30m3液化石油气储罐设计

课程设计任务书m液化石油气储罐设计题目：303管口条件：液相进口管DN50；液相出口管DN50；安全阀接口DN80；压力表接口DN25；气相管DN50；放气管DN50；排污管DN50。

液位计接口和人孔按需设置。

设计计算说明书1. 储存物料性质1.1物料的物理及化学特性1.2 物料储存方式常温常压保存，不加保温层。

2. 压力容器类别的确定储存物料液氯为高度危害液体，工作压力为 1.303MPa ，储罐属低压容器。

PV ≧0.2MPa.3m ,根据《压力容器安全技术监察规程》］［2，所以设计储罐为第三类容器。

3.1储罐筒体公称直径和筒体长度的确定公称容积g V ＝303m ，则 4πi D L ＝30。

L D i ＝31计算，得 i D ＝2.335m ，L ＝7.006.。

取D=2.3m,此时11][查表，得封头容积1V ＝2×1.7588＝3.517 3m ，直边段长度为40mm 。

计算筒体容积2V ＝4824.267588.1230=⨯-3m ，4824.26412=L D ，解得mm L 3772.61=。

取筒体长度为6.4m 。

10.307588.124.63.24V 2=⨯+⨯=）（真π此时5%.3%0100%)/303010.30(/)(≤=⨯-=-V V V 真,所以合适，画图发现比例也合适。

最后确定公称直径为2300mm ，筒体长度为6400mm 。

3.2封头结构型式尺寸的确定公称直径DN ＝i D ＝2300mm ，封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，且中低压容器经常采用的封头型式是标准椭圆形封头，根据JB ／T4746－11][2002，选用封头标准号为EHA 2300×11－16MnR 。

公称直径DN ＝2300mm ，总深度H ＝615mm ，内表面积A ＝60233 2mm ，容积V ＝1.75883m3.3 物料进出口管及人孔等各种管口的布置所需管口：液氯进口管、液氯出口管、液位计接口、安全阀接口、进气管、放气管、人孔、一侧椭球型封头上还有两个液位计接管。

为了部管方便选择集中部管。

人孔放在一侧，管放在一侧。

由于筒体长为6400，选择两个人孔就可以。

4. 受压壳体厚度设计及其校核 4.1 设计温度的确定设计温度不得低于远近金属在工作状态可能达到的最高温度］［11。

储罐工作温度为－20～50℃。

故设计温度取50 ℃。

4.2 设计压力的确定工作压力w p ＝1.893 MPa 。

设计储罐装有安全阀，安全阀的开启压力取1.05倍的工作压力1.37 MPa 。

（装有安全阀的容器，一般取设计压力p ＝（1.05～1.10）1][wp ）设计压力p ＝2.05 MPa4.3 壳体材料的选择普通低合金钢的屈服极限比碳素钢的高出许多，采用这类钢材制造压力容器，可以显著减小设备重量、降低制造成本，同时给设备的运输和安装也带来很大的方便，故壳体材料选择16MnR 钢。

4.4 壳体A/B 类焊接接头的设计封头与圆筒连接属A 类焊缝，采用双面对接焊焊接接头形式。

接头坡口设计形式为X 形，100％无损检测］［］［14 13。

4.5 壳体厚度设计及其校核卧式容器不考虑液柱静压力，故计算压力c p ＝p ＝1.37MPa 。

20R 与16MnR 是常用的两种材料。

筒体假设在6～16 mm 厚度范围内，材料用16MnR 。

50℃下其许用应力 ][tσ＝163MPa 。

计算厚度 [][1]ctic p -2D p σδ=d式中， c p ――计算压力，MPa ；i D ――圆筒内直径，mm ；t ][σ――容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa ；φ――圆筒的焊接接头系数，φ＝1.0。

计算得 d δ＝14.55mm负偏差1C ＝0.3。

腐蚀裕量2C ＝2mm 。

厚度附加量21C C C +=＝2.3mm 。

名义厚度 n δ取17mm 即可，为不常用钢板。

名义厚度在假设范围之内，计算有效。

4.6 压力试验种类和试验压力的确定压力试验采用以水为试验介质的液压试验］［ 1 。

试验温度20 ℃。

试验压力tT ][][1.25p p σσ＝式中，][σ——容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa ；t][σ――容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa 。

本次试验压力 ＝T p 2.5 MPa4.7 压力试验校核压力试验前，校核圆筒应力 [1]s ee i T T 0.92)(D p φσδδσ≤+=式中 T σ――试验压力下圆筒的应力，MPa ； i D ――圆筒内直径，mm ； e δ――圆筒的有效厚度，mm ；s σ――圆筒材料在试验温度下的屈服点，MPa ； φ――圆筒的焊接接头系数。

设计容器T σ=210.46 MPa ＜s 0.9φσ＝292.5 MPa ，故校核合格。

4.8 卧式容器的应力校核筒体质量 ()()[]2i 2n i D -D 0.042-L 4δπρ+⨯⋅钢＝6168kg 封头质量 钢ρδ⨯⨯⨯n A 2＝1607.6 kg 容器总重包括筒体质量和封头质量，为7775.kg 充液质量 V ⨯水ρ＝30000 kg故，容器总质量 7775+30000＝37775 kg ，容器总重37775×9.8＝370200.88N将容器重量简化为沿容器轴线作用的均布载荷，则力学模型为以受均布载荷作用的简支梁。

合理布置支座且考虑容器稳定性，支座作用点距同侧梁端距离a=0.5i R ＝575mm 。

梁总长L=6400mm 。

计算，得 最大弯距m ax M ＝50940m N ⋅ 最大拉应力e2max e max 0.785D M 4pD δδσ+=＝91.76MPa,强度条件m ax σ＜t][σ＝163 MPa最大压应力 e2max min 0.785D M δσ=＝7.2 MPa ，系数A ＝e 0R 0.094δ＝0.001133。

查表，得[]140B cr ==σMPa 。

[]cr min σσ≤，符合稳定性条件。

综上，设计容器应力校核合格。

5. 零部件设计 5.1 支座的设计设计容器为卧式容器，采用鞍式支座］［7。

卧式容器一般采用双支座，一个固定式（F ），一个滑动式（S ）。

每个支座承受载荷Q ＝171.14kN 。

选取支座 JB ／T 4712.1－2007，支座 A 2100－FJB ／T 4712.1－2007，支座 A 2100－F5.2 人孔及接管法兰的设计压力容器开设检查孔的目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷以及拆装设备内部零部件。

一般当设备的公称直径超过900mm 时开设人孔。

设计容器人孔开设在筒体左侧。

选择人孔公称压力PN2.5MPa ，公称直径DN500mm ，高度1H ＝280mm ，A 型盖轴耳，RF 型密封面，Ⅲ型材料，其中等长双头螺柱采用35CrMoA,垫片材料采用聚四氟乙烯包覆垫］［］［15 8。

标记为：人孔 RF s-35CM (PMF T ⋅) A 500-4.0 人孔外径为530mm ，需要补强］［11。

补强圈厚度 n δ＝22 mm ，宽度为人孔外径的2倍d ＝1060 mm 。

人孔左侧外轮廓线距同侧焊缝距离n22n11d d d δδ+≥ 式中，1d ――筒体DN ；n1δ――筒体n δ；2d ――筒体DN ；n2δ――筒体n δ。

计算，人孔左侧外轮廓线距左侧焊缝距离d ≥330 mm ，故中心线距焊缝距离630mm 。

5.3 各物料进出管及检测仪表等接口管的外伸长度，接管内伸形式的确定及接管法兰的设计6. 液位计的设计 6.1 液位计选型采用磁性液位计。

标准号 HG ／T 21584－95 UZ 2.5M －1700－0.45 A F 321[]10C磁性液位计的特点：1.适用范围广、安装形式多样，适合任何介质的液位、界面的测量；2.集现场指示、远传变送、报警控制开关于一体，功能齐全；3.被测介质与指示结构完全隔离，密封性能好，防泄露，不受高、低温度剧变的影响，不需多组液位计的组合，适应高压、高温、腐蚀条件下的液位测量，可靠性高；4.全过程测量无盲区，双色指示、连续直观、醒目、测量范围大，观察方向可任意改变；5.耐振动性能好，能适应液位波动大的情况下工作；6.结构简单，方便安装，维护费用低。

6.2 液位计接口设计连接法兰：带颈对焊法兰，密封面型式：凸密封面，DN25 mm ，PN2.5 [8]MPa 。

7. C/D 类焊接接头设计接管与壳体连接属D C 类焊缝，采用搭接焊焊接接头形式，100％无损检测，进行磁粉检测］［］［14 13。

注:1,液化石油气属于易燃气体,高度危害需要进行焊后热处理。

2液化石油气属于易燃介质，容器为第三类压力容器，则需要进行气密性试验，压力等于一倍的设计压力，试验计算如水压试验计算一样，容器合格。

参考文献［1］ GB 150－1998 钢制压力容器. 北京: 中国标准出版社, 1998［2］ 国家质量技术监督局. 压力容器安全技术监察规程. 北京: 中国劳动社会保障出版社, 1999［3］ 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册（第二版）. 北京：化学工艺出版社, 1996［4］ 吴粤 主编. 压力容器安全技术手册. 北京: 机械工业出版社, 1999［5］ HG ／T20668-2000 化工设备设计文件编制规定. 国家石油和化学工业局发布,2001.06实施［6］ 全国化工设备设计技术中心站. 化工设备图样技术要求. 2000年11月 ［7］ JB ／T4712-2007 容器支座. 北京: 新华出版社, 2007 ［8］ HG 20592～20637-97 钢制管法兰 、垫片、紧固件.［9］JB4700～4707-2000. 压力容器法兰. 昆明: 云南科技出版社, 2000［10］HG／T21584-95 磁性液位计［11］JB／T4736-2002, JB／T4746-2002. 补强圈钢制压力容器用封头［12］HG／T20580～20585 钢制化工容器设计基础规定等六项标准［13］JB／T4730-2005 承压设备无损检测. 北京: 新华出版社, 2005［14］JB／T4709-2000 钢制压力容器焊接规程. 昆明: 云南科技出版社, 2000［15］HG／T21514～21535-2005 钢制人孔和手孔. 北京: 中国计划出版社, 2005［16］李世玉主编. 压力容器设计－工程师培训教程. 北京: 新华出版社, 2005结束两周的课程设计终于完了，对大学以来已修学科过程装备、工程制图等课程的复习，巩固了我们所学的知识，也让我们体会到了其中的乐趣。

这次课程设计不仅在学习上有所收获，也体会到了合作的快乐，互帮互助，还有老师的耐心辅导与指点，在这里我要感谢辛勤的刘老师和帮助过我的同学。