液化丙烷储罐设计说明

科技大学

课程设计说明书

学生：田晔

学号： 4

学院：化学与生物工程学院

专业：过程装备与控制工程

题目：（23）M3液化丙烷储罐设计

指导教师：罗彩霞郭晓霞

2012年12月24日

课程设计任务书

课程设计任务书

目录

第一章工艺设计 (1)

1、设计温度 (1)

2、设计压力 (1)

3、设计储量 (1)

第二章机械设计 (2)

1、筒体和封头的设计 (2)

第三章结构设计 (4)

1、液柱静压力 (4)

2、圆筒厚度的设计 (4)

3、椭圆封头厚度的设计 (4)

4、接管，法兰的选择 (5)

4.1法兰 (5)

4.2 接管 (6)

5、人孔的设计 (7)

5.1人孔的选取 (7)

5.2补强设计方法判别 (8)

5.3有效补强围 (9)

5.4 有效补强面积 (9)

5.5补强面积 (10)

5.6补强圈设计 (10)

6、液面计设计 (10)

7、安全阀设计 (11)

8、鞍座选型和结构设计 (12)

8.1鞍座选型 (12)

8.2 鞍座位置的确定 (14)

9、焊接接头的设计 (14)

9.1筒体和封头的焊接 (14)

9.2接管与筒体的焊接 (14)

第四章容器强度的校核 (15)

1、圆筒的校核 (15)

2、封头的校核 (16)

3、鞍座的校核 (18)

4、人孔的校核 (24)

结束语 (25)

参考文献 (26)

1、设计温度

根据本设计工艺要求，使用地点为市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-20—40℃，介质为易燃易爆的气体。

从表中我们可以明显看出,温度从50℃降到-25℃时,丙烷的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。

由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。所以，取最高设计温度t=50℃，最低设计温度t=﹣25℃。根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50℃为设计温度。50℃下丙烷的饱和蒸汽压为P=1.744MPa，取最高工作压力Pw=1.744MPa。

2、设计压力

该储罐用于液化丙烷储备站，因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此，不需要设保温层。

当液化石油气在50℃时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在50℃时的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，则取50℃时丙烷的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。

对于设置有安全泄放装置的储罐，设计压力应为1.05~1.1倍的最高工作压力。所以有Pc=1.1×1.744=1.9184MPa。

3、设计储量

参考相关资料，液化丙烷的密度为580Kg/m3，盛装液化丙烷的压力容器设计储存量为：

=0.86×23×580=11472t

W=øVρ

t

1、筒体和封头的设计

对于承受压，且设计压力P

c

=1.9184MPa<4MPa的压力容器，根据化工工艺设计手册（下）常用设备系列，采用卧式椭圆形封头容器。

筒体和封头的选形

a、筒体设计：

查GB150-1998，为了有效的提高筒体的刚性，一般取L/D=3~6，为方便设计，此处取 L/D=4 ①。

所以

23

4

2

=

L

D

π

π

②。

由①②连解得：D=1.942m=1942mm 。

圆整得D=2000mm

b、封头设计：

查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1 EHA椭圆形封头表面积、容积得：

公称直径DN /mm 总深度H /mm 表面积A/2

m容积V封/3m 2000 525 4.4930 1.1257

表2-1，EHA椭圆形封头表面积、容积

图2-1椭圆形封头

由2V

封 +2

D

πL/4=35 得L=6608mm

圆整得 L=7000mm 则L/D= 3.5 符合要求.

则V 实际 =2 V 封+2D πL/4=24.231m 3>23m 3 且==-35

35

-756.36/g Vg V V 0.0502所以结构设计合理。

第三章 结构设计

1、液柱静压力

根据设计为卧式储罐，所以储存液体最大高度h max ≤D=2000mm 。 P 静（max ）=ρgh max ≤ρgD=580×9.8×2.0=11.368Kp a

%5%6815.0%100109184.110073.13/6

3

max <=⨯⨯⨯=c P P ）静 则P 静可以忽略不记。

2、圆筒厚度的设计

根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-20~40℃，最高工作压力等条件。根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢Q345R （钢材标准为GB6654）[σ]t=189MPa 。选用为筒体材料Q345R ，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大（≥8mm ）的压力容器。根据GB150，初选厚度为6~25mm ，最低冲击试验温度为-20℃，热轧处理。

∴ δ=

9184

.1118922000

9184.1][2-⨯⨯⨯=-Φc t

i c P D P σ=10.20mm ∵ 对于低碳钢和低合金钢，需满足腐蚀裕度C2≥1mm ，取C2=2mm 按GB3531《低温压力容器用低合金钢板》中，例举的压力容器专用钢板的厚度负偏差按GB/T709中的B 类要求，Q345R 压力容器常用钢板的负偏差为-0.30mm 。

∴ 设计厚度δd =δ+C 2=10.20+2=12.20mm ， δn =δ

d

+C 1=12.20+0.3=12.50mm

圆整后取名义厚度δn =14mm ，[σ]t 没有变化，故取名义厚度14mm 合适。

3、椭圆封头厚度的设计

为了得到良好的焊接工艺，封头材料的选择同筒体设计，同样采用Q345R 。

∴ δ=9184

.15.0118922000

9184.15.0][2⨯-⨯⨯⨯=-Φc t i c P D P σ=10.18mm

同理，选取C 2=2 mm ，C 1=0.3mm 。

∴ δn =δ+C 1+C 2=13.774+2+0.3=12.48 mm 圆整后取名义厚度为δ