丙烯储罐毕业设计

1、绪论

1.1 任务说明

设计一个容积为50m³的丙烯储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

1.2 丙烯的性质

常温为气体，不易溶于水，易溶于非极性或弱性有机溶剂苯、乙醚。

2、设计参数的确定

表1 设计参数表

2.1 筒体材料的选择

根据丙烯的特性，查GB150-1998选择Q345R。Q345R是压力容器专用钢，适用范围：用于介质具有一定腐蚀性,壁厚较大（16mm

）的

压力容器。钢板标准GB6645和“关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见”。根据GB713-2008中规定，厚度允许偏差按GB/T709的B 类偏差取0.3mm 。

2.2 钢管材料的选择

根据JB/T4731,钢管的材料选用20号钢，根据GB8163，其许用应力Mpa t 1.150][=σ

3、压力容器结构设计

3.1筒体公称直径计算

筒体的公称直径i D 有标准选择，而它的长度L 可以根据容积要求来决定。

根据公式 23i 50m 4

D L π

= 取 L/D=4

将L/D=4代入得：i 2520D mm = 圆整后，i 2600mm D =

3.2 封头结构设计

查GB/T 25198-2010《压力容器封头》得：封头型号采用EHA 型，即标准椭圆封头，并以内径为标准。

表2 封头参数

查JB/T 4746-2002《钢制压力容器用封头》，由表B 、2 EHA 椭圆形封头质量得：m=1064.2kg 。

3.3筒体长度计算

根据 g 2?/0.9V V V +=筒封

2

i 2.512100/0.94

D L +⨯=π

得：

9.4m L

=筒

圆整后取9.5m

i

9500 3.62600

L

D

=≈ 在3-6之间 2

3

49.96m 4g

V D L π

=

≈筒

筒 3

254.98m V V +≈筒封

故计算容积为54.98m ³

3.4 计算压力c

p

查《压力容器介质手册》可得丙烯在50℃下的密度为457.6

3

g

m

则：液柱静压力: 1P =457.69.81 2.60.0116596M gh Pa ρ=⨯⨯=

1/0.015696/2.160.73%5%P P ==<, 故液柱静压力可以忽略，设计压力可取计算压力 即：c P P 2.16MPa ==

3.5 筒体壁厚计算

该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为 1.0φ=。腐蚀余量

21C mm =，钢板厚度负偏差10.3C =。

假设圆筒厚度在6-16mm 之间，查GB150-1998中表4-1，可得 50°C 下Q345R 的许用应力为189MP 。

由中径公式2[]c i

t c

p D p δσφ=

-可得

筒体的计算厚度为：=14.942528mm 2[]c i

t c

p D p δσφ=

-

筒体的设计厚度为：d 2=15.94mm C δδ=+ 筒体的名义厚度为：12+16.24n C C mm δδ=+=。 由于工程上一般用厚度为偶数的板材， 所以圆整后取名义厚度 ：n 18mm δ= 筒体的有效厚度为：e 1216.7n C C mm δδ=--=。 设计温度下允许最大工作压力：

[][]()

t

e w i e 2 2.17+P MPa D δσφ

δ=

≈ 3.6 封头壁厚计算

由于采用的标准椭圆封头，所以

4i i D H =

即，封头形状系数

2

1

2162i i D K h ⎡⎤⎛⎫⎢⎥=+= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦

， 由椭圆厚度计算公式可得：

封头的计算厚度为：

14.92[]0.5c i

t

c

KP D mm P δδφ=

≈- 封头的设计厚度为：

d 215.9mm C δδ=+≈

封头的名义厚度为：

12+16.2n C C mm δδ=+≈

圆整后取名义厚度n 18mm δ=

封头的有效厚度为：e 1216.7n C C mm δδ=--=

设计温度下允许最大工作压力：

[][]t

e w 2 2.38570.5i i

P MPa KD δσφδ=

≈+

3.7 人孔选择

查HG/T 21518-2005《水平盖带劲对焊法兰人孔》，表3-3，选择公称压力为2.5MPa 的MFM 型人孔，其尺寸如下：

3.8 安全附件选择

储罐上配有压力表、温度计、安全阀、液面计，参考公司设计图纸可知，其配置选择如下：

3.9 管口的设计

3.9.1储罐要开设排污口、出液口、温度计口、压力表口、液位计口、人孔、安全阀口、排空口、进液口、气相口，其分布如下图：

3.9.2查HG/T 20592-2009 《钢制管法兰》, 可选择其相对应的法兰如下：

表5 管口表

3.9.3根据各接口的大小查HG/T 20592-2009 《钢制管法兰》和HG/T20610-2009 《钢制管法兰用缠绕式垫片》，可选择其相对应的垫片及法兰尺寸。