液氨储罐的设计

化工设备机械基础课程设计题目：液氨贮罐的机械设计

班级：

学号：0708010213

姓名：陈剑

指导教师：崔岳峰

沈阳理工大学环境与化学工程学院

2010年11月

设计任务书

课题：液氨储罐的机械设计

设计内容：根据给定的工艺参数设计一台液氨储罐。

已知工艺参数：

最高使用温度：T=50℃

公称直径：DN=3000mm

筒体长度：L=4500mm

具体内容包括：

（1）筒体材料的选择

（2）储罐的结构和尺寸

（3）罐的制造施工（焊接焊缝）

（4）零部件的型号、位置和接口

（5）相关校核计算

设计人：陈剑

学号：0708010213

下达时间：2010年11月19日

完成时间：2010年12月24日

目录

前言 1

1液氨储罐的设计背景 2

2液氨储罐的分类和选型 3

2.1 储罐的分类 3

2.2 储罐的选型 3

3 材料用钢的选取 4

3.1容器用钢 4

3.2附件用钢 4

4工艺尺寸的确定 5

4.1储罐的体积 5

5工艺计算 6

5.1筒体壁厚的计算 6

5.2封头壁厚的计算6

5.3水压试验7

5.4支座7

5.4.1支座的选取7

5.4.2鞍座的计算7

5.4.3安装高度9

5.5人孔的选取9

5.6人孔补强9

5.6.1人孔补强的计算9

5.6.2 不需补强的最大开孔直径11

5.7接口管12

5.7.1液氨进料管12

5.7.2液氨出料管12

5.7.3排污管12

5.7.4液面计接管12

5.7.5放空接口管13

5.7.6安装阀接口管13

6参数校核14

6.1筒体轴向应力校核14

6.1.1 筒体轴向弯矩的计算14

6.1.2筒体轴向应力的计算14

6.2 筒体和封头切向应力的校核15

6.2.1筒体切向应力的计算15

6.2.2封头切向应力的计算16

6.3筒体环向应力的计算与校核16

6.3.1环向应力的计算16

6.3.2环向应力校核17

6.4鞍座有效断面平均压力17

7总结18

8设计结果一览表19

9液氨储罐化工设计图20

参考文献21

前言

本学期在学习完化工设备机械基础理论课同时，老师下设了关于化工设备机械基础的课程设计-液氨储罐的机械设计，让我们学好理论知识的同时让我们懂得如何将学到的理论知识运用到实际生产中去，懂得如何综合考虑实际问题。

本次设计是关于液氨储罐的设计，在老师给定的相关条件下，充分利用课堂上学到的理论知识发散思维、扩宽视野使之能更好的联系实际的生产，在实际的操作中我们应考虑的问题非常多，比如说：液氨的一些性质、容器的受压情况、操作的压力、操作的温度等等。充分考虑上述条件的同时设计出符合标准的液氨储罐。这样不仅使我们所学的理论知识的到进一步的提高，也使我们可以了解到更多的实际生产中应该注意的问题，使我们收益匪浅。

通过这次课程设计是我深刻了解到理论知识与实际应用的差别，让我们学到了很多东西比如：如何联系实际考虑问题，分析问题，解决问题。考虑到经济上的问题去解决问题。使我们学到很多有用的东西。

1液氨储罐的设计背景

化学工业和其它流程工业的生产都离不开容器。所有的化工设备的壳体都是一种容器，容器的应用遍及各行各业，诸如航空、航海、机械制造、轻工、动力等行业。然而化工容器又有其本身特点，不仅要适

应化学工艺过程所要求的压力和温度条件，还要承受化学介质的作用，要能长期的安全工作且保证良好的密封。因此在容器的设计中应综合考虑个方面的因素，使之达到最优。

液氨主要用于生产硝酸、尿素和其它化学肥料，还可用作医药和农药的原料。在国防工业中用于制造火箭、导弹的推进剂，可用作有机化工产品的氨化原料，还可用作冷冻剂，将氨进行分解，分解成氢氮混合气体这种混合气体是一种良好的保护气体，可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业以及需要保护气氛的其它工业和科学研究中。

为能够进行连续的生产，需要有储存液氨的容器，因此设计液氨贮罐是制造贮罐的必备步骤，是化工生产能够顺利进行的前提。

2液氨储罐的分类和选型

2.1 储罐的分类

储罐按其形式可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。

按其承压性质和能力可分为内压和外压，内压容器又可分为常压、低压、中压、高压、超高压等五类。

根据使用时候的壁温，可分为常温容器、高温容器、中温容器和低温容器。

按其结构材料分类，容器有金属制的和非金属制的两类。

按其反应情况可分为反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容器

（S）、储存压力容器（C）等。

2.2 储罐的选型

在本设计中经初步计算设计体积较小（约为35—40 m3）且工作压力较小

（p0=2.125MPa），因此可采用卧式圆筒形容器（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），方形和矩形容器大多只在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力较强且节省材料，但制造较难和安装内件不方便，一般不使用。立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，综合上诉考虑本设计选用圆筒形卧式容器。

3 材料用钢的选取

3.1 容器用钢

压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大，制造压力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。