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1、2010学年第一学期2010年7月8日专业化工设备维修技术班级煤化082(2)课程名称压力容器设计设计题目石油气缓冲罐设计指导教师薛峰起止时间2010-12-32010-12-10周数一周设计地点南校区设计目的：1 .进一步了压力容器的构造。2 .熟练运用传质别离技术计算公式以及公式编辑器。3 .培养学生的动手、动脑能力。4 .培养团结合作的精神。设计任务或主要技术指标：设计压力为0IMpa,最高工作压力为0.08Mpa,设计温度为50,工作温度为50C的石油气缓冲罐。设备主要材质为16MnR,设备容积为0.311)3,介质名称为石油气。设计进度与要求：1.完成主要物性数据的查阅并完成石油气缓
2、冲罐主要数据计算。2 .根据设计计算结果画CAD图。3 .缓冲罐辅助设备设备的计算及分工打印。4 .进行设计辩论。主要参考书及参考资料：1 .陈英南.常用化工单元设备的设计.上海：华东理工大学出版社，2005.2 .卢焕章.石油化工根底数据手册.北京：化学工业出版社，1982.3 .祁存谦等.化工原理.第二版.北京：化学工业出版社，2009.4 .张立新等.传质别离技术.北京：化学工业出版社，2009.引言压力容器一般是指在工业生产中用来完成反响、传热、传质、别离、贮存等工艺过程，并承受O.1MPa表压以上压力的容器。化工生产过程中使用的压力容器形式多样，结构复杂，工作条件苛刻，危险性较大。压
3、力容器分类：中压容器1.6MPaPV10MPa；（2）低压容器O.IMPaPV1.6MPa；（3）低压反响容器和低压储存容器；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。本设计属于低压容器。化工装置的压力容器绝大多数为钢制的。制造材料多种多样，比拟常用的有如下几种。（1）Q235A0235A钢，含硅量多，脱氧完全，因而质量较好。（2）20g20g锅炉钢板与一般20号优质钢相同，含硫量较Q235A钢低，具有较高的强度。（3）16MnR16MnR普通低合金容器钢板，制造中、低压容器可减轻温度较高的容器重量。（4）高温容器用钢温度400、可用普通碳钢，使用温度400500C可用15MnVR、
4、14MnMoVg,使用温度500600C可采用15CrM0、12Cr2Mol,使用温度600700C应采用Oe门3Ni9和ICrI8Ni9Ti等高合金钢。（5）低温容器（低于一20C）材料主要是要求在低温条件下有较好的韧性以防脆裂，一般低温容器用钢多采用锦钮钢。本设计主要选用16MnR型号钢材。摘要石油气缓冲罐设计：设备设计主要技术指标：设计压力为0.IMpa,最高工作压力为0.08MPa,设计温度为50C,工作温度为50C的石油气缓冲罐。设备主要材质为16MnR,设备容积为03n）3,介质名称为石油气。石油气缓冲罐的设计步骤：（1）罐体壁厚设计（2）封头厚度设计（3）立式容器支座（4）手孔（
5、5）手孔补强（6）接管。关键词：计算厚度、设计厚度、计算封头厚度、接管、手孔补强、手孔目录1 .罐体壁厚设计-3-1.l计算厚度：4-1.2设计厚度42 .封头厚度设计-4-2.1 计算封头厚度42.2 校核罐体与封头水压试验强度5-3 .立式容器支座-5-3.1 罐体质量m6-3.2 封头质量S-6-3.3 石油气质量机3-6-3.4 附件质量mi-6-4 .手孔-6-5 .手孔补强5.1 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径7-5.2 确定壳体和接管实际厚度8-5.3 计算需要补强的金属面积8-6,接管-8-6.1 石油气的进料管8-6.2 石油气出料管86.3 排污管86.4 液位计接管-
6、8-6.5 平安阀接口86.6 压力表口6.7 备的防护-96.8 明116.9 126.10 -13石油气缓冲罐设计设备设计主要技术指标：设计压力为O.IMpa,最高工作压力为0.08Mpa,设计温度为50,工作温度为50C的石油气缓冲罐。设备主要材质为16MnR,设备容积为0.3m3,介质名称为石油气。1 .罐体壁厚设计设备主要材质为16MnR,根据G8713-2008锅炉和压力容器用钢板16MnR时为Q345R,所以本罐采用Q345R制作罐体和封头。壁厚5根据式5=-2-计算；2-Pc圆筒或球壳的计算厚度，mm；PC计算压力，Mpa；Di圆筒或球壳的内径，mm；一一圆筒或球壳材料在设计温
7、度下的许用应力；一一焊接接头系数，在计算应力时尸1本石油气缓冲罐的工作温度为50,根据表6-1查得Q345R钢板在50的,=163Mpa,C=325Mpa,=1,Di=600mm取腐蚀裕量C2=2mm,于是1.1 计算厚度：1.2 设计厚度根据2=2.18%,由表12-9查得G=0.25三,又因为该值小于名义厚度6%；所以钢板厚度负差可以忽略不计。圆整后取，=3mm;确定选用4=3机厚的Q345R型钢板制作罐体。2 .封头厚度设计采用标准椭圆形封头2.1 计算封头厚度厚度S按式6=丁产一计算275Pc圆筒或球壳的计算厚度，mm；Pc计算压力，Mpa；Di圆筒或球壳的内径，mm；一一圆筒或球壳材
8、料在设计温度下的许用应力;一一焊接接头系数，在计算应力时。二1于是=一275PC同前C=G+C2=0.25+2=2.25mm故b+C=2.25+0.18=2.43圆整后取=3mm确定选用n=3mm厚的Q345R型钢板做封头。2. 2校核罐体与封头水压试验强度根据式=止号0.9s式中劣=1.25P=1.25xOl=0.125MP那么叫二皿坦=0J25(600+工37.6MPa21而0.9M=0.9l.Ox325=292.5M&因0.9,所以水压试验强度足够。3.立式容器支座粗略计算支座负荷贮罐总质量m=m1+m2+m3+m4m1一罐体质量m2一封头质量m3液氨质量m4附件质量3. 1罐体质量mD
9、N=600wm;=3nn;1.=820/初%;P7850所以,w1=11Di1.p=3.14(600+3)3820785031kg3.2 封头质量也DN=6007;=3mm;P=7850所以,w2=Q3511D=3p2=0.353.14(600+3)2378502=18Zg3.3 石油气质量吗其中，装置系数O=O9贮罐容积所以，=2x(口+?；1.石油气在常温常压下的密度为1.94g1.=1940kg,3.4附件质量砥手孔。M50查附表IITO得手孔约为5.Mkg其他接管质量总和1.8+0.73+1.51=4.04总所以，恤=918kg贮罐总质量：m=m1+m2+m3+砥所以每个支座只承受1.
10、47V的负荷，可选用HG5-1579-85-38A型III号4个支座。4.手孔根据贮罐的设计温度、最高工作压力、材质及使用要求等条件，选用公称压力O.6Mpa的水平吊杆带颈对焊法兰手孔(“G20592-97),手孔公称直径选定为15Omnb采用平面密封面(RF型)和石棉橡胶板垫片，手孔结构如下图；手孔各零件名称，材质见表。该水平吊杆带颈对焊法兰手孔的标记为:手孔SO-RF150-0.6HG20592-97手孔PNosOM50明细表件号标准号名称数量材料尺寸1GBT713-2008筒节1Q345RdwX5=480x12,H=3202HG20592法兰116MnI113HG20592垫片1石棉橡胶
11、板b=3fftAG)4HG20592法兰盖1Q345Rb1=39b2=445HG20613螺柱2035CrMoAM3321756HG20613螺母4030CrMoM337吊环1Q235-AF8支撑板2Q345R5.手孔补强5.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径由条件知，壳体计算厚度b=0.18wz,按式8广,尸。一接管计算厚度2可0-0.5月2-0.5Pc开孔直径为：J=J1+2C=(150-122)+22=150mm5.2确定壳体和接管实际厚度，开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度4o壳体名义厚度4=36团补强局部厚度2=3加2;接管有效补强宽度为：接管外侧有效补强高度为：5.3计算需要补
12、强的金属面积和可以作为补强的金属面积。需要补强的金属面积为：可以作为补强的金属面积为：6.接管1. 1石油气的进料管采用025三3三无缝钢管，管的一端切成45。，另一端伸出长度为120mm,配用突面板式平焊法兰管：“G20592法兰So25-1RF16M11I11因为该接管为。25mx3mm,厚度小于5mm故该接管开孔需要补强。6.2石油气出料管采用050“x3.5mm无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG20592法兰SOP1.50-RF16M1111I6. 3排污管贮罐最底部安放一个排污管，管子规格。20三3制管端装有一与截止阀J41W-16相配的管法兰/7G20592法兰SO20RF16MnI
13、II7. 4液位计接管采用20三3如无缝钢管，配用带颈平焊法兰：HG20592法兰SOP1.20-2.5RF16MnIII8. 5平安阀接口采用姆OmmX3制无缝钢管，配用带颈平焊法兰:HG20592法兰SOP1.20-RF16MnIII6. 6压力表口采用2G1/2英寸无缝钢管，管螺纹，伸出长度为120的由于壳体开孔满足下属全部要求时不需要补强：(1)设计压力P2.5坳;(2)两相邻开孔中间距离应不小于两空直径的两倍；(3)接管外径W89三;(4)接管最小厚度满足下表要求。管最小厚度接管外径最最小厚度接管外径最最小厚度25,32,383.557,655.045,484.076,896.0压力
14、设备的防护压力容器类似锅炉，是承受压力的密闭容器。有些压力容器盛装可燃介质，一旦发生泄露，这些可燃气体会立即与空气混合并到达爆炸极限，假设遇到火源即可导致二次爆炸火燃烧等连锁反响，造成特大的火灾、爆炸和伤亡事故。由于压力容器是在压力状态下运行，内部介质又有可能是有毒可燃的。所以压力容器一旦发生事故必须进行周密检查和必要的技术措施。一般压力容器破裂原因可分为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂和蠕变破裂等五种形式。压力容器危险的防护措施1、压力容器设计及其制造必须按压力容器平安监察规定中规定的符合等级类别的设计制造单位进行，其受压元件焊接工作，必须由经过考核合格的焊工担任。焊缝的外表质量必须符
15、合规定质量标准，并作外表探伤，不允许有裂纹、气孔、凹坑和肉眼可见的夹渣等缺陷。2、压力容器制成后必须进行耐压试验，必要时还应进行气密性试验。3、压力容器应按规定装设平安阀、爆破片、压力表、液面计、温度计及切断阀等平安附件。在容器运行期间，应对平安附件加强维护与定期校验，保持齐全、灵敏、可靠。4、使用压力容器的单位，必须向当地压力容器平安监察机构登记并取得使用证，才能将设备投入运行。使用单位应根据设备数量和平安性能要求，设专门机构或专职技术人员，加强压力容器的平安技术管理，建立和健全平安管理制度。5、使用压力容器的单位，应根据生产工艺要求和容器的技术性能制定平安操作规程，并严格执行。6、压力容器
16、应定期进行检验，每年至少一次外部检查，每年至少一次外部检查，每3年至少进行一次内外部检验，每6年至少进行一次全面检验，使用期达20年，每年至少进行内外部检验，并根据检验情况，确定全面检验时间和作出能否使用的结论。7、压力容器的壳体及受压元件不得有裂纹存在，经内外部检验发现有严重裂纹的容器，应分析原因，采取措施加以消除、修理、更换或报废。对于压力容器操作人员，平安要求如下：1、操作人员必须遵守压力容器平安操作规程；2、压力容器操作人员必须是受过培训，经过考核并取得操作资格证书的人员，必须了解压力容器根本结构和主要技术参数，熟悉操作工艺条件；3、应做到平稳操作，缓慢加压和卸压，缓慢地升温和降温，运
17、行期间，保持压力和温度的相对稳定；4、严禁超温、超压运行；5、做好班前、班中和班后的检查工作，及时发现设备的不正常状态，及时采取措施进行处理；6、认真填写操作记录；7、掌握紧急情况的处理方法，发生故障，严重威胁平安时，应立即采取紧急措施，停止容器运行，并报告有关部门。符号说明P1计算压力MPaDi圆筒的内径nunDo圆筒的外径mm兄一圆筒的最大容许压力MPa一一圆筒的计算厚度刀圆筒的设计厚度如nd=+C2n圆筒的名义厚度Znmn=d+C1e圆筒的有效厚度其值a=，+C了一一圆简材料在设计温度下的许用应力Mpa一一圆简材料在设计温度下的计算应力Mpa焊接接头系数C1钢板厚度的负偏差nunC2腐蚀
18、余量机机C厚度附加量“加C=C+C2f圆筒壁在试验压力下的计算应力Mpas圆筒材料在试验温度下的屈服点Mpahi封头内壁曲面高度mmPt实验压力F一一每一支座承受的压力KNm容器的总质量依g重力加速度重力加速取9.81%?sel接管有效厚度mmsl,l补强有效厚度mmd开孔直径nnfr强度削弱系数A一壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积相机2A2一一接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积加/4一一焊缝金属减去计算厚度之外的多余面积机ft接管的计算厚度相加Ae补强面积加加2A4一一有效补强范围内另加的补强面积，出川B有效宽度机机总结通过此次设计实训，让我们不仅把所学知识融会贯穿，而且丰富了大脑
19、，在查找资料的同时中也了解了许多课外知识，开拓了视野，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。此次设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，也是我们今后走向社会的实际操作应用的一个良好开端，此次设计是我们对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的
20、工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的确实觉得困难比拟多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考资料(1)化工设备机械根底；大连理工大学出版社(2)工程材料；化学工业出版社，2001(3)化学容器设计；化学工业出版社1983(4)化工设备设计；化学工业出版社，1991
