液氨储罐设计(设计要求：D=1400,V=8)

广东石油化工学院《化工机械基础》课程设计说明书

二级学院：化工学院

系别：石油化工系

专业：石油化工生产技术

姓名：张福彬

班别：石化专10-2班学号：48

指导教师：陈志静

过程装备与控制工程教研室

2012年04月

广东石油化工学院

《化工机械基础》课程设计任务书1.设计题目：液氨储罐机械设计

工艺条件图

3.计算及说明部分内容（设计内容）：

第一部分绪论：

（1）设计任务、设计思想、设计特点；

（2）主要设计参数的确定及说明。

第二部分材料及结构的选择与论证

（1）材料选择与论证；

（2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍式支座的选择确定。

第三部分设计计算

（1）计算筒体的壁厚；

（2）计算封头的壁厚；

（3）水压试验压力及其强度校核；

（4）选择人孔并核算开孔补强；

（5）选择鞍座并核算承载能力；

（6）选择液位计；

（7）选配工艺接管。

4．绘图部分内容：

总装配图一张（A1）

5．设计期限：1周（2012 年 4月 26日—— 2012 年 5月 4日）

6、设计参考进程：

(1)设计准备工作、选择容器的型式和材料半天

(2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等一天

(3)绘制装配图二天

(4)编写计算说明书一天

(5)答辩半天7．参考资料：

[1]《化工设备机械基础》，汤善甫朱思明主编，华东理工大学出版社。

[2]《化工设备机械基础课程设计指导书》，蔡业彬宣征南主编。

[3]《金属化工设备·零部件》第四卷

[4]《钢制压力容器》GB150-98

学生：张福彬指导教师：陈志静

2012 年4月26日注：此任务书应附于所完成的课程设计说明书中

目录

第一部分 (6)

（1）设计任务、设计思想、设计特点 (6)

（2）主要设计参数的确定及说明 (7)

第二部分材料及结构的选择与论证 (7)

（1）材料的选择与认证 (7)

（2）封头型式的确定、人孔选择、法兰型式选择确定 (7)

第三部分设计计算 (8)

（1）计算筒体的壁厚 (8)

（2）计算封头的壁厚 (9)

（3）水压试验压力及其强度校核 (10)

（5）选择鞍座并核算承载能力 (11)

（4）选择人孔并核算开孔补强 (11)

第四部分主要附件的选用 (11)

（1）、液面计选择 (11)

（2）、各进出口的选择 (12)

参考资料 (13)

第五部分设计心得 (13)

第一部分 绪论

1.设计任务、设计思想、设计特点

(1)设计任务：根据储罐筒体公称直径mm D i 1400 ，罐体公称容积 V=8m 3 ,设计一液氨储罐, 通过设计储罐的厚度，使其能满足工艺要求。

设计任务主要分两个阶段：

① 准备阶段

A 、准备好设计资料、手册、图纸、说明书的报告纸

B 、认真研究、分析设计任务及有关设计数据，明确设计要求及设计内容

C 、认真复习有关教科书内容，熟悉有关资料及步骤

D 、结合有关图纸，了解设备结构及作用

② 机械设计阶段

A 、根据设计参数，论证选材、论证物料的腐蚀性及对环境的污染情况

B 、根据计算有关壳体的尺寸，根据压力计算壳体壁厚，校核壳体的强度，确定合理尺寸

C 、选用零部件，查标准及手册，确定尺寸和结构

D 、计算设备重量，列表有关附件的重量

E 、绘制设备总装图，进行缩小或放大绘图比例

F 、提出技术要求，对设备制造、检验、安装提出技术地求，并在总图上标注清楚

G 、编写设计说明书

（2）设计思想：各种石油化工设备，虽然大小不一、形状不同，但都有一个受到内压或外压作用的称之为压力容器的外壳。压力容器是化工生产所用的各种各样化工设备外部壳体的总称。所以，容器设计是所有化工设备设计的基础。

（3）设计特点

对化工压力容器的基本要求：

①安全可靠性的要求

要求所使用的设备具有足够的强度、韧性和刚度，以及良好的密封性和腐蚀性。

②工艺条件的要求

化工设备是为工艺过程服务的，应保证在指定的生产工艺条件下完成指定的生产任务，即满足相应的工艺条件要求

③经济合理性要求

在满足设备的安全运行和工艺条件的前提下，结构要合理，制造要简单，尽量减少加工量，降低制造成本。

④便于操作和维护

例如所设置的阀门、平台、人孔形位置要合适，易损件便于更换等。 ⑤环境保护要求

所谓化工设备失效的一个新概念是“环境失败”即有害物质泄露到环境中，生产过程残留无法消除的有害物质及噪音等，化工容器在设计时包括化工工厂的选址均应考虑这些因素的影响。

（2）主要设计参数的确定及说明

本储罐设计公称容积为8m 3

，公称直径mm D i 1400=，材料为16MnR 在温度t ≤40℃时工作，液氨的饱和蒸汽压为 1.553MP ，取P=1.6MP ，取

t ][σ=170MP （查教材表5—3）；焊缝接头系数Ф=1.0（双面对接焊缝，100%探伤，教材表5--4）；腐蚀余量mm C 12=（轻微腐蚀，教材表5--6），钢板厚度负偏差mm C 8.01=（教材表5--5）。

第二部分 材料及结构的选择与论证

（1）材料选择与论证

本贮罐选用16MnR 制作罐体和封头。材料：本贮罐选用16MnR 制作罐体和封头。16MnR 表示平均含碳量为0.16%的容器钢，属于低碳钢，它的塑性好，焊接性和锻造性良好，适宜制造化工容器等焊接件和设备封头等冲压件，也可用来制造受载不大的螺栓，或经渗碳后制作齿轮和轴等零件。所以，本液氨储罐选用16MnR 制作罐体和封头。

（2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式选择确定。

①封头形式的确定

本液氨储罐的封头选用椭圆形封头，椭圆封头是由曲率半径连续变化而成的，所以，封头上的应力分布也是均匀变化的，他的受力状态比蝶形封头要好，虽不如半球封头，但对各种封头的强度和经济合理性进行比较。 从钢材耗用量考虑：球形封头用量最少，比椭圆形封头节约25.8％，平板封头的用量最多，是椭圆形封头的4倍多。

从制造考虑：椭圆形封头制造方便，平板封头则因直径和厚度较大，坯材的获得、车削加工、焊接等方面都遇到不少困难，且封头与筒体厚度相差悬殊，结构也不合理。

所以，从强度，结构和制造等方面综合考虑，采用椭圆形风封头最为合理。

②人孔的选择

人孔是安装或按检修人员进入塔器的唯一通道。一般每隔5~10m 距离才设置一个人孔，对于直径大于800mm 的填料塔，人孔可设在每段填料层