甲醇储罐的课程设计

设计课题：甲醇贮罐的机械设计

目录

一、材料及结构选择 1

1 材料的选择 1

2 结构的选择 2

2.1封头的选择 2

2.2人孔的选择 2

2.3 法兰的选择 2

2.4 液面计的选择 3

2.5 鞍式支座的选择 3

二、设计计算内容 4

1 设计温度和设计压力的确定 4 1.1设计温度的确定 4

1.2贮罐长度以及内径确定 4

1.3设计压力的确定 4

2 罐体壁厚设计 4

3 封头厚度设计 5

3.1计算封头厚度 5

3.2校核罐体与封头水压试验强度 6

4 鞍座设计 6

4.1罐体质量m1 6

4.2 封头质量m2 7

4.3 甲醇质量m3 7

4.4 附件质量m4 7

4.5 贮罐总质量 8

5 人孔设计 8

6 人孔补强设计 9

7 选配工艺接管 9

7.1碱液进料管 9

7.2碱液出料管 10

7.3排污管 10

7.4液面计接管 10

7.5放空管接口管 10

7.6安全阀接口管 11

8 总装置配图 11

参考文献 12

一、材料及结构选择

1 材料的选择

甲醇的物理化学性质

化学名称：甲醇，别名：甲基醇、木醇、木精

分子式

,分子量32.04，有类似乙醇气味的无色透明，易挥发性液体，密度（20℃）

0.7913g/mL，熔点为—97.8℃，沸点为64.65℃。甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，略有酒精气味。甲醇是最常用的有机溶剂之一，与水互溶且体积缩小，能与甲醇乙酸等多种有机溶剂互溶，甲醇为有毒化工产品，用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料，主要用于精细化工、塑料等领域，用来制造甲醛。醋酸、甲氨、硫酸等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。

储罐可选用一般钢材，但由于压力较大，可以考虑Q245R，Q345R这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，可用Q245R类的低碳钢板，16Mn钢板的价格虽比

Q245R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，Q345R钢板较为经济，所以在此选择Q345R钢板作为制造筒体和封头的材料。

2 结构的选择

2.1封头的选择

从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小的多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来看：球形封头用材最少，比椭圆封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度，结构和制造方面综合考虑，采用椭圆封头最为合理。

2.2人孔的选择

压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节，法兰，盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力，公称直径，工作温度以及人，手孔的结构和材料等诸多方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有很大的灵活性。公称压力为2.5 MPa，公称直径为450mm, H为250mm的水平吊盖对焊法兰人孔。

2.3 法兰的选择

法兰连接的主要优点是密封可靠，强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸，制造成本较高。压力容器的法兰分平焊法兰和对焊法兰。法兰设计的优化原则是：法兰设计应使各项应力分别接近许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到充分的发挥。

2.4 液面计的选择

液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型大体上可以分为四类：有玻璃板液面计，玻璃管液面计，浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前

两种。玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度在0~250摄氏度。玻璃管液面计适用于工作压力小于1.6MPa，介质温度在0~250摄氏度情况下。玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料没有结晶等堵塞固体的场合。板式5液面计承压能力强但比较笨重，成本较高。

2.5 鞍式支座的选择

鞍式支座是应用较为广泛的一种卧式支座。从应力分析来看，理论上支座数目越多越好。但实际上，卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点过多时，各支撑平面的影响均会影响支座反力的分布，因而采用多支座不仅体现不出理论上的优越性反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利影响。

在此选择轻型的鞍式双支座，一个S型，一个F型。

二、设计计算内容

1 设计温度和设计压力的确定

1.1设计温度的确定

选择设计温度t=50℃

1.2贮罐长度以及内径确定

贮罐内径Di=2400mm长度L=5000mm

1.3设计压力的确定

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不得低于工作压力。

液柱静压力P1=ρg h=1.84×103×9.8×5=0.09016 MPa

查饱和蒸汽压P2=0.0555 MPa

工作压力Pw= P0 + P2 = 0.101+ 0.0555 = 0.1565 MPa

设计压力P=1.1 Pw = 0.17215 MPa

计算压力Pc=0.17215+0.09016=0.26231 MPa

2 罐体壁厚设计

壁厚δ公式:

本贮罐50℃时甲醇饱和蒸气压为0.0555 MPa，贮罐上需要安装安全阀，故取Pc = 0.26231 MPa Di = 2400 mm [σ]t = 189 MPa Rel = 345 MPa φ = 1.0（双面焊对接接头，100％无损检测）

mm

取腐蚀裕量C2 = 2 mm

设计厚度

mm

取钢板厚度的负偏差C1 = 0.3 mm

δd+C1=3.7+0.3=4 mm

圆整后取名义厚度δn=4 mm