乙烯贮罐设计说明书

表 2：鞍式支座结构尺寸
公 称 直 DN 2000 径
腹板
2
14
b4 350
允 许 载 Q/kN 92 荷
l3
330
垫板
4 10
鞍座高 h 度
250
筋板 b2
190
e 80
l1
1420
b3
260
螺栓间距 l2
1260
底板
b1
220
1
16
垫板
3 弧长
12 2330
螺 孔 / 孔 D/l 长 鞍座质量 Kg
设计压力取最大工作压力的 1.1 倍，即 2.42MPa
三、设计温度：
工作温度为：40 设计温度取：35+5=40
四、主要元件材料选择：
筒体材料的选择： 根据 GB150-1998 表 4-1，选用筒体和封头材料为低合金钢 16MnR（钢材标准为 GB6654）。16MnR 适用范围：考虑有一定大气腐蚀，壁厚较大（）的压力容器。 鞍座材料的选择： 根据 JB/T4731,鞍座选用材料为 Q235-A
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图 1：鞍座安装位置
此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具
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有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面
的加强作用。因此，JB 4731 还规定当满足 A≤0.2L 时，最好使,即
取 A=500mm
综上有：A=500mm(A 为封头切线至封头焊缝间距离，L 为筒体和两封头的总长)
24/40 500
四、人孔
根据贮罐是在最大设计压力为 2.2MPa 的条件下工作，人孔标准应按公称压 力为 2.5MPa 的等级选取，本设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人 孔，该人孔结构有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度， 由吊钩吊住，不必将盖板取下。
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采用可拆的压出管将它用法兰固定在接口管内。罐体的接口管法兰用 HG 20592 法兰 SO31—2.2 RF 16MnR。与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连 接尺寸和厚度与 HG 20592 法兰 SO31—2.2 RF 16MnR 相同，但其内径为 25mm（见
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○1 罐体质量
的筒节，每米质量为 1194kg/m 所以 ○2 封头质量
。直边高度 h =50mm 的封头，其质量为 1052kg/m 所以
○3 充液的质量
由于液化乙烯密度小于水的密度 水的密度在 4 时最大，为 1000kg/ 贮罐容积：
，故可用水测试
,
○4 附件质量
由于筒体内经在以上，且考虑清洗、检修方便。本设计所选用的人孔筒节内 径=500mm 外径
补强圈内径 其厚度由下列公式计算：
考虑到罐体与人孔筒节均有一定的壁厚裕量，所以补强圈取 22mm 厚。
六、法兰选用
由于压力容器的最大设计压力为 2.2MPa，故可选用乙型平焊法兰或长颈对 焊法兰，但该容器的接口法兰直径均在 DN=2000mm 以下，故乙型平焊法兰可以 用轧制的长颈对焊法兰代替，以降低法兰的生产成本。
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第一章 设计参数的选择
一、设计要求与数据：
表 1：设计数据
序
项目
数值
单位
备注
号
1
名称
2
最大工作压力
3
工作温度
4
公称直径
5
筒体长度
6
容积
2.2 40 1600 3019 7.32
液化乙烯储罐 MPa
mm mm m3
7
贮存介质
8
其他要求
液化乙烯 100%无损检测
二、设计压力：
化工设备课程设计
乙烯贮罐设计说明书
院系：生命科学与食品工程学院 09 级 4 班
学号：
090604019
姓名:
杨灵
二〇一一年六月
化工设备设计乙烯贮罐使用说明书
目录
第一章 设计参数的选择 ..................................................... 2 一、设计要求与数据： ...................................................... 2 二、设计压力： .................................................................. 2 三、设计温度： .................................................................. 2 四、主要元件材料选择： .................................................. 2
该人孔标记为：HG 21524-95 人孔 TG V(AG)500-2.2
五、人孔补强确定
同于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。根据 GB150 中 8.3，当设计压力小于或等于 2.5MPa 时，在壳体上开孔，两相邻开孔中 心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于 89mm 时，接管厚 度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有 DN=500mm 的人孔需要补强。
本贮罐采用玻璃管液面计 BIW PN2.2， L=1400mm，HG5—227—80 两支。 与液面计相配的接口管尺寸为：，管法兰 HG 20592 法兰 SO12—2.2 RF 16MnR。 （5）放空管接口管
采用无缝钢管，管法兰 HG 20592 法兰 SO25—2.2 RF 16MnR。 （6）安全阀接口管
第二章 设备的结构设计 ..................................................... 3 一、罐体壁厚设计 .............................................................. 3 二、封头壁厚设计 .............................................................. 3 三、鞍座.............................................................................. 3 四、人孔.............................................................................. 5 五、人孔补强确定 .............................................................. 6 六、法兰选用 ...................................................................... 6 七、接口管.......................................................................... 6 八、设备总装备图 .............................................................. 7
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地脚螺栓的材料选择：
地脚螺栓选用符合
GB/T
700
规定的
Q235，Q235
的许用应力
bt
147MPa
第二章 设备的结构设计
一、罐体壁厚设计
根据所学知识对材料作分析可知，本设计贮罐选用 16MnR 制作罐体和封头。 设计壁厚： 式中：p 为表压（设计压力）： . (双面对接焊缝，100%探伤)，取, 代入公式为 圆整后，取厚的 16MnR 钢板制作罐体。
局部放大图），乙烯压出管的端部法兰（与液化乙烯输送管相连）采用 HG 20592 法兰 SO20—2.2 RF 16MnR.这些小管都不必补强，压出管伸入贮罐 1.9m. （3）排污管
贮罐在左端最底部安设排污管，管子规格：，管端焊有一与截止阀 J41W—16 相配的管法兰 HG 20592 法兰 SO50—2.2 RF 16MnR，排污管与罐体连接处焊有一 厚度为 10mm 的补强圈。 （4）液面计接管
人孔约 200kg，其它接口管总和按 300kg，所以附件总质量为 500kg 所以设备总质量：
每个鞍座只承受约 92kN 负荷，所以选用轻型带垫板包角为 120 的鞍座即： JB/T4712-92 鞍座 A2000-F; JB/T4712-92 鞍座 A2000-S
因为当外伸长度 A=0.207L 时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面 处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯 矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略 小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸 A 不超过 0.2L 值，为此中国现行标准 JB 4731《钢制卧式容器》规定 A≤0.2L=0.2（+2h），A 最大不超过 0.25L.否则由于容 器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。 由标准椭圆封头的性质及查表可得，其直边高度 h=40mm。 故 鞍座的安装位置如图所示：
二、封头壁厚设计
从工艺操作和定性分析可知：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、低压小设备不宜采用；碟形封头的深度可通过过度半径 加 以调节，但由于碟形封头母线曲率不连续，存在局部应力，故受力不如椭圆形封 头；标准椭圆形封头制造比较容易，受力状况比碟形封头好，故本设计可采用标 准椭圆形封头。 其壁厚按下列公式计算：
因钢板自身的性质决定，封头需并焊后冲压，考虑冲压减薄量，圆整后取 14mm 厚的 16MnR 钢板制作封头。 校核罐体与封头液压试验强度，由公式有：
.. 所以 液压试验满足强度要求。
三、鞍座
首先粗略计算鞍座负荷 贮罐总质量 其中为罐体质量，Kg；为封头质量，Kg；充液质量，Kg；为附件质量，Kg.
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七、接口管
本贮罐设有以下接口管 （1）进料管
采用无缝钢管。管的一端切成，伸入贮罐内少许。配用具有凸面密封的平焊 管法兰，法兰标记：HG 20592 法兰 SO50—2.2 RF 16MnR.
根据 GB150 中 8.3，当设计压力小于或等于 2.5MPa 时，在壳体上开孔，两 相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于 89mm 时，接管厚度满足要求，不另行补强，因此接管公称直径小于 80mm，故不用补 强。 （2）出料管
安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用的无缝钢管，管法兰 HG 20592 法兰 SO25—2.2 RF 16MnR。
八、设备总装备图
贮罐的总装配图示如大图所示，各零部件的名称、规格、尺寸、材料等见明细表。
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