过控专业-课程设计说明书

成绩：

中国矿业大学

课程设计说明书

姓名：尤瑛学号： 06122718 学院：化工学院

专业班级：过程装备与控制工程

课程：过程装备与控制专题设计—机械部分

指导教师：陈英华

2016 年 1 月

目录

第一章绪论 (1)

1.1设计任务 (1)

1.2设计要求及成果 (1)

1.3技术要求 (1)

第二章设计参数确定 (2)

2.1 设计温度 (2)

2.2 设计压力 (2)

2.3材料选择 (2)

2.4腐蚀余量 (2)

2.5焊缝系数 (3)

2.6 许用应力 (3)

第三章设计计算 (3)

3.1储罐高度确定 (3)

3.2人孔设计与人孔补强确定 (4)

3.2.1 人孔的尺寸选择 (5)

3.2.2 人孔开孔补强 (5)

3.3壁厚计算 (7)

第四章管口选择 (7)

4.1进料管及管口 (7)

4.2出料口 (8)

4.3排污管 (8)

4.4液面计接口管 (8)

4.5放空管接口管 (8)

4.6鞍座设计 (8)

4.6.1 罐体质量的计算: (9)

4.6.2 封头质量的计算： (9)

4.6.3充液质量 (9)

4.6.4附件质量： (9)

4.6.5设备总质量 (10)

4.6.6鞍座安放位置 (10)

4.7阀门选型 (10)

4.7.1 止回阀 (10)

4.7.2 闸阀 (11)

4.7.3截止阀 (12)

第五章设计结果 (13)

参考文献 (13)

第一章绪论

1.1设计任务

结合管道仪表流程图及设备布置图设计——煤焦化脱硫工段卸碱槽。

表1-1 设计数据

1.2设计要求及成果

（1）根据工艺要求，确定基本设计参数；

（2）根据控制仪表及工艺要求，完成设备管口的设计；

（3）根据给定设计参数，完成设备结构设计，包括：

确定容器材质；

确定罐体、封头形状尺寸、壁厚；

确定支座，人孔以及开孔补强情况；

（4）完成相关管路上阀门型号的确定

（5）完成设备施工图纸及设计说明书。

1.3技术要求

（一）设备按GBl50-2010《钢制压力容器》进行制造、试验和验收；

（二）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-88中规定(设计焊接接头系φ)

数0.1

=

（三）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 ；

（三）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％。

第二章 设计参数确定

2.1 设计温度

设计温度为压力容器的设计载荷条件之一，它是指压力容器在正常的工作条件下，设定元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。

由设计条件知，该卸碱槽的的工作温度为常温，故设计温度为25℃。

2.2 设计压力

设计压力P ：容器工作时，由于操作参数（如温度、给、排料量等）的波动，其内部压力也相应波动，即使操作参数不变，由于介质的流态和形态不同，容器内不同部位的压力也不相同。与容器强度有关的是最高工作压力。由于压力表通常装在容器的顶部，因此规定在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高工作压力称为工作压力、以p w 表示。设计压力P 是用于设计压力容器的压力，规定P ≤ Pw 。

当内压容器装有安全泄放装置时，其设计压力应根据不同形式的安全泄放装置确定，装有安全阀的容器，考虑安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不应低于安全阀的开启压力。设计压力应采用最大工作压力Pw 的1.05—1.1倍，此次设计取设计压力P=1.05Pw=1.05x0.3=0.315MPa 。

2.3材料选择

根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一低压常温设备，介质对碳钢有弱腐蚀作用,从耐蚀角度考虑采用含镍不锈钢，但考虑到该设备不属于重要设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小，可选用碳钢材料。

考虑的强度指标（指s σ和b σ）和塑性指标适合的材料有：A3R 、20g 、Q345R 、15MnVR 、20R 。为了节省金属，高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为 和 的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢约高 ，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。所以主要考虑Q345R 和20R 这两种。 如果纯粹从技术角度看，建议选用20R 类的低碳钢板，Q345R 钢板的价格比20R 贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，Q345R 钢板为比较经济。因此，此设计的卸碱槽采用Q345R 钢板作为制造筒体和封头材料。

2.4腐蚀余量

腐蚀余量主要是防止容器受压元件由于均匀腐蚀、机械磨损而导致的厚度削弱减薄。与腐蚀介质直接接触的筒体、封头、接管等受压元件，均应考虑材料的腐蚀余量。

腐蚀余量一般可根据钢材在介质中的均匀腐蚀速率和容器的设计寿命确定。查阅相关资

=0.1×20=2mm。

料得a=0.1 mm/ y,若该卸碱槽的设计寿命为20年，则腐蚀余量C

2

2.5焊缝系数

卸碱槽属于中压贮存容器，根据中国《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，氨水属中度毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以取1.0或0.85常见。

表2-1 钢制压力容器的焊接接头系数φ值

此卸碱槽采用100％无损探伤，故焊接接头系数取1.0。

2.6 许用应力

查《过程设备设计》附录表D-1,得25℃时，Q345R钢材的许用应力表如下：

表2-2 Q345R钢材的许用应力表

即可得25℃时，Q345R钢材的许用应力为=189 MPa

第三章设计计算

3.1储罐高度确定

根据布置要求，储罐长度不超过7m查表：

表3-1 筒身常量