甲醇儲罐的課程設計

1、學院0誠為i課程設計設計 工藝參數(shù):課題：甲醇貯罐的機械設計最高使用溫度：T=50C公稱直徑：DN=2200mm筒體長度（不含封頭）：Lo=3819mm 十內容：1. 筒體材料的選擇2. 罐的結構尺寸3. 罐的制造施工4. 零部件型號及位置5. 相關校核計算 設計人： 學號： 指導老師： 完成時間：1目錄1010118一、材料及結構選擇 1材料的選擇2結構的選擇2.1封頭的選擇2.2人孔的選擇2.3法蘭的選擇2.4液面計的選擇2.5鞍式支座的選擇 二、設計計算內容 設計溫度和設計壓力的確定 1.1設計溫度的確定 1.2貯罐長度以及內徑確定.1.3設計壓力的確定 罐體壁厚設計封頭厚度設計 3.1

2、計算封頭厚度3.2校核罐體與封頭水壓試驗強度人孔補強設計 .選配工藝接管.7.1堿液進料管7.2堿液出料管7.3 排污管.7.4液面計接管7.5放空管接口管7.6安全閥接口管 總裝置配圖9991010參考文獻1112鞍座設計64.1罐體質量m64.2 圭寸頭質量 m274.3甲醇質量mi74.4 附件質量 m474.5 貯罐總質量8人孔設計84、材料及結構選擇1材料的選擇甲醇的物理化學性質化學名稱：甲醇，別名：甲基醇、木醇、木精分子式CH 3OH ,分子量32.04 ,有類似乙醇氣味的無色透明，易揮發(fā)性液體, 密度（20C） 0.7913g/mL,熔點為一97.8 C,沸點為64.65 C。甲

3、醇是一種無色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，略有酒精氣味。甲醇是最常用的有機溶劑之一, 與水互溶且體積縮小，能與甲醇乙酸等多種有機溶劑互溶，甲醇為有毒化工產(chǎn)品, 用途廣泛，是基礎的有機化工原料和優(yōu)質燃料，主要用于精細化工、塑料等領域, 用來制造甲醛。醋酸、甲氨、硫酸等多種有機產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料 之一。儲罐可選用一般鋼材，但由于壓力較大，可以考慮Q245R Q345R這兩種鋼材。如果純粹從技術角度看，可用 Q245R類的低碳鋼板，16Mn鋼板的價格雖比Q245R貴，但在制造費用方面，同等重量設備的計價，Q345R鋼板較為經(jīng)濟，所許用應力/MPa以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封

4、頭的材料。室溫強度指標鋼號鋼板標準使用狀態(tài)厚度/mmR/MPa Rei/M Pa 1636500325185185正火36 60490315181 1812結構的選擇2.1封頭的選擇從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結構形式。但缺點是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是 目前中低壓容器中應用較多的封頭之一。 平板封頭因直徑厚度都較大，加工與焊 接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來看：球形封頭用材最少，比橢圓封頭 節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強度，結構和制造方面綜合考慮，采用橢圓 圭寸頭最為合理。2.2人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設備的內部空

5、間以及安裝和拆卸設備的內部構件。人孔主要由筒節(jié)，法蘭，蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。選用時 應綜合考慮公稱壓力，公稱直徑，工作溫度以及人，手孔的結構和材料等諸多方 面的因素。人孔的類型很多，選擇使用上有很大的靈活性。公稱壓力為2.5 MPa公稱直徑為450mm, H為250mm勺水平吊蓋對焊法蘭人孔。2.3法蘭的選擇法蘭連接的主要優(yōu)點是密封可靠，強度足夠及應用廣泛。缺點是不能快速拆 卸，制造成本較高。壓力容器的法蘭分平焊法蘭和對焊法蘭。 法蘭設計的優(yōu)化原 則是：法蘭設計應使各項應力分別接近許用應力值， 即結構材料在各個方向的強 度都得到充分的發(fā)揮。2.4液面計的選擇液面計是用以指示容器內

6、物料液面的裝置， 其類型大體上可以分為四類：有 玻璃板液面計，玻璃管液面計，浮子液面計和浮標液面計。在中低壓容器中常用 前兩種。玻璃板液面計有透光式和反射式兩種結構，其適用溫度在0-250攝氏度。玻璃管液面計適用于工作壓力小于1.6MPa,介質溫度在0-250攝氏度情況下。玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料沒有結晶等堵塞固體的場合。板式5 液面計承壓能力強但比較笨重，成本較高。2.5鞍式支座的選擇鞍式支座是應用較為廣泛的一種臥式支座。從應力分析來看，理論上支座數(shù) 目越多越好。但實際上，臥式容器應盡可能設計成雙支座， 這是因為當支點過多 時，各支撐平面的影響均會影響支座反力的分布， 因而采用

7、多支座不僅體現(xiàn)不出 理論上的優(yōu)越性反而會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運行安全帶來 不利影響。在此選擇輕型的鞍式雙支座，一個 S型，一個F型。、設計計算內容1設計溫度和設計壓力的確定1.1設計溫度的確定選擇設計溫度t=50 C1.2貯罐長度以及內徑確定貯罐內徑Di=2400mn長度L=5000mm1.3設計壓力的確定設計壓力是指設定的容器頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計 載荷，其值不得低于工作壓力。液柱靜壓力 P1=p g h=1.84 X 103X 9.8 X 5=0.09016 MPa查飽和蒸汽壓P2=0.0555 MPa工作壓力 Pw= F0 + P2 = 0.101

8、+ 0.0555 = 0.1565 MPa設計壓力 P=1.1 Pw = 0.17215 MPa計算壓力 Pc=0.17215+0.09016=0.26231 MPa2罐體壁厚設計壁厚S公式:PcD2 tPc本貯罐50C時甲醇飽和蒸氣壓為 0.0555 MPa,貯罐上需要安裝安全閥，故取 Pc = 0.26231 MPa Di = 2400 mm t = 189MPaRi = 345 MPa = 1.0（雙面焊對接接頭，100 %無損檢測）0.2623124002 189 1 0.262311. 7mm取腐蝕裕量C2 = 2 mmC21.7 23.7 mm取鋼板厚度的負偏差 C = 0.3 m

9、mS d+C=3.7+0.3=4 mm圓整后取名義厚度S n=4mm3封頭厚度設計3.1計算封頭厚度封頭厚度S公式:PCD2 t 0.5 Pc于是1. 70.262312400218910.50.26231C=G+C2=2.3 mmS +C=2.3+1.7=4 mm圓整后取名義厚度S n=4mm3.2校核罐體與封頭水壓試驗強度根據(jù)式PT DT270. 9ReL式中P t=1.25P=1.25 X 0.26231=0.33 MPaS e= S n C=4 2.3=1.7 mm恵=345 MPa0.3324001.7則T廠方233.1MPa而 0.9 ReL0. 91345310.5 MPa因為

10、T 0. 9ReL，所以水壓試驗強度足夠4鞍座設計叫 + m3 + m4貯罐總質量式中m1罐體質量m 2封頭質量m 3甲醇質量m 4附件質量m = m, +4.1罐體質量m1DN=2400 mmS n=4 mm的筒節(jié)，質量為 qi=236.4 Kg/mm1= q 1L=1181.8 Kg4.2封頭質量m2DN=2400 mm S n=4 mm直邊高度 h = 40 mm 的標準橢圓形封頭，mi = 150.9 Kgm 2 = 2 m 21 =301.8 Kg4.3甲醇質量m3V = V 封 +V 筒=19.54 m 3甲醇密度0.7913g/mL，則m=15461.46 Kg水密度為1000

11、Kg/m3m 3= 19540 Kg所以m取水壓試驗滿水質量4.4附件質量m4m=500 Kg4.5貯罐總質量m3 + m41181 . 821523mg301 . 819540500Kg21523 . 69. 81105.6 kN每個鞍座只承受105.6 kN負荷查表得，可以選用輕型帶墊板，包角為120的鞍座，即JB/T 4712.1 2007鞍座 A2400-FJB/T 4712.1 2007鞍座 A2400-S表3.3 A型鞍座標準尺寸(mm)腹底板板筋板墊板螺栓連接尺寸公稱允許鞍座直徑載荷高度螺螺孔間距孔紋長DN/kNh11b198213b2b39 弧長b49e12dM12400447

12、250172024014102652082908 280050010100152024M20405人孔設計根據(jù)儲罐的設計溫度、最高工作壓力、材質、介質及使用求等條件，選用公稱壓力為2.5MPa的水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔(HG/T21524 2005),人孔公稱直徑選定為450mm采用榫槽面密封面(TG型)和石棉橡膠墊片。表3.2人孔PN2.5 DN450明細表件號標準號名稱數(shù) 量材料尺寸/mm1筒節(jié)1Q345RdWXS=480 XI2，H1=3202HG/T 20592-2009法蘭116Mn ()3HG/T 20592-2009墊片1石棉橡膠板5 =3代號 A?G)4HG/T 20592-2

13、009法蘭蓋1Q345Rb1=39， b2=445GB/T 5782-2000螺柱2035M33X2 X756GB/T 6170-2000螺母4025M337吊環(huán)1Q235-A. F8轉臂1Q235-A. Fd0=369墊圈201100HV10GB/T 6170-2000螺母M2024級11吊鉤1Q235-A. F12環(huán)1Q235-A. F13無縫鋼管12014支承板1Q345R6人孔補強設計人孔開孔補強采用補強圈結構，材質為 Q345R根據(jù)JB/T 4736 2002，確定補強圈內徑 D1=484mm外徑D2=760mm補強圈厚度為20mm7選配工藝接管7.1堿液進料管進料管伸進設備內部并將

14、管的一端切成45C，為的是避免物料沿設備內壁流動以減少磨蝕和腐蝕。為了在短時間內將物料注滿容器。采用57mm 3-5mm的無縫鋼管。配用具有突面密封的帶頸對焊管法蘭，法蘭標記：HG20595法蘭 WN50-2.5 RF 20。接管長500mm不需補強 。7.2堿液出料管在化工生產(chǎn)中，需要將液體介質運送到與容器平行的或較高的設備中去，并且獲得純凈無雜質的物料。故采用可拆的壓出管25mm 3mm，將它用法蘭固定在接口管 57mm 3.5mm內。罐體的接口管法蘭采用 HG20595法蘭WN32-2.5 RF 20。與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與 HG20595法蘭 WN32-

15、2.5 RF20相同,但其內徑為25mm液氨壓出管的端部法蘭采用 HG20595法蘭WN20-2.5 RF 20。這些小管都不必補強。壓出管伸入貯罐2.6m。7.3排污管貯罐右端最底部安設一個排污管，管子規(guī)格：57mm 3.5mm，管端焊有一與截止閥J41W-16相配的管法蘭 HG20595法蘭 WN50-2.5 RF 20。7.4液面計接管本貯罐采用透光式玻璃板液面計 AT 2.5-W-1450V兩支。與液面計相配的接管尺寸為14mm 3mm，管法蘭為HG20595法蘭WN10-2.5 RF 20。7.5放空管接口管為了在注入液體時，將容器內的空氣排到罐體外以便能順利快速地注入，需安設一放空

16、管。采用 38mm 3.5mm無縫鋼管，法蘭為HG20595法蘭WN32-2.5RF 20。7.6安全閥接口管安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。 本貯罐選用38mm 3.5mm的無縫鋼管，法蘭為HG20595法蘭WN32-2.5 RF 20。各接管的長度都是 200mm8總裝置配圖貯罐的總裝配圖見附頁，各零部件的名稱，規(guī)格、尺寸、材料等見明細表。 貯罐技術要求：本設計按 GB 150-1998鋼制壓力容器進行制造，試驗和 驗收；焊接材料、對接焊接接頭形式及尺寸可按 GB 985-80中規(guī)定（設計焊接接 頭系數(shù)取1.0）；焊接采用電弧焊，焊條牌號E4303；殼體焊縫應進行無損探傷檢 查，探傷長度為100% ;設