过程设备设计(浙大PPT课件
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根按据容压力器容在器在生生产产工中艺过的程作中的用作分用：类:
反应压力容器(代号R) 换热压力容器(代号E) 分离压力容器（代号S)
用于完成介质的物理、 化学反应。
用于完成介质的热量交换
用于完成介质的流体压力平 衡缓冲和气体净化分离
储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）
用于储存、盛装气 体、液体、液
6
圆柱形筒体按其结构可分为：
单层式 筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所 构成，即器壁只有一层（为防止内部介质 腐蚀，衬上的防腐层不包括在内）。
单层筒体按制造方式又分为单层卷焊式、整体锻造式、锻焊式等几 种。
7
组合式 筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层
以上互不连续的材料构成。 组合式筒体按结构和制造方式又可分为
12
筒体或封头上开孔后，开 孔部位的强度被削弱，并使该 处的应力增大。这种削弱程度 随开孔直径的增大而加大，因 而容器应尽量减少开孔的数量， 尤其要避免开大孔。对容器已 开设的孔，还应进行开孔补强 设计，以确保所需的强度。
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1. 压力容器导言
1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准
5
长度较短的容器可直接在一个圆筒的两 端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也 就制成了一台压力容器外壳。
当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，需要先 用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个筒 节），再由两个或两个以上筒节组焊成所需长度的 筒体。筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连 接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环 向焊缝，简称环焊缝。
14
1.2 压力容器分类
压力容器的使用范围广、数量多、工作条
件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相同。
危害程度与多种因素有关，如设计压力、设计
温度、介质危害性、材料力学性能、使用场合
和安装方式等。危害程度愈高，压力容器材料、
设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
因此，需要对压力容器进行合理分类。
3
筒体
筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容 器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需
由工艺计算确定。 需根据筒体的直径、长度和 壁厚，确定结构形式。
4
筒体直径较小（一般小于500mm时）， 可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊 缝。
直径较大时，筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒 或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊 缝将两者焊接在一起，形成整圆筒。焊缝的方向 和圆筒的纵向，即轴向平行，因此称为纵向焊缝， 简称纵焊缝。
可燃气体或蒸气与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸 的浓度范围称爆炸浓度极限，爆炸极限一般用可燃气体或 蒸气在混合物中的体积百分比来表示。
爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等 于20%的介质，一般称为易燃介质。
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压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体 和液化气体。
易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和 管理等提出了较高的要求。易燃介质压力容器 的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结 构等。
Process Equipment Design
过程设备设计
过程装备与控制工程教研室
第1章 1. 压力容器导言
1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准
2
1.1 压力容器总体结构
1.1.1 压力容器基本组成
外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔 接管、支座和安全附件，其功能是提供能承 受一定温度和压力的密闭空间。
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1.2.1 介质危害性
介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、 氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是 毒性和易燃性。
毒性
毒性是指某种化学毒物引起机体损伤的能力， 用来表 示毒物剂量与毒性反应之间的关系。 毒性大小一般以化学物质引起实验动物某种毒性反应 所需要的剂量来表示。
16
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度， 中国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害 Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等 四个级别。
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1.2.2 压力容器分类
世界各国规范对压力容器分类的方法
各不相同，本节着重介绍中国《压力容器
Байду номын сангаас
安全技术监察规程》中的分类方法。
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按压力等级分类
按承压方式分类，压力容器可分为内压容 器与外压容器。
内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个 压力等级，具体划分如下 ：
低压(代号L)容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa; 中压(代号M)容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa; 高压(代号H)容器 10 MPa≤p＜100 MPa; 超高压(代号U)容器 p≥100MPa。
化气体等介质
在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，
应按工艺过程中的主要作用来划分品种
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按安装方式分类
a.固定式压力容器
有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员
也较固定的压力容器。
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密封装置
螺栓法兰连接（简称法兰连接）是一种应用最广 的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通 过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。法兰 按其所连接的部件分为容器法兰和管道法兰。
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开孔与接管 由于工艺要求和检修的需要，常在 压力容器的筒体或封头上开设各种 大小的孔或安装接管，如人孔、手 孔、 视镜孔、物料进出口接管，以 及安装压力表、液面计、安全阀、 测温仪表等接管开孔。
多层式和缠绕式两大类
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缠绕式
多层式
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根据几何形状的不同：封头球形
球冠形
封头
椭圆形 蝶形
凸形封 头
锥壳 平盖
容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效 地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。
对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封 头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就 必须要有一个密封装置。
毒性程度对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公 称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄 漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管 理的要求愈高。
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易燃性
可燃气体或蒸气与空气组成混合物，当混合物中可燃气体 含量满足完全燃烧条件时，则其燃烧反应最为剧烈。若其 含量减少或增加，火焰燃烧速度则会降低，而当浓度低于 或高于某一限度值时，就不再燃烧和爆炸。
根按据容压力器容在器在生生产产工中艺过的程作中的用作分用：类:
反应压力容器(代号R) 换热压力容器(代号E) 分离压力容器（代号S)
用于完成介质的物理、 化学反应。
用于完成介质的热量交换
用于完成介质的流体压力平 衡缓冲和气体净化分离
储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）
用于储存、盛装气 体、液体、液
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圆柱形筒体按其结构可分为：
单层式 筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所 构成，即器壁只有一层（为防止内部介质 腐蚀，衬上的防腐层不包括在内）。
单层筒体按制造方式又分为单层卷焊式、整体锻造式、锻焊式等几 种。
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组合式 筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层
以上互不连续的材料构成。 组合式筒体按结构和制造方式又可分为
12
筒体或封头上开孔后，开 孔部位的强度被削弱，并使该 处的应力增大。这种削弱程度 随开孔直径的增大而加大，因 而容器应尽量减少开孔的数量， 尤其要避免开大孔。对容器已 开设的孔，还应进行开孔补强 设计，以确保所需的强度。
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1. 压力容器导言
1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准
5
长度较短的容器可直接在一个圆筒的两 端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也 就制成了一台压力容器外壳。
当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，需要先 用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个筒 节），再由两个或两个以上筒节组焊成所需长度的 筒体。筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连 接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环 向焊缝，简称环焊缝。
14
1.2 压力容器分类
压力容器的使用范围广、数量多、工作条
件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相同。
危害程度与多种因素有关，如设计压力、设计
温度、介质危害性、材料力学性能、使用场合
和安装方式等。危害程度愈高，压力容器材料、
设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
因此，需要对压力容器进行合理分类。
3
筒体
筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容 器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需
由工艺计算确定。 需根据筒体的直径、长度和 壁厚，确定结构形式。
4
筒体直径较小（一般小于500mm时）， 可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊 缝。
直径较大时，筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒 或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊 缝将两者焊接在一起，形成整圆筒。焊缝的方向 和圆筒的纵向，即轴向平行，因此称为纵向焊缝， 简称纵焊缝。
可燃气体或蒸气与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸 的浓度范围称爆炸浓度极限，爆炸极限一般用可燃气体或 蒸气在混合物中的体积百分比来表示。
爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等 于20%的介质，一般称为易燃介质。
18
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体 和液化气体。
易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和 管理等提出了较高的要求。易燃介质压力容器 的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结 构等。
Process Equipment Design
过程设备设计
过程装备与控制工程教研室
第1章 1. 压力容器导言
1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准
2
1.1 压力容器总体结构
1.1.1 压力容器基本组成
外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔 接管、支座和安全附件，其功能是提供能承 受一定温度和压力的密闭空间。
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1.2.1 介质危害性
介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、 氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是 毒性和易燃性。
毒性
毒性是指某种化学毒物引起机体损伤的能力， 用来表 示毒物剂量与毒性反应之间的关系。 毒性大小一般以化学物质引起实验动物某种毒性反应 所需要的剂量来表示。
16
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度， 中国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害 Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等 四个级别。
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1.2.2 压力容器分类
世界各国规范对压力容器分类的方法
各不相同，本节着重介绍中国《压力容器
Байду номын сангаас
安全技术监察规程》中的分类方法。
20
按压力等级分类
按承压方式分类，压力容器可分为内压容 器与外压容器。
内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个 压力等级，具体划分如下 ：
低压(代号L)容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa; 中压(代号M)容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa; 高压(代号H)容器 10 MPa≤p＜100 MPa; 超高压(代号U)容器 p≥100MPa。
化气体等介质
在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，
应按工艺过程中的主要作用来划分品种
22
按安装方式分类
a.固定式压力容器
有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员
也较固定的压力容器。
10
密封装置
螺栓法兰连接（简称法兰连接）是一种应用最广 的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通 过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。法兰 按其所连接的部件分为容器法兰和管道法兰。
11
开孔与接管 由于工艺要求和检修的需要，常在 压力容器的筒体或封头上开设各种 大小的孔或安装接管，如人孔、手 孔、 视镜孔、物料进出口接管，以 及安装压力表、液面计、安全阀、 测温仪表等接管开孔。
多层式和缠绕式两大类
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缠绕式
多层式
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根据几何形状的不同：封头球形
球冠形
封头
椭圆形 蝶形
凸形封 头
锥壳 平盖
容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效 地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。
对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封 头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就 必须要有一个密封装置。
毒性程度对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公 称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄 漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管 理的要求愈高。
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易燃性
可燃气体或蒸气与空气组成混合物，当混合物中可燃气体 含量满足完全燃烧条件时，则其燃烧反应最为剧烈。若其 含量减少或增加，火焰燃烧速度则会降低，而当浓度低于 或高于某一限度值时，就不再燃烧和爆炸。