化工设备基础课程设计

化工设备基础课程设计

第一章设计方案的确定 (1)

1.1 液氨储罐选型 (1)

1.2 液氨储罐选材 (2)

第二章储罐的工艺设计 (2)

2.1 筒体壁厚设计 (2)

2.2 筒体封头设计 (3)

2.3 校核罐体及封头的水压试验强度 (4)

2.4 人孔设计 (4)

2.5 人孔补强 (5)

2.6 接口管 (5)

2.6.1 液氨进料管 (5)

2.6.2 液氨出料管 (6)

2.6.3 排污管 (6)

2.6.4 液面计接管 (6)

2.6.5 放空接口管 (6)

2.7 鞍座 (6)

2.7.1 罐体质量 (7)

2.7.2 封头质量 (7)

2.7.3 液氨质量 (7)

2.7.4 附件质量 (7)

第三章设备总装配图 (8)

3.1 设备总装配图 (8)

3.2 储罐技术要求： (8)

3.3 设计技术特性表 (9)

第四章设计总结 (9)

参考文献 (10)

第一章设计方案的确定

1.1 液氨储罐选型

工业的压力容器种类很多，按形状主要分以下几类：（1）方型或矩形容器（2）球型容器（3）圆筒型容器。本设计采用圆筒型容器，方型或矩形容器虽制造简单，但承压能力差，四角的边缘应力较大，容易失效且封头设计较厚，故不选用。球型容器，虽单位容积所用的材料最少且受力最佳，承载力好，但对中小型储罐来说安装内件不方便，制造难度较大，成本相对较高，不选用。而圆筒型容器，制造容易，选用适当的长径比之后，安装、检修方便，承载能力较好。因此本设计采用圆筒型容器。

1.2 液氨储罐选材

储罐的经济性与实用性重要方面就是材料的选择。根据实际条件，本设计

采用16MnR，主要有几下方面原因：（1）容器的使用条件，如温度、压力等。当容器温度低于0℃时，不得选用Q235系列的钢板，因其塑性变脆。虽20R的碳素钢满足，但其制造要求较高且强度底。而16MnR在常温-40℃—200℃下，具有良好的力学性能和足够的强度。（2）综合经济市场调查（2009年）20R 碳素钢价格：2600元/吨，低合金钢16MnR价格：2680元/吨，两者价格相差不大，但16MnR制造的储罐比碳素钢的质量轻1/3，同时减少了壁厚。

综上所述，本设计用钢选用16MnR。

第二章 储罐的工艺设计

2.1 筒体壁厚设计

采用内径Di=2200mm ，储罐长度L （不包含封头）=5000mm 的工艺尺寸。其长径之比L/Di=2.27，满足一般卧式容器长径比在2—6的范围之内[1]。本设计采用50℃设计温度，这时氨的饱和蒸汽压为 2.07MPa [2]

。

P 表压=P 绝对大气压-P 大气压=2.07-0.10103=1.969 Mpa

储罐上安装安全阀 故P=1.969⨯1.1=2.16 Mpa 设计壁厚公式：

c PD t

i d

2

]

[2+

=

σδ

其上式中相关参数如表2-1：

116

.211632+-⨯⨯=δ

d

=15.67mm 由表3-13[3]

查得：C 1=0.8mm δ

d

=15.67+0.8=16.47mm

圆整后

δ

n

=18mm 故筒壁用18mm 的16MnR 钢板制

2.2 筒体封头设计

从工艺操作要求考虑，对封头没有特殊要求。从定性角度分析可知：平板封头四角处在较大边缘应力且厚度较大，故不采用；半球形封头受力最好、壁厚最薄、重量轻，但深度大，制造较难，中、低压设备不宜选用；蝶形封头母线曲率不连续，存在局部应力，受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头已系列化，制造容易，受力比蝶形好，故选用此封头。

设计壁厚

δ

n

： []

P

t

i

d

PD 5.02-=

ϕσδ

其中ϕ=1 δ

d

=16.43mm

圆整之后

δ

n

=18mm

考虑减少材料间的线性膨胀系数，故采用18mm 厚16MnR 钢板制造的

标准椭圆形封头。

2.3 校核罐体及封头的水压试验强度

由水压实验公式： ()σϕ

σσσS

e

i

T

t e D p 96

.02≤+=

MPa P p

T

7.216.225.125.1=⨯=⨯=

mm e

2.168.118=-=σ

MPa S

325=σ

MPa s 5.2929.032596.0=⨯=σ ()MPa 7.1841

2.1622.1622007.2=⨯⨯+⨯=

T σ

可见 ：

σσ

S 96.0

所以满足水压试验，强度足够。

2.4 人孔设计

根据储罐的设计温度、工作压力、材质及使用要求等条件，选用公称压力PN=2.5Mpa 的水平吊盖带颈对焊法兰人孔，其公称直径选定为DN=450mm 。采用榫槽密封面（T.G ）型和石棉橡胶板垫片（A.G ）。人孔各零件名称、材质及尺寸见表2-2，结构见1-1图。该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记： 人孔TG Ⅷ(A.G) 450-2.5 HG21524-95 [4]