.2.2焊接材料的选择 (30)4.2.3焊接工艺参数的确定 (31)4.3焊接工艺试验 (31)4.3.1 试验 (31)4.3.2试验结果分析 (31)4.3.3无损检验 (31)总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)随着经济的发展，工业的进步，压力容器已经广泛应用于炼油、化工等工业部门及日常生活中。
缓冲罐设计(机械设备设计)
mm学院课程设计说明书题目名称：石油气缓冲罐设计系部：mm专业班级：mm学生姓名：mm指导教师：mm完成日期：mmmm学院课程设计评定意见设计题目：石油气缓冲罐设计学生姓名：mm评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日任务书日程安排（4周） 1.课程介绍，安排任务 2.布置强度计算3.强度计算和考虑结构设计4.检查强度计算和布置出施工图5.完成2张施工图6.交图纸7.完成设计说明书 8.交设计说明书 9.设计答辩石油气缓冲罐设计设备设计主要技术指标设计压力设计温度最高工作压力工作温度介质名称石油气设备主要材质设备容积M管口表符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度物料进口物料出口手孔内螺纹温度进口排污口液位计口安全阀口外螺纹压力表口法兰标准为mm学院课程设计任务书引言压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程，并承受0.1MPa表压以上压力的容器。
化工生产过程中使用的压力容器形式多样，结构复杂，工作条件苛刻，危险性较大。
压力容器分类：（1）中压容器1.6至10MPa；（2）低压容器0.1至 1.6MPa；（3）低压反应容器和低压储存容器；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。
本设计属于低压容器。
化工装置的压力容器绝大数为钢制的。
制造材料多种多样，比较常用的有如下几种。
（1）Q235—AQ235—Ａ钢，含硅量多，脱氧完全，因而质量较好。
（2）20g20g锅炉钢板与一般20号优质钢相同，含硫量较Q235—Ａ钢低，具有较强的强度。
（3）16MnR16MnR普通低合金容器钢板，制造中、低压容器可减轻温度较高的容器重量。
（4）高温容器用钢温度＜400、可用普通碳钢，使用温度400－500℃可用15MnVR、14MnMoVg，使用温度500-600℃可采用15CrMo、12CrMol,使用温度600-700℃应采用OCr13Ni9和1Cr18Ni9Ti等合金钢。
制氧设计计算书15
Qa=（Qn×C）/（20.9%×η）
=（15×93%）/（20.9%×35.2%）
＝190（Nm3/h）
式中Qa——压缩空气流量（Nm3/h）
Qn——氧气流量（Nm3/h）
C——氧气纯度（%）
η——氧气回收率 （%）
2、系统主管路管径da的计算
H缓=4（V`缓－2V封）/πD2缓
=4(0.465－2×0.0352)/(3.14×0.62)
=1.4 (m)
园整为：H缓=1.4 m
③氧气缓冲罐容积V缓的计算和校核缓冲系数Ka
V缓=πD2缓H缓/4+2V封
=(3.14×0.62×1.4)/4+2×0.0352
=0.466(m3)
Ka= V缓/Qn=0.466/15=0.031
选择空压机排气量时要将Qa折算到空压机吸入口的状态。
V空=QaT0/264（P0-ψPb）
=(190×293)/[264×(1.01-65%×0.0238)]
=55670/262.55
=212.04(m3/h)=3.54(m3/min)
式中Pb——吸入温度下饱和水蒸汽分压（kgf/cm2）
3、AC空气净化组件的选型
PSAHG295-200制氧设备
第5张
共5张
设计计算书
①氧气缓冲罐容积V`缓的初步计算
V`缓=KaQn
= 0.031×15
=0.465 (m3)
式中Ka——缓冲系数,按经验取0.030~0.04 (h)
注：Ka=(5.5/0.5)/(60×6) 1h=60min(0.5+0.101)/0.101
② 氧气缓冲罐结构设计
毕业设计(论文)任务书-氧气储罐
大连理工大学毕业设计（论文）任务书（理工类）题目名称：印尼XX钢厂2000Nm3/h氧气站项目氧气储罐（施工图设计）学部（院）：专业：学生姓名：学号：指导教师: 职称：下发年月日上交年月日本科生毕业设计（论文）须知1、认真学习理解《大连理工大学大学生毕业设计（论文）工作管理办法》。
2、努力学习、勤于实践、勇于创新，保质保量地完成任务书规定的内容。
3、独立完成规定的工作任务，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。
4、毕业设计（论文）成果、资料应于答辩结束后及时交给学院（系）收存，学生不得擅自带离学校。
经指导教师推荐可作为论文发表。
5、爱护仪器设备，节约材料，严格遵守操作规程及实验室有关制度。
6、毕业设计（论文）完成后，将《大连理工大学毕业设计（论文）任务书》同毕业设计（论文）一同交给指导教师。
毕业设计（论文）任务下达表（此表内容可打印）五、应阅读的资料及主要参考文献目录GB 150.1-150.4-2011《压力容器》TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》GB 713-2008《锅炉压力容器用钢板》JB/T 4730.3—2005《超声检测》JB 4726-2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》GB/T 8163-2008 《输送流体用无缝钢管》GB/T 985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》NB/T 47015-2011 《压力容器焊接规程》HG/T 20592~20635-2009 《钢制管法兰、垫片和紧固件》HG/T 21514~21535-2005《钢制人孔和手孔》HG 20580~20585-2011《化工容器六合一标准》JB4711-2003 《压力容器涂敷与运输包装》石油化工设备设计便查手册(第二版)化工设备图样技术要求2012（记录内容需手写）（记录内容需手写）毕业设计（论文）指导教师评价表（此表可打印）毕业设计（论文）评阅人评价表（此表可打印）毕业设计（论文）答辩情况记录毕业设计（论文）答辩委员会评价表（此表可打印）。
1000m_3氧气球罐设计_王文江
收稿日期:2004-04-20作者简介:王文江(1970-),男,陕西大荔人,高级工程师,学士,主要从事石油化工设备的设计及监理工作。
文章编号:1000-7466(2004)05-0034-021000m 3氧气球罐设计王文江,李小平,吕超宽,冀 峰,刘福录(兰州石油机械研究所,甘肃兰州 730050)摘要:1000m 3氧气球罐是目前国内首次选用国产钢07MnCr MoVR 自行设计和制造的最大的氧气球罐。
阐述了该氧气球罐的设计选材、主要结构以及制造检验等方面的内容。
关 键 词:球罐;设计;结构中图分类号:TQ 053.202 文献标识码:AMain point of design for 1000m 3oxygen spherical tankWANG Wen -jiang ,LI Xiao -pin g ,L Chao -kuan ,JI Fen g ,LIU Fu -lu (Lanzhou Petroleu m Machinery Research Institute ,Lanzhou 730050,China )A bstract :The 1000m 3oxygen spherical tank is the first large -scale tank constructed b y using domestic steel 07MnCrMoVR inour country .The design features are mentioned from the fields of the material selection ,construction design and manufacture tech -nical specification etc .Key words :spherical tank ;design ;construction 随着国内冶金行业新建、扩建及改建项目的增多,氧气用量逐渐上升,所用储存容器的体积也不断增大。
氧气缓冲罐设计概要
接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考上虑述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般情况下，管壁厚不宜小于壳厚的一半体壁，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。
壁厚：
㎜
钢板厚度负偏差 ,查材料腐蚀手册得50℃下氧气对钢板的腐蚀速率小于0.05㎜/年，所以双面腐蚀取腐蚀裕量 ㎜。
所以设计厚度为： ㎜
圆整后取名义厚度15㎜。
3.3.3
标准椭圆形封头a:b=2:1
封头计算公式 ：
（3.2）
则 mm
故 圆整后取 确定选用 厚的16MnR钢板制作封头。
3.3.4
水压试验，液体的温度不得低于5℃；
具体尺寸如下表：
表4.3 鞍座标准尺寸表
公称直径
DN
允许载荷Q/kN
鞍座高度
h
螺栓间距
l2
鞍座质量
/kg
增加100mm高度
增加的质量/kg
3000
786
250
1940
405
34
4.4
4.4.1
材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。材料为16MnR。
尺寸表如下
表4.2 人孔标准尺寸表
密封面型式
PN/
Mpa
DN
dw×s
d
D
D1
H1
H2
总质量
kg
突面
2.5
450
480×12
450
670
600
已解密_空气缓冲罐设计注意事项
无保温空气缓冲罐设计注意事项
无保温空气缓冲罐设计注意事项
无保温空气缓冲罐设计注意事项
• 仪表风缓冲罐.dwg19.03.04《富海——标准 图框》（不含报建图框）改2.dwg
无保温仪表空气缓冲罐设计注意事项 以仪表风缓冲罐（V2802)为例 见C
1、工作温度、设计温度的确定 （考虑环境温度 的影响）工作温度（常温？环境温度？） 2、封头拼缝的无损检测（射线+表面） 3、如果主体材质为碳钢，接管材料的选择及冲 击（见下页GB/T150要求） 4、如果主体材料为Q345R、Q245R材料的选择及 冲击（见后续页） 5、20锻件、16Mn锻件的冲击问题，如本图纸中 的人孔法兰及人孔盖。（见后续页）
空气缓冲罐容积的确定(11.6)..
压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的确定王绍宇(中核第四研究设计工程有限公司，河北石家庄050021)【摘要】本文介绍了制药行业压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的计算公式，并结合实例对储气罐、稳压罐的容积计算方法、组合方式进行了讨论，同时对缓冲罐的气液分离效果及设备直径的确定给出了计算方法。
【关键词】压空缓冲罐、真空缓冲罐、气液分离。
压空缓冲罐和真空缓冲罐在化工、医药和机械加工等行业广泛使用，其作用是降低空气系统的压力波动，保证系统平稳、连续供气。
压空缓冲罐一般设置在空压机出口和用气点，设置在空压机出口的缓冲罐主要是为了降低空压机出口压力的脉动及分离压缩空气中的水。
对于往复式压缩机，空压机出口空气缓冲罐的容积一般取空压机每分钟流量（Nm3/min）的10%左右[1]，而对于离心式或螺杆式离心机，由于其排气口气压比较稳定，空气缓冲罐的作用主要是分离冷凝水，其尺寸及容积按照分离冷凝水的要求确定；而设置在用气点的空气缓冲罐，其作用是调节用气负荷，降低不同用气点由于用气量变化而引起的系统压力波动，保证生产装置的正常运行；真空缓冲罐的作用是分离气体中的水分及稳定系统压力，一般设置在真空泵入口。
本文根据压空缓冲罐和真空缓冲罐的功能及使用要求，通过分析计算，给出确定压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的计算方法。
1. 气体缓冲罐的计算模型对于常温、低压的压空系统，可以用理想气体状态方程PV=nRT描述气体的体积、压力的变化。
缓冲罐向用户供气，缓冲罐内空气的质量减少、压力降低，此过程存在如下的微分方程式[2]：Vd P=RTdn（1）式中：V：空气缓冲罐体积，m3；P：系统压力(绝压)，Pa；n：系统内空气的摩尔数；T：系统温度，K。
摩尔数的减少和抽气速度之间存在如下微分方程式：PQd τ=RTdn (2) 式中：Q ：抽气速率，m 3/min ；τ：抽气时间，min 。
将式2带入式1，得：d τ=QPVdp （3） 根据上述的式1、2和3，分别对压空缓冲罐和真空缓冲罐的容积及供气时间进行分析。
16MnR液氧平衡罐设计
工件焊前必须进行清理，去除表面的锈渍，油污和工件表面的毛刺。焊前清理能够有效的防止焊接过程中产生的气孔、夹杂等焊接缺陷的形成。
（3）板材的切割
火焰切割通常称为气割，它是利用可燃气体与氧气混合燃烧产生的火焰流，将被切割的金属材料加热到其燃烧温度，然后喷射高速氧流，使割缝处被加热到燃点的金属发生剧烈燃烧，并吹除掉燃烧后产生的氧化物，从而把金属分开来。
3.2
12
8
58
5.0
b
气相平衡口
80
89B
200
160
18
8
M16
24
105
3.2
12
8
58
5.0
c
气相口
80
89B
200
160
18
8
M16
24
105
3.2
12
8
58
5.0
d
出液口
80
89B
200
160
18
8
M16
24
105
3.2
12
8
58
5.0
e
进液口
80
89B
200
160
18
8
M16
24
105
查《压力容器相关知识》,表5-3知，
4.5.2在鞍座边角处
查《压力容器相关知识》,表5-3知，
4.5.3鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力
当 ,根据《压力容器相关知识》式5-29
4.5.4周向应力校核
根据JB/T 4731-2005中7.3.4.3进行校核
由于
所以
故均满足强度要求
4.6
化学氧气呼吸器生氧罐的设计
考虑到生氧剂性能稳定性 、 原料的差异情况 ,取 装药量为 3 300 g。 3 ) 以装药量 3 300 g,按生氧量和氧消耗量计算 防护时间 : 22. 4mA b O r O u (3) t= 32 y 22. 4 × 3 300 × 0. 26 × 0. 92 × 0. 62 t= = 268 m in 32 × 1. 28 可以看出 ,装药量为 3 300 g完全能达到呼吸器 的设计要求 。 3. 2 根据装药量计算生氧罐的尺寸 生氧药罐的形状为圆柱体 , 生氧剂是 KO2 , 片 状 , 相对密度为 0. 64 ～ 0. 66 g /mL , 有效氧含量为 [5] 26% ～27% ,装药量为 3 300 g 。 1 ) 根据装药量计算生氧剂的体积 :
2 生氧罐结构设计
生氧罐的设计有两个基本原则 : ① 在额定的防 护时间内 , 满足其防护性能要求 ; ②所需的生氧剂 少 ,罐体体积尽量小 。这样不仅能降低生产成本 ,而 且也减轻了质量 ,使人佩戴时感到舒适 。 生氧罐需要达到的设计要求如下 : 1 ) 防护时间 在呼吸量 30 L /m in ( 25 ℃) , 呼 吸频率 20 次 /m in的情况下 ,防护时间 240 m in;
参考文献 :
[ 1 ] 张志强 . 化学氧自救器结构与防护性能的关系 [ J ]. 矿业
安全与环保 , 1994 ( 4 ) : 46 - 47.
[ 2 ] 施申忠 ,张志强 . 化学氧自救器装药量的计算 [ J ]. 煤矿
安全 , 2002 (12) : 34 - 36.
[ 3 ] M T 425 —1995,隔绝式化学氧气自救器 [ S ]. [ 4 ] M T 867 —2000,隔绝式正压氧气呼吸器 [ S ]. [ 5 ] M T 427 —1995,超氧化钾片状生氧剂技术条件 [ S ].
氧气充装站设计规范2009
根据面积多少和具体条件配备二氧化碳、“干粉”等灭火器材，应符合现行国家标准《灭火
器配置设计规范》GB50140 的规定。
6
采暖和通风
6.0.1、制氧站房、灌氧站房、氧气压缩机间、氧气储罐间、液氧储罐间、氢气瓶间、液氧 系统和氧气汇流排间等，严禁用明火或电热散热器采暖。 6.0.2、采用集中采暖时，室内采暖计算温度应符合下列规定：
4、电气及仪表
4.0.1、氧气站、供氧站的供电，应按现行国家标准《供配电系统设计规范》 GB50052 规定 的负荷分级，除中断供气将造成较大损失者外，宜为三级负荷。 4.0.2、氧气站、供氧站的照明，除中断供气将造成较大损失者外，可不设继续工作用的事 故照明。仪表集中处宜设局部照明。
4.0.3、积聚液氧、液空的各类设备、氧气压缩机、氧气灌充台和氧气管道均应设导除静电 的接地装置，接地电阻不应大于 10Ω。 4.0.4 制氧间、主厂房、氧气压缩机间、氧气灌瓶间、液氧系统、氧气汇流排间和室外空分 装置、氧气贮罐、液氧贮罐等应设防雷接地装置，其防雷接地最大冲击电阻为 30Ω。并应 符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057 的规定。
50
50
室外变、配电站（35～500kv 且每台变
压器为 10000KVA 以上）以及总油量超
25
过 5t 的总降压站
20
25
30
厂外铁路线中心线
25
25
厂内铁路线中心线
20
20
厂外道路（路边）
15
15
厂内道路
主要
10
10
（路 边）
次要
5
5
电力架空线
1.5 倍电杆高度
1.5 倍电杆高度
注：① 防火间距应按相邻建筑物或构筑物等的外墙、外壁、外缘的最近距离计算。
60万吨年电石工程压缩空气缓冲罐技术条件
4.另附简图。
5.罐体附件：安全阀、人孔、排水阀、压力表、温度计、排水口阀门、排水口管道等由供货商自配。
设备设计接管条件表
编号
11001-DD-AB-1-T1
编制
可研□基础设计□施工图□
校核
共3页第3页
审核
提出专业
工艺安装
日期
2011年6月17日
项目名称
内件
操作温度
℃
40
衬里材料
厚度：mm
腐蚀介质
含量 无
保温材料
容重：kg/m3，
厚度：mm
衬里要求
内防腐材料
保温要求
无
外防腐材料
防腐要求
常规
说明：
1.如遇带搅拌器的设备应增加如下项目：
搅拌器规格尺寸与容器间相对关系简图，搅拌器介质、电动机功率、轴转数、轴功率、运转要求等。
2.如遇带夹套的设备应增加如下项目：
3.接管长度有特殊要求者，在备注栏内标明。
4.可附简图或另附简图。
5.接管法兰标准：HG20592-2009B系列
6.V-101气体进出口DN250；V-102、V-103气体进出口DN150. V-104、V-105气体进出口DN80
简图：
60万吨/年电石工程20m3压缩空气缓冲罐技术条件
60m3压缩空气缓冲罐、氮气缓冲罐1m3压缩空气缓冲罐、氮气缓冲罐
容器类设备设计
条件表
编号
11001-DD-AB-1-T1
编制
可研□基础设计□施工图□
校核
共3页第1页
审核
提出专业
工艺安装
日期
2011年6月17日
氧气站设计规范
氧气站设计规范GB 50030一91第一章总则第1.0.1条为使氧气站(含气化站房、汇流排间)的设计，遵循国家基本建设的方针政策，充分利用现有空气分离(以下简称“空分”产品资源，坚持综合利用，节约能源，保护环境，统筹兼顾，集中生产，协作供应，做到安全第一，技术先进，经济合理，特制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于下列新建、改建、扩建的工程：一、单机产氧量不大于300m3/h或高压、中压流程的，用深度冷冻空气分离法生产氧、氮等空分气态或液态产品的氧气站设计；二、氧、氮等空分液态产品气化站房的设计；三、氧、氮等空分气态产品用户的汇流排间的设计；四、厂区和车间气态氧、氮等管道的设计。
第1.0.3条扩建或改建的氧气站、气化站房、汇流排间和管道的设计，必须充分利用原有的建筑物、构筑物、设备和管道。
第1.0.4条制氧站房、灌氧站房或压氧站房、液氧气化站房、氧气汇流排间、氧气瓶库的火灾危险性类别，应为“乙”类；加工处理、贮存或输送惰性气体的各类站房或库房，以及汇流排间的火灾危险性，应为“戊”类；使用氢气净化空分产品的催化反应炉，以及氢气瓶存放部分的火灾危险性，应为“甲”类。
第1.0.5条氧气站、气化站房、汇流排间以及管道的设计，除应符合本规范的规定外，并应符合现行的有关国家标准、规范的规定。
第二章氧气站的布置第2.0.1条氧气站、气化站房、汇流排间的布置，应按下列要求，经技术经济方案比较确定：一、宜靠近最大用户处；二、有扩建的可能性；三、有较好的自然通风和采光；四、有噪声和振动机组的氧气站有关建筑，对有噪声、振动防护要求的其他建筑之间的防护间距，应按现行的国家标准《工业企业总平面设计规范》的规定执行。
第2.0.2条空分设备的吸风口应位于空气洁净处，并应位于乙炔站(厂)及电石渣堆或其他烃类等杂质及固体尘埃散发源的全年最小频率风向的下风侧。
吸风口的高度，应高出制氧站房屋檐1m以上。
吸风口与乙炔站(厂)及电石渣堆等杂质散发源之间的最小水平间距，应符合表2.0.2-1的要求，当不能满足表2.0.2-1的要求时，应符合表2.0.2-2的要求。
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“化工设备机械基础课程设计”包括设计计算和机械制图。通过将“化工设备机械基础”与“化工原理课程设计”有机地结合起来，形成了“化工单元过程及设备设计”综合实践教学体系，提高学生查阅资料、理论计算、工程制图、数据处理、化工设备设计说明书写作等方面的能力。
2.6
缓冲罐主要用于各种系统中缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳，其原理是通过压缩罐内压缩空气来实现，被广泛应用于供水设备和中央空调系统等，结构有隔膜式缓冲罐和气囊式两种，缓冲罐被广泛应用于中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备中，其缓冲系统压力波动，消除水锤起到稳压卸荷的作用，在系统内水压轻微变化时，缓冲罐气囊的自动膨胀收缩会对水压的变化有一定缓冲作用，能保证系统的水压稳定，水泵不会因压力的改变而频繁的开启。
壁厚：
㎜
钢板厚度负偏差 ,查材料腐蚀手册得50℃下氧气对钢板的腐蚀速率小于0.05㎜/年，所以双面腐蚀取腐蚀裕量 ㎜。
所以设计厚度为： ㎜
圆整后取名义厚度15㎜。
3.3.3
标准椭圆形封头a:b=2:1
封头计算公式 ：
（3.2）
则 mm
故 圆整后取 确定选用 厚的16MnR钢板制作封头。
3.3.4
水压试验，液体的温度不得低于5℃；
因为的知识有限，所做出的设计存在许多缺点和不足，请老师做出批评和指正。
参考文献
[1]董大勤等，《化工设备机械基础》第六版，化工工业出版社
[2]蔡纪宁等，化工设备机械基础设计课程设计指导书，化工工业出版社
[3]柴诚敬等，化工原理（第二版），高等教育出版社
2.2
给定温度50℃。
2.3
介质为氧气,无色无味,无毒无爆炸危害气体，在标准状况下，氧气的密度是1.429g/L，比空气略大（空气的密度是1.293g/L）。它不易溶于水，1L升水中只能溶解约30mL氧气。
2.4
正常情况为1.2Mpa。
2.5
最高使用温度：T=50℃
公称直径：DN=3000mm
筒体长度：L=4500mm
设计时要有一个明确的思路，要考虑多种因素包括环境条件和介质的性质等再选择合适的设计参数，对罐体的材料和结构确定之后还要进行一系列校核计算，包括筒体、封头的应力校核。校核合格之后才能确定所选设备型符合要求。
通过这次设计对我们独自解决问题的能力也有所提高。在整个过程中，我们团队查阅了相关书籍及文献，取其相关知识要点应用到此次设计中，而且其中有很多相关设备选取标准以可直接选取，这样设计出来的设备更加符合要求。在设计的最后附有CAD设备图，在绘图个的整过程中，我对制图软件的操作更加熟悉。
设计要求
参数
设计压力
1.2Mpa
设计温度
50℃
储存物料
氧气
3.3.2
查《压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢》得16MnR的密度为7.85t/m3，熔点为1430℃，许用应力 列于下表：
表3.1 16MnR许用应力
钢号
板厚/㎜
在下列温度（℃）下的许用应力/ Mpa
≤20
100
150
200
250
300
16MnR
试验方法：试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中，应保持容器外表面的干燥。试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min。然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验。
水压试验时的压力
榫面法兰的各部件尺寸可查表得
连接螺栓为M24共24个，材料由表14—6查得为螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mn。
4.2
人孔的作用：为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷。
人孔的结构：既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，也有安置与启闭端盖所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。
6～16
170
44
16～36
163
163
163
159
147
134
36～60
157
157
157
150
138
125
>60～100
153
153
150
141
128
116
圆筒的计算压力为1.2 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤。取许用应力为163 Mpa。
（这段我真不知道怎么表达。望你作出满意的修改）
3
3.1
本设计采用16MnR钢板制作罐体、封头，选用带加强板的角钢作支腿。
3.2
筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。封头的结构设计为椭圆形封头。
3.3
3.3.1
表3.3.1设计参数
尺寸表如下
表4.2 人孔标准尺寸表
密封面型式
PN/
Mpa
DN
dw×s
d
D
D1
H1
H2
总质量
kg
突面
2.5
450
480×12
450
670
600
320
214
256
4.3
查得公称直径为3000mm的容器选择轻型(A),120°包角、焊制、六筋、带垫板，高度为250mm的鞍座，允许载荷Q786kN>627.765kN,为使封头对鞍座处的圆筒起加强作用，可取 ，则选A=700mm。左鞍座标记为JB/T4712-1992 鞍座 A3000-F.右鞍座标记为JB/T4712-1992 鞍座 A3000-S.
水压试验的应力校核：
水压试验时的应力
水压试验时的许用应力为
故筒体满足水压试验时的强度要求。
4
4.1
根据本设计使用的介质，设计压力，设计温度，公称直径确定，法兰的结构形式为衬环榫密封面乙型平焊法兰中的榫面法兰
法兰C—T 3000—1.6 JB/T 4702—2000
采用Q345R板材应按公称压力为1.6MPa来查取它的尺寸，由于操作压力不高，由表14—1，采用榫面密封面，垫片材料选用石棉橡胶板，从表14—3查得垫片宽度为14mm。
表4.4.1接管最小壁厚要求
接管公称直径
/mm
57
76
65
89
最小壁厚/mm
5.0
6.0
因此热轧无缝钢管的尺寸为φ89×12mm。 钢管理论重量为22.79㎏/m。取接管伸出长度为150mm。
管法兰的选择：根据平焊法兰适用的压力范围较低（PN<4.0Mpa）,选择突面板式平焊管法兰，标记为：HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5,其中D=190,管法兰材料钢号（标准号）:20（GB711）。根据（欧洲体系）钢制管法兰、垫片、垫片、紧固件选配表（HG20614-1997）选择：垫片型式为石棉橡胶板垫片(尚无标准号)，密封面型式为突面，密封面表面为密纹水线，紧固件型式为六角螺栓双头螺柱全螺纹螺柱。
结构：接管伸进设备内切成45 ，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损与腐蚀。
接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考上虑述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般情况下，管壁厚不宜小于壳厚的一半体壁，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。
4.4.2
氧气为较干净的物料,易透光,不会出现严重的堵塞现象所以选用反射式玻璃板液面计，标准号HG21590-95，法兰形式及其代号C型（长颈对焊突面管法兰HG20617-97）,液面计型号R型公称压力PN4.0,使用温度0～250℃。
5
6
通过这次参赛设计，让我们对化工设备机械基础这门课有了进一步的认识。这次设计也是对这门课程的一个总结，对化工机械知识的应用。
1
《化工设备机械基础》是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课，本课程是以掌握中、低压压力容器的设计为目的，以一系列技术法规、设计规定、材料和零部件标准为依托，讲解材料、机械、结构方面的基础知识。其任务是使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。
人孔标准HG21524-95规定PN≥1.0Mpa时只能用带颈平焊法兰人孔或带颈对焊法兰人孔。
容器上开设人孔规定当Di>1000时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好是圆形的，人孔公称直径最小尺寸为φ400㎜。
综合考虑选择水平吊盖带颈对焊法兰人孔（HG21524-95）,公称压力PN2.5、公称直径DN450、H1=320、RF型密封面、采用Ⅵ类20R材料、垫片采用外环材料为低碳钢、金属带为0Cr19Ni9、非金属带为柔性石墨、C型缠绕垫。
2
2.1
变压吸附是利用气体在不同的压力下在吸附剂上的吸附能力不同，对空气中各种气体进行分离的一种非低温空气分离技术。空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。
当缓冲罐用于系统中时，由于系统压力比预充气体的压力，所以会有一部分工作介质进入罐体内，直到达到新的平衡，当系统压力再度升高，系统压力再次大于预充气体的压力，又会有一部分介质进入罐体内，气体被压缩压力升高，当升高到跟系统压力一致时，介质停止进入，反之，当系统压力下降，系统内介质压力低于罐体间的气体压力，管内的水会被气体挤出补充到系统内，使系统压力升高，直到系统工作介质跟罐体间的气体压力相等，维持动态的平衡。
学生在完成化工工艺设计的基础上，进行典型设备的机械设计，牢固掌握理论知识，参考各类标准，根据老师的指导意见规范完成作品。