32立方米液氨储罐设计

《过程设备设计》课程设计说明书

设计题目：32M³液氨储罐设计

学院：化学化工学院

班级：化学工程与工艺1101班姓名：宋旭杰

学号：2011002248

指导老师：

完成时间：2014.01.09

一、设计任务书

32M³液氨储罐设计

课程设计要求及原始数据（资料）

一、课程设计基本要求

1、按照国家压力容器设计标准、规设计要求，掌握典型过程设备设计的过程。

2、设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。

3、工程图纸要求计算机绘图。

4、独立完成。

二、原始数据

表1 设计条件表

课程设计主要容

1、设备工艺设计

2、设备结构设计

3、设备强度设计

4、技术条件编制

5、绘制设备总装配图

6、编制设计说明书

学生应交出的设计文件（论文）

1、设计说明书一份

2、总装配图一（折合A1图纸一）

目录

设计任务书 (1)

课程设计容 (5)

工艺设计 (5)

一、设计压力的确定 (5)

二、设计温度的确定 (6)

机械设计 (6)

一、结构设计 (6)

①设计条件 (6)

②结构设计 (7)

1、压力容器选择 (7)

◆物料的物理化学性质

◆压力容器的类型

◆压力容器的用材

2、筒体和封头的结构设计 (8)

◆筒体公称直径和筒体长度的确定

◆椭圆形封头表面积、容积

3、各个接管的位置及法兰的选择 (9)

◆接管的设计

◆法兰的设计

◆垫片的选择

4、人孔的选取 (12)

5、液面计的设计 (14)

6、鞍座的计算 (14)

◆筒体的质量

◆封头的质量

◆液氨的质量

◆附件的质量

◆确定鞍座类型

◆鞍座安装位置确定

7、焊接接头设计 (16)

◆回转壳体的焊接结构设计

◆接管与壳体的焊接结构设计

◆带补强圈的接管的焊接结构

二、强度计算 (17)

①容器的筒体和封头壁厚的设计 (18)

1、筒体名义厚度的初步确定 (18)

2、封头壁厚的计算 (18)

②开孔补强计算 (19)

1、补强设计方法判别 (19)

2、有效高度的确定 (20)

3、有效补强面积 (20)

4、接管的多余面积 (20)

③强度校核 (21)

1、容器的水压试验 (21)

2、圆筒切向剪应力计算并校核 (22)

总结语 (23)

参考文献 (25)

二、课程设计容

课程设计容包括工艺设计和机械设计两部分

工艺设计

工艺设计的容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过计算和选型确

定设备的轮廓尺寸。其中设计储量： t

fV W ρ=

式中 f =0.85 V =30m ³

由表2得：ρt =563㎏/m ³=0.563t/m ³ 故 W =0.85×32×0.563=14.3565t

表二 液化气体饱和蒸汽压及饱和液密度

一、设计压力的确定

设计压力应根据最高工作压力来确定。对于盛装液化气体的压力容器，可根据《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009中条例3.9.3来确定： 经查表2得50℃下液氨饱和蒸汽压（绝压）为2.030MPa,大气压Pa=0.1Mpa.

工作压力W p =（2.03－0.1）MPa=1.93MPa

设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05—1.10倍，这里取1.1倍，所以设计压力P=2.12Mpa 液柱静压力为：

Pa gD P i i 138.122.28.9563)(=⨯⨯==氨ρ Pa P 1100002200000%5%5=⨯=

P P i %5<，于是忽略了液柱静压力的影响，得到MPa

P P c 12.2==

二、设计温度的确定

根据液氨储罐工作温度为-20～48℃ 选择设计温度t=50℃

机械设计

机械设计包括结构设计和强度计算两部分 一、结构设计 ① 设计条件

表3 结构设计条件表

表4 管口表

②结构设计

化工设备的结构设计包括设备承压壳体（一般为筒体和封头）及其零部件的设计。设备零部件包括支座、接管和法兰、人孔和手孔、液面计、视镜等。我国已经制订了化工设备通用零部件的系列标准，设计时可根据具体设计条件按照附录中给出的相关标准进行选用。

1、压力容器选择

（a）物料的物理化学性质

氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常，将气态的氨气通过加压或冷却，得到液态氨。液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈的刺激性气味，液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，采用钢瓶和槽车装运。

（b）压力容器的类型

化工设备的主体是压力容器，容器的强度决定着设备的安全性，为了加强压力容器的安全监察，保护任命生命和财产的安全，国家质量监督局颁布了«压力容器安全技术监察规程»这是一部对压力容器安全技术监督提出基本要求的法规，压力容器设计、安装、使用、检验、修理和改造等单位必须遵守的法规，为了有利于安全技术监督和管理，«压力容器安全技术监察规程»将其管辖围的压力容器划分为三类，分别为第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器。

本次设计压力容器中的介质为液态氨，属于中度危害，是第二组介质且设计压力为中压，所以将其划分为第二类压力容器。

（c）压力容器的用材

正确选择材料对于保护设备的安全使用和降低成本是至关重要的。压力容器用材料包括容器及压壳体用钢和设备零部件用材料，零部件有受压元件（如接管、法兰）和非受压元件（如支座），所用材料涉及钢板、钢管、锻件、型钢及钢棒等。