化工设备设计基础第二章容器设计基础

a.灾难性事故指灾难性破坏事故或无法修复的容器； b.损伤事故指有潜在危险的事故； c.事故发生率＝发生事故数/（设备台数×运行年）
表中的数字表明10000台容器中发生损坏事故每年
12.5次，达到破坏事故0.7次，事故几率为1.32‰ ，而且
这132起使用中的容器事故，按其原因分类，89.3%，即
118起是各种制造裂纹所引起。
毒、辐(照)、腐(蚀)、磨(损)等数千个品种。操作条件的
复杂性使压力容器从设计、制造、安裝到使用、维护都不
同于一般机械设备，而成为一类特殊设备。
压力容器的特点
安全的高要求
压力容器因其承受各种静、动载荷或交变载荷，还有
附加的机械或温度载荷；其次，大多数容器容纳压缩气体
或饱和液体，若容器破裂，导致介质突然卸压膨胀，瞬间
透平机、泵 = 蜗壳 + 叶轮
压力容器的特点
应用的广泛性
压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、冶 金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产 部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油 化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、 罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数是在压 力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约有793 台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅炉也属 于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器，至 于民用或工厂用的液化石油气瓶，更是到处可见。
二、容器的分类
压力容器分类
•按容器的形状 •按承压性质 •按管理
按容器壁温 •其它 按金属材料
按应用情况
按容器的形状
按容器形状分类
名称
特点
方形\矩 平板焊成，制造简便，但承压能 形容器 力差，只用作小型常压贮槽
球形容 器
圆筒形 容器
弓形板拼焊，承压好，安装内件 不便，制造稍难,多用作贮罐 筒体和凸形或平板封头。制造容
为250～330ºC，容器内直径7800mm，壁厚317 mm，重650
吨；又如煤气化液化装置中的压力容器工作压力为17.5～
25MPa，工作温度为450～550ºC，内直径为3000～5000mm，
壁厚为200～400 mm，重400～2600吨，对这类容器的工艺
要求和运行可靠性要求更高，显然比一般压力容器又有更
压力容器的安全特征
危害性大
1968年英国原子能局（UKAEA）安全卫生处和联合部 技术委员会（AOTC）工程检验机构调查使用年限在30年以 内，符合英国BS1500和BS1515等压力容器规范的一级压力 容器发生破坏事故的统计情况如下表所示：
压力容器破坏几率
年份 容器运行 灾难性事故a 损伤事故b
压力容器的特点
操作的复杂性
压力容器的操作条件十分复杂，甚至近于苛刻。压力
从1～2×10－5Pa的真空到高压、超高压，如石油加氢为
10.5～21.0 MPa；高压聚乙烯为100～200 MPa；合成氨为
10～100 MPa；人造水晶高达140 MPa；温度从-196º C低
温到超过一千摄氏度的高温；而处理介质则包罗爆、燃、
第二篇 化工容器设计
第二章 容器设计基础
第一节 概 论
压力容器的特点
应用的广泛性
压力容器的特点
应用的广泛性
锅炉、换热器、加热炉 = 圆筒外壳 + 传热管束
核反应堆 = 圆筒安全壳 + 核反应零部件
塔器 = 圆筒外壳 + 传质元件（浮阀、填料等）
反应釜 = 圆筒夹套 + 搅拌器
压缩机、真空泵 = 圆筒气缸 + 活塞
释放出来的破坏能量极大，加上压力容器极大多数系焊接
制造，容易产生各种焊接缺陷，一旦检验、操作失误容易
发生爆炸破裂，器内易爆、易燃、有毒的介质将向外泄漏，
势必造成极具灾难性的后果。因此，对压力容器要求很高
的安全可靠性。
压力容器的特点
安全的高要求
当前压力容器向大容量、高参数发展，如核电站一个
1500MW压水堆压力壳，工作压力为14～16MPa，工作温度
压力容器的事故实例
1979年9月7日国内某电化厂415升液氯 钢瓶爆炸，击穿5个，爆炸5个，10200公斤液 氯外泄，波及7公里范围，59人死亡，779人 严重中毒。
1979年12月18日国内某液化气站400M3储 罐爆炸，引发3个球罐和一个卧罐爆炸，5000 只气瓶爆炸，600吨液化气燃烧，32人死亡， 54 人伤。
台·年 次数 事故率 次数 事故率 1962-1967 100300 7 0.7×10－4 125 1.25×10－4 1967-1972 105400 16 1.5×10－4 123 1.17×10－4
总计
次数 事故 132 1.32×10－4 139 1.32×10－4
压力容器的安全特征
危害性大
易，安装内件方便，承压较好， 应用最广
按承压性质
内压：内部介质压力大于外界压力
外压：内部介质压力小于外界压力
真空：内部压力小于一个绝压的外压 容器表4-1 内压容器的分类
容器分类 低压容器 中压容器 高压容器 超高压容器
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域广泛的制造设计部门，自然成为国内外政府部门特别重
视其安全管理和监察检查的原因。
压力容器的安全特征
事故率高
国内1998年共发生锅炉、压力容器、气瓶爆炸事故132
起，严重事故274起，共死亡104人，受伤371人，直接经济
损失2813.58万元。锅炉、压力容器、气瓶的爆炸事故率分
别为1.07次/万台，0.28次/万台，0.65次/万台。
压力容器的事故实例
1986年4月28日前苏联切尔诺 贝利核电站压力壳发生核泄漏， 31人死亡，20个国家4亿人受害 。
压力容器的事故实例
1984年12月3日印度博帕尔市 农药厂异氰甲酸脂储罐发生泄漏 ，2580人死亡，125000人中毒， 5万人失明。
一、容器的结构
壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座、 接口管及人孔等组成。常低压化工设 备通用零部件标准直接选用。
高更严格的安全性要求。
压力容器的安全特征
量大面广
1996年12月的统计资料表明，国内在用固定式压力容
器多达122.22万台 ，移动式压力容器中罐车16910辆，在
用气瓶5498.7571万只；锅炉总台数也高达51.57万台 。
此外全国持有压力容器制造许可证的企业合计2432个，设
计单位1380个。如此庞大且潜在隐患容器的存在，以及地