液氨儲罐設計說明書

1、目 錄目錄一.設計條件及設計任務.2二.壓力容器種類的確定和材料的選用.3三.設計溫度，A、B類焊接接頭與設計壓力的確定.4四.筒體和封頭殼體厚度設計及其校核5五.封頭的設計10六.零部件設計11八.焊接接頭設計18九.結束語20十.參考文獻20b.液氨儲罐經(jīng)常置于室外，罐內(nèi)液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季儲罐經(jīng)常受太陽暴曬，液氨溫度可達40以上，隨著氣溫的變化，儲罐的操作壓力也不斷變化。但太原地區(qū)夏季最高氣溫也達不到50，因此液氨儲罐的操作溫度可取50。16MnR的使用溫度為-20475，設計壓力p35MPa，對容器中的介質(zhì)沒有限制，是壓力容器專用鋼。三設計壓力、A/B類焊接接

2、頭的設計及設計溫度的確定設計溫度的確定 根據(jù)液氨儲罐工作溫度為-2048所以選擇設計溫度t=502殼體2.A/B類焊接接頭的設計 封頭與圓筒連接屬A類焊縫，采用雙面對接焊焊接接頭形式。接頭坡口設計形式為X形，局部無損檢測，=0.85。3設計壓力的確定 經(jīng)查下表得50下液氨飽和蒸汽壓為1.925MPa，所以工作壓力=（1.9250.101）MPa=1.824MPa，設計壓力為容器的設計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高表壓。裝設安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設計壓力不得低于安全閥的開啟壓力，通常可取最高工

3、作壓力的1.051.10倍，所以設計壓力P=2.0Mpa。并查得下表：焊接，在壓力容器制造中使用十分廣泛。焊條的選擇：同種材料之間用E5016，例如筒體與封頭的焊接，不同中材料之間采用E403，如接管與法蘭或與筒體的焊接。九 結束語這次的課程設計是對大學以來已修學科過程裝備基礎方面內(nèi)容比較系統(tǒng)的實習，是在實踐中考察我們學習和掌握能力的程度。通過查閱各種相關書籍，通過對筒體和封頭的厚度設計以及強度的校核，開孔及補強的計算，從各種零部件的材料選取到可能引起的突發(fā)因素等多角度考慮，我們建立了比較完善的安全防范系統(tǒng)。為期兩周的儲罐的設計，從輔導課開始，我始終抱著檢驗自己、提高自己的目的和態(tài)度，以嚴謹著

4、實的態(tài)度，在老師積極的帶領指導下，努力完成任務。從中，我收獲了好多，課程內(nèi)容的深度理解、實踐中的科學嚴謹作風的深刻認識與培養(yǎng)，同學之間互助合作帶來的進步等等在這里，謝謝一起走過來的同學們，謝謝劉老師！. 十 參考文獻：1劉俊明主編 課程設計指導書.太原:太原理工大學印刷廠，20112朱孝欽主編 過程裝備基礎.北京：化學化工出版社，20083譚天恩主編 化工原理.北京：化學化工出版社，20094天津大學物理化學教研室 物理化學.北京：高等教育出版社，20085陳鐘秀等主編 化工熱力學.北京：化學化工出版社，2009一. 設計條件及設計任務二.壓力容器種類的確定和材料的選用三.設計溫度和設計壓力的

5、確定四.筒體封頭殼體厚度設計及其校核五.封頭的設計六.零部件設計八.焊接接頭設計九.結束語十.參考文獻15液氨儲罐設計說明書 一、設計條件表序號項目數(shù)值單位備注1最高工作壓力2.5MPa由介質(zhì)溫度確定2工作溫度50具體按儲存形式定3公稱容積154裝量系數(shù)0.855工作介質(zhì)液氨6使用地點太原市，室外管口條件： 液氨進口管DN40；液氨出口管DN40；氣氨出口DN40；放空口DN25；排污口DN32;安全閥接口DN80；壓力表接口DN25. 液位計接口人孔按需設置。（一）設計任務：綜合運用所學的專業(yè)課知識，設計一個第二類壓力容器中的中度危險性內(nèi)壓容器液氨儲罐。（二）設計思想：綜合運用所學的專業(yè)課知

6、識，以課程設計指導書為根，以過程裝備基礎為本，結合所學的專業(yè)課知識，對儲罐進行設計。在設計過程中綜合考慮了經(jīng)濟效益，適用性，安全可靠性。各項設計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準.二壓力容器種類的確定及材料的選用1 壓力容器的類型化工設備的主體是壓力容器，容器的強度決定著設備的安全性，為了加強壓力容器的安全監(jiān)察，保護任命生命和財產(chǎn)的安全，國家質(zhì)量監(jiān)督局頒布了壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程這是一部對壓力容器安全技術監(jiān)督提出基本要求的法規(guī)，壓力容器設計、安裝、使用、檢驗、修理和改造等單位必須遵守的法規(guī)，為了有利于安全技術監(jiān)督和管理，壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程將其管轄范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類，分別為第

7、類壓力容器、第類壓力容器和第類壓力容器。本次設計壓力容器中的介質(zhì)為液態(tài)氨，屬于中度危害，由指導書圖1-1可知，應將其劃分為第類壓力容器。2 壓力容器的用材及物料的物理特性、物料的儲存方式a.純液氨是腐蝕性小，儲罐可選用一般鋼材，但由于壓力較大，使用溫度又在50攝氏度以下，根據(jù)課程設計指導書中鋼板的使用條件，應選用Q245R或Q345R，可以考慮20R、16MnR這兩種鋼種，如果純粹從技術角度看，建議選用20R的低碳鋼板，16MnR的鋼材價格雖比20R貴，但在制造方面，同等重量設備的計價，16MnR鋼板為比較經(jīng)濟，所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。封頭采用標準橢圓形封頭，同樣采用

8、16MnR。b.液氨儲罐經(jīng)常置于室外，罐內(nèi)液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季儲罐經(jīng)常受太陽暴曬，液氨溫度可達40以上，隨著氣溫的變化，儲罐的操作壓力也不斷變化。但太原地區(qū)夏季最高氣溫也達不到50，因此液氨儲罐的操作溫度可取50。16MnR的使用溫度為-20475，設計壓力p35MPa，對容器中的介質(zhì)沒有限制，是壓力容器專用鋼。三設計壓力、A/B類焊接接頭的設計及設計溫度的確定設計溫度的確定 根據(jù)液氨儲罐工作溫度為-2048所以選擇設計溫度t=502殼體2.A/B類焊接接頭的設計 封頭與圓筒連接屬A類焊縫，采用雙面對接焊焊接接頭形式。接頭坡口設計形式為X形，局部無損檢測，=0.85。

9、3設計壓力的確定 經(jīng)查下表得50下液氨飽和蒸汽壓為1.925MPa，所以工作壓力=（1.9250.101）MPa=1.824MPa，設計壓力為容器的設計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高表壓。裝設安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設計壓力不得低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.051.10倍，所以設計壓力P=2.0Mpa。并查得下表：液化氣飽和蒸汽壓及飽和液密度溫度-20204050飽和蒸汽壓Bar氨1.931.9315.2019.25氯0.825.6510.2713.03丙烷2.558.961

10、4.4817.93丙烯2.969.6515.8619.99飽和液密度Kg/L氨0.66500.61030.57950.5663氯1.5281.4061.3421.307丙烷0.560.530.470.45丙烯0.570.5150.4750.45四筒體和封頭厚度設計計算筒體長度的確定1）確定封頭的大概直徑因為V=15 m，筒體長度與直徑之比L：D3，由V= 于是D=1854mm2）選取EHA橢圓形封頭的直徑將直徑圓整為1800mm，查表可得V=0.8270 mV=15-20.8270=17.2984 m=所以：L=5250mmV=+2 V=+20.8270=15.0 06m與所要設計的50 m非

11、常接近，完全符合設計要求因此，筒體的公稱直徑為1800mm，筒體長度為5250mm筒體名義厚度的確定假設筒體厚度在616mm，計算厚度根據(jù)已知=0.85，查表得=170Mpa所以 =12.544mm =+=12.544+1=13.544mm+=13.544+0.3=13.844 mm即=14mm此厚度在假設范圍之內(nèi)，故計算有效因此，有效厚度=14-1-0.3=12.7 mm容器的壓力試驗所謂壓力試驗，就是用液體或氣體作為工作介質(zhì)，在容器內(nèi)施加比它的設計壓力還要高的試驗壓力，以檢查容器在試驗壓力下是否有滲漏、明顯的塑性變形以及其他缺陷。壓力試驗分為液壓試驗和氣壓試驗兩種，一般采用液壓試驗，而且普

12、遍采用水為液壓試驗介質(zhì)，故本次設計采用水壓試驗。根據(jù)GB150標準的規(guī)定，液壓試驗時 所以 1.252170/170=2.5Mpa而圓筒的應力 所以 2.5(2000+13.75)/(212.7)=142.732 MPa2000mm時,直邊高度為40mm。由于所設計的筒體公稱直徑DN=1800mm,所以直邊高度為25mm，又根據(jù)EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積查得：DN=2000mm時，總深度H=475mm，內(nèi)表面積A=3.6535，容積V=0.8270所以，封頭設計為EHA180014-16MnR JB/T4746-2002.七 零部件的設計1、開孔接管位置及其法蘭設計筒體頂部從左往右依次為液

13、氨入口，液氨出口，氣氨出口，放空口，壓力表接口，安全閥接口，右側為人孔 ，底部為排污管1） 液氨入口及其法蘭設計液氨入口接管距左側筒體環(huán)焊縫的距離為500 mm（2.5=400），伸處筒體長度為200 mm，深入筒體深度為1500mm，接管總長為1670采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度40 mm45 mm150 mm18 mm45 mm2）液氨出口及其法蘭設計距左側液氨入口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200mm，接管長度為1920 mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚40 mm45 mm4.0 mm采用帶頸

14、對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa同1）3）氣氨出口及其法蘭設計氣氨出口距左側液氨出口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200 mm，接管長度為169 mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚40 mm45 mm4.0 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa同1）4）放空口及其法蘭設計放空口距左側氣氨出口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200mm，接管長度為174mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚25 mm32 mm3.5 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法

15、蘭高度25 mm32 mm115 mm18 mm40 mm5）安全閥接口及其法蘭設計安全閥接口距左側放空口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200 mm，接管長度為156mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚80 mm89 mm6.0 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度80 mm89 mm200 mm24 mm58 mm6）壓力表接口及其法蘭設計壓力計接口距左側安全閥接口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200 mm，接管長度為174mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚25 mm32 mm3.5 mm

16、采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度25 mm32 mm115 mm18 mm40 mm7）排污管接口及其法蘭設計排污管接口距右側封頭邊緣的距離為2425mm，伸出筒體長度為200 mm，接管長度為172mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚32 mm38 mm3.5 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度32 mm38 mm140 mm18 mm42 mm2、人孔及其法蘭設計人孔即檢查孔。壓力容器開設檢查孔目的是為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋，變形

17、，腐蝕等缺陷以及裝拆設備的內(nèi)部零部件，一般設備的公稱直徑在900mm以下時可根據(jù)需要設置適當數(shù)量的手孔，超過900mm時應開設人孔。人孔有圓形和長圓兩種。人孔大小的設置原則是方便人的進出，因此，圓形人孔的公稱直徑規(guī)定為400600mm，所以本次設計選擇人孔公稱直徑為500 mm。人孔位置的確定：人孔的壁厚，：人孔的公稱直徑，：筒體壁厚，：筒體公稱直徑人孔采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa人孔類型公稱壓力公稱直徑dS帶頸對焊法蘭人孔2.5MPa500mm53012查表可知回轉蓋ABLHHd40520030028012330材料選擇：零件名稱筒節(jié)法蘭法蘭蓋墊片公稱壓力材

18、料代號16Mn16MnR16Mn纏繞式墊片2.5MPa3、開孔補強結構設計（1）判斷是否需要開孔補強按GB150規(guī)定，殼體開孔接管公稱直徑小于或等于可不另行補強，但本次設計人孔的公稱外徑為，所以進行補強圈補強。（2）判斷本次設計是否符合 補強圈本次設計：a)容器設計壓力b)容器設計溫度c)容器鋼材的標準抗拉強度下限d)殼體開孔處的名義厚度e)補強圈厚度 所以補強圈的設計標準可用 補強圈（3）開孔補強計算由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補強圈標準。本次設計所選用的人孔筒節(jié)的公稱直徑為，查回轉蓋帶頸對焊法蘭人孔尺寸表得為，。1） 不計焊縫系數(shù)的筒體計算壁厚由得=10.65mm，補強的

19、面積A=d+2（1-f） 其中d=500+1.32=502.6mm =12.544A=12.544502.6=6304.6 mm（f=1）選擇與筒體相同的材料進行補強。有效補強圈的面積為A=A+A+AB=2d=2502.6=1005.2mmA=（Bd）（-）2（）（1f）=80.416 mm A=2h （）f+2h（C ）fh =77.66 h=0A=2h （）f+2h（C ）f=590.216 mm A100 mmA=A+A+ A=778.632 mm所以 （840530）=6304.6778.632=5533.968=18.09mm 考慮到鋼板負偏差并圓整，實取補強厚度18mm，補強材料與

20、殼體材料相同3 液位計及其法蘭選擇此容器選用磁性液位計，因為儲罐介質(zhì)溫度在太原地區(qū)隨季節(jié)溫度的變化而變化，最低溫度可為-20，最高溫度可達到50，密度跟黏度也隨之變化，其他液位計均不符合要求，故選用此液位計。由液氨的裝填系數(shù)為0.85，經(jīng)計算可得最高液面距離筒體中心線的距離為526.6mm，液位計必須安裝在最高液面以上的位置，則液位計安裝在距離筒體中心線700mm處，選用的公稱壓力為2.5MPa，L=1400mm查表可知：公稱直徑外徑厚度25mm32 mm3.5 mm法蘭采用16Mn，查表可知：公稱直徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度法蘭重量鋼管外徑25 mm115 mm18 mm42 mm2.05k

21、g32 mm法蘭墊片采用石墨復合墊片，16個螺栓16個墊圈4支座設計 本次設計為臥式容器，所以采用鞍式支座。鞍式支座分為輕型(代號為A)和重型(代號為B)，對于一般直徑在1000 mm以上的容器，選用輕型鞍座就可滿足要求，鞍座與基礎的安裝形式有固定式（代號F）和滑動式（代號S）兩種，一般為滿足容器的熱脹冷縮的位移要求，固定式和滑動式應配對使用。故設計中選用輕型鞍座，采用固定式和滑動式支座中心與環(huán)焊縫的距離為1040 mm筒體的公稱直徑為1800 mm，查表可知：公稱直mm鞍座高mm底座（mm）腹板筋板（m）IbIbb1800250128022012102951902608墊板（mm）螺栓間距I

22、鞍座質(zhì)量kg弧長be210043010801120160制作為S型和F型。. 八焊接接頭設計1) 回轉殼體的焊接結構設計回轉殼體的拼接接頭必須采用對接接頭，殼體上的所有縱向及環(huán)向接頭，凸形接頭上的拼接接頭，即A，B類接頭，是容器要求最高的焊縫，對容器的安全至關重要，必須采用對接焊，不允許采用搭接焊.對接焊易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作無損檢測，可獲得最好的焊接接頭質(zhì)量。2) 接管與殼體的焊接結構設計接管與殼體及補強圈之間的焊接一般只能采用角焊和搭焊，具體的焊接結構還與對容器的強度與安全的要求有關，涉及到是否開坡口，單面焊與雙面焊，焊透與否等問題。1. 無補強圈接管的焊接結構 中低壓容器不需另作補強的小直徑接管可直接插入殼體所開孔內(nèi)，有平齊