化工设备机械基础课程设计指导书

目录

第一章液化石油气贮罐的设计背景 (2)

第二章液化石油气贮罐的分类及选型 (2)

贮罐的分类 (2)

贮罐的选型 (2)

第三章材料用钢的选取 (3)

，

容器用钢 (3)

附件用钢 (3)

第四章工艺尺寸的确定 (4)

方案一 (4)

方案二 (4)

第五章工艺计算 (5)

筒体壁厚的计算 (5)

封头壁厚的计算 (5)

%

水压试验 (6)

支座 (6)

支座的选取 (6)

鞍座的计算 (6)

安装位置 (7)

人孔的选取 (8)

人孔补强的确定 (8)

人孔补强 (8)

@

不需补强的最大开孔直径 (8)

接口管 (9)

液化石油气进料管 (9)

液化石油气出料管 (9)

排污管 (9)

液面计接管 (10)

放空接口管 (10)

安全阀接口管 (10)

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第六章液化石油气贮罐化工设备图 (11)

第七章设计结果一览表 (12)

第八章总结 (11)

参考文献 (11)

附表 (12)

第一章液化石油气（LPG）贮罐的设计背景

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。

LPG是指经高压或低温液化的石油气，简称“液化石油气”或“液化气”。其组成是丙烷、正丁烷、异丁烷及少量的乙烷、大于碳5的有机化合物、不饱和烃等。随着石油化学工业的发展，液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。用液化石油气作燃料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域。此外，液化石油气还用于切割金属，用于农产品的烘烤和工业窑炉的焙烧等。因此为能够进行连续生产液化石油气，需要有储存液化石油气的容器，而设计贮罐是制造液化石油气的必备步骤，是化工生产能够顺利进行的前提。

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第二章液化石油气(LPG)贮罐的分类及选型

贮罐的分类

贮罐按其形状可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。

按其承压性质可分为内压和外压，内压容器又可分为低压、中压、高压、超高压4个压力等级。

按其工作的温度环境可分为低温、常温、中温、高温容器。

按制造器的材料可分为金属制和非金属制两类。

按其应用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。

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贮罐的选型

在本设计中由于设计体积较小（约为20m3）且工作压力较小（p0=）可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多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强且节省材料，但制造较难且安装内

件不方便；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，故选用圆筒形卧式容器。

第三章材料用钢的选取

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。

一般中低压设备可采用采用屈服极限为245Mpa~345Mpa级的钢材；直径较大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用400Mpa级或以上；如果容器的操作温度超过4000C，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。

（

16MnR钢是屈服强度350Mpa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。在焊接压力容器时采用碱性焊条（J507）[]2，15MnVR钢和18MnMoNbR钢是屈服强度分别为400、500Mpa级普通低合金高强度钢，虽然有较高的强度，但韧性、塑性都较C-Mn钢低，且有较高的缺口敏感性和时效敏感性。并且这两类钢均较16MnR钢昂贵。

因此选用16MnR钢既符合工艺要求也节约资源，以便获得更好的经济价值。附件用钢

优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。

优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。

"

由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择10号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管。

由于法兰必须具有足够大的强度和刚度，以满足连接的条件，使之能够密封良好，故选用Q235-A的普通碳素钢。

第四章 工艺尺寸的确定

方案一

设计体积3020m V =，公称直径mm Di 2000=，

^

采用标准椭圆形封头，查附录5[]1：取直边高度mm h 40=，

则单个封头容积3017.1m V h =，封头总容积3034.22m V V h h ==， 单个封头内表面积2059.4m S =，封头总内表面积2018.92m S S == 故筒体容积30

66.17m V V V h =-=筒，则筒体长度mm Di

V L o

56214

2

==π筒

，

取整后筒体长度取为mm L 5800=，则实际体积32

56.204

m L V Di

V h =+=

π

筒体内表面积244.36m DiL S ==π筒,则总内表面积262.45m S S S =+=筒总 长径比

方案二

;

设计体积3020m V =，公称直径mm Di 2200=，

采用标准椭圆形封头，查附录5[]1：取直边高度mm h 40=，同理可计算出 筒体长度取为mm L 4600=，实际体积32

59.204

m L V Di

V h =+=π，

总内表面积285.42m S S S =+=筒总

长径比

经比较可得，取公称直径mm Di 2200=时所用的钢材较少，且承受各种力和载荷的能力较优。