甲醇儲(chǔ)罐的課程設(shè)計(jì)

1、一課程設(shè)計(jì)Word 文檔設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)課題：甲醇貯罐的機(jī)械設(shè)計(jì)工藝參數(shù)：最高使用溫度：T=50 C公稱直徑：DN=2200mm筒體長(zhǎng)度（不含封頭）：Lo=3819mm設(shè)計(jì)容：1 .筒體材料的選擇2 .罐的結(jié)構(gòu)尺寸3 .罐的制造施工4 .零部件型號(hào)及位置5 .相關(guān)校核計(jì)算設(shè)計(jì)人：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：完成時(shí)間：目錄、材料及結(jié)構(gòu)選擇 11材料的選擇12結(jié)構(gòu)的選擇22.1 封頭的選擇22.2 人孔的選擇22.3 法蘭的選擇22.4 液面計(jì)的選擇32.5 鞍式支座的選擇 3、設(shè)計(jì)計(jì)算容41設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力的確定 41.1 設(shè)計(jì)溫度的確定 41.2 貯罐長(zhǎng)度以及徑確定 41.3 設(shè)計(jì)壓力的確定 42罐體壁厚

2、設(shè)計(jì) 43封頭厚度設(shè)計(jì)53.1 計(jì)算封頭厚度53.2 校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度 64鞍座設(shè)計(jì)64.1 罐體質(zhì)量 m164.2 封頭質(zhì)量m274.3 甲醇質(zhì)量m374.4 附件質(zhì)量m474.5 貯罐總質(zhì)量 85人孔設(shè)計(jì)86人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)97選配工藝接管97.1 堿液進(jìn)料管97.2 堿液出料管1.07.3 排污管.107.4 液面計(jì)接管1.07.5 放空管接口管107.6 安全閥接口管1.18總裝置配圖1.1參考文獻(xiàn)12一、材料及結(jié)構(gòu)選擇1材料的選擇甲醇的物理化學(xué)性質(zhì)化學(xué)名稱：甲醇，別名：甲基醇、木醇、木精分子式CH30H，分子量32.04,有類似乙醇?xì)馕兜臒o(wú)色透明，易揮發(fā)性液體， 密度（20C）

3、 0.7913g/mL,熔點(diǎn)為一97.8C ,沸點(diǎn)為64.65C。甲醇是一種無(wú)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(jī)溶劑之一， 與水互溶且體積縮小，能與甲醇乙酸等多種有機(jī)溶劑互溶，甲醇為有毒化工產(chǎn)品， 用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，主要用于精細(xì)化工、塑料等領(lǐng)域， 用來(lái)制造甲醛。醋酸、甲氨、硫酸等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料 之一'o儲(chǔ)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(shù)角度看，可用 Q245R類的低碳鋼板，16Mn鋼板的價(jià)格 雖比Q245R貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的

4、計(jì)價(jià)， Q345R鋼板較為經(jīng) 濟(jì)，所以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封頭的材料。鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚 度室溫強(qiáng)度指標(biāo)許用應(yīng)力/MPa/mmRm/MPaREl/MPa<20100熱軋36510345189189Q345RGB 713控軋>16 36500325185185正火>36 604903151811812結(jié)構(gòu)的選擇2.1 封頭的選擇從受力與制造方面分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)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(yīng)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。

5、從鋼材耗用量來(lái)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(qiáng)度，結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓 封頭最為合理。2.2 人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的部構(gòu)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(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)綜合 考慮公稱壓力，公稱直徑，工作溫度以及人，手孔的結(jié)構(gòu)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的水平吊蓋對(duì)焊法蘭人孔。2.3 法蘭的選擇法蘭連接的主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠，強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是不能快速拆 卸，制造成本較高。壓

6、力容器的法蘭分平焊法蘭和對(duì)焊法蘭。 法蘭設(shè)計(jì)的優(yōu)化原 則是：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近許用應(yīng)力值， 即結(jié)構(gòu)材料在各個(gè)方向的強(qiáng)度都得到充分的發(fā)揮2.4 液面計(jì)的選擇液面計(jì)是用以指示容器物料液面的裝置， 具類型大體上可以分為四類：有玻 璃板液面計(jì)，玻璃管液面計(jì)，浮子液面計(jì)和浮標(biāo)液面計(jì)。在中低壓容器中常用前 兩種。玻璃板液面計(jì)有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，具適用溫度在0250攝氏度。玻璃管液面計(jì)適用于工作壓力小于 1.6MPa,介質(zhì)溫度在0250攝氏度情況下。 玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均適用于物料沒(méi)有結(jié)晶等堵塞固體的場(chǎng)合。板式5液面計(jì)承壓能力強(qiáng)但比較笨重，成本較高。2.5 鞍式支座的選擇鞍式支座是應(yīng)

7、用較為廣泛的一種臥式支座。從應(yīng)力分析來(lái)看，理論上支座數(shù) 目越多越好。但實(shí)際上，臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成雙支座， 這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)過(guò)多 時(shí)，各支撐平面的影響均會(huì)影響支座反力的分布，因而采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越性反而會(huì)造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來(lái) 不利影響。在此選擇輕型的鞍式雙支座，一個(gè) S型，一個(gè)F型。二、設(shè)計(jì)計(jì)算容1設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力的確定1.1 設(shè)計(jì)溫度的確定選擇設(shè)計(jì)溫度t=50 1.2 貯罐長(zhǎng)度以及徑確定貯罐徑 Di=2400mm 長(zhǎng)度 L=5000mm1.3 設(shè)計(jì)壓力的確定設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì) 載荷，具值不得低于工

8、作壓力。液柱靜壓力 P尸 pg h=1.84 X103X9.8X5=0.09016 MPa查飽和蒸汽壓P2=0.0555 MPa工作壓力 Pw= P0 + P2 = 0.101+ 0.0555 = 0.1565 MPa設(shè)計(jì)壓力 P=1.1 Pw = 0.17215 MPa計(jì)算壓力 Pc=0.17215+0.09016=0.26231 MPa2罐體壁厚設(shè)計(jì)壁厚8公式：PcDit2Pc本貯罐50c時(shí)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 = 189MPa Rei = 345 MPa小=1.0 （雙面焊對(duì)接接

9、頭，100%無(wú)損檢測(cè)）0.262312400 1. 7 218910.26231mm取腐蝕裕量C2 = 2 mm設(shè)計(jì)厚度dC21.7 23.7 mm取鋼板厚度的負(fù)偏差 C = 0.3 mm8d+C1=3.7+0.3=4 mm圓整后取 名義厚度8 n=4 mm3封頭厚度設(shè)計(jì)3.1 計(jì)算封頭厚度封頭厚度5公式：RD2 t0.5 Pc于是0.262312400, 、 1. 7 218910.50.26231C=C+C2=2.3 mmS+C=2.3+1.7=4 mm圓整后取 名義厚度8 n=4 mm3.2校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度PT Di根據(jù)式0. 9ReL式中 Pt=1.25P=1.25 X0.2

10、6231=0.33 MPa8e= 8n C=4 2.3=1.7 mmRl=345 MPa0.3324001.7T 233.1貝 U2 1.7MPa而 0.9 ReL0.9 1345310.5 MPa因?yàn)門0. 9 ReL ,所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠4鞍座設(shè)計(jì)貯罐總質(zhì)量m = m1 + m2 + m3 + m4式中m1罐體質(zhì)量m2封頭質(zhì)量m3甲醇質(zhì)量m4附件質(zhì)量4.1 罐體質(zhì)量m1q1=236.4DN=2400 mm 8n=4 mm的筒節(jié)，質(zhì)量為Kg/mmi= q iL=1181.8 Kg4.2 封頭質(zhì)量m2DN=2400 mm 8n=4 mm 直邊高度h = 40 mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢 圓形封頭，m2i

11、 = 150.9 Kgm2 = 2 m 21 =301.8 Kg4.3 甲醇質(zhì)量m3m3VV = V 封 +V 筒=19.54 m 3甲醇密度 0.7913g/mL ,貝Um3=15461.46 Kg3水密度為1000 Kg/mm3= 19540 Kg所以m3取水壓試驗(yàn)滿水質(zhì)量4.4 附件質(zhì)量m4m4=500 Kg4.5 貯罐總質(zhì)量m = mi + m2 + m3 + m41 181.8301 . 81954050021523 . 6 Kgl mg 21523 .69. 81F - 105.6 kN2 2每個(gè)鞍座只承受105.6 kN負(fù)荷查表得，可以選用輕型帶墊板，包角為120的鞍座，即JB/

12、T 4712.12007鞍座 A2400-FJB/T 4712.12007鞍座 A2400-S表3.3 A型鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸(mm)公稱直徑DN允 許 載 荷/kN腹筋板墊板螺栓連接尺寸座 高 度 h底板11b18板弧長(zhǎng)b43e13、L螺間距孔12d螺 紋 M孔長(zhǎng)1b2b332400447250172024014102652082908280050010100152024M20405人孔設(shè)計(jì)根據(jù)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度、最高工作壓力、材質(zhì)、介質(zhì)及使用求等條件，選用公稱壓力為2.5MPa的水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔(HG/T 21524 2005),人孔公稱直徑選定為450mm。采用榨槽面密封面(TG型)和石棉

13、橡膠墊片。表3.2人孔PN2.5 DN450明細(xì)表件號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱數(shù) 量材料尺寸/mm1筒節(jié)1Q345RdWXS=480 M2, Hi=3202HG/T 20592-2009法蘭116Mn()3HG/T 20592-2009墊片1石棉橡膠板/3(代號(hào)A?G)4HG/T 20592-2009法蘭蓋1Q345Rb1=39 , b2=445GB/T 5782-2000螺柱2035M33 X2X1756GB/T 6170-2000螺母4025M337吊環(huán)1Q235-A.F8轉(zhuǎn)臂1Q235-A.Fd0=369墊圈201100HV10GB/T 6170-2000螺母M2024級(jí)11吊鉤1Q235-A.F12

14、環(huán)1Q235-A.F13無(wú)縫鋼管12014支承板1Q345R6人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)人孔開孔補(bǔ)強(qiáng)采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345R,根據(jù)JB/T 4736 2002,確定補(bǔ)強(qiáng)圈徑 D1=484mm ,外徑D2=760mm ,補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為20mm。7選配工藝接管7.1 堿液進(jìn)料管進(jìn)料管伸進(jìn)設(shè)備部并將管的一端切成45 C,為的是避免物料沿設(shè)備壁流動(dòng)以減少磨蝕和腐蝕。為了在短時(shí)間將物料注滿容器。采用57mm 35mm的無(wú)縫鋼管。配用具有突面密封的帶頸對(duì)焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：HG20595法蘭 WN50-2.5 RF 20。接管長(zhǎng)500mm,不需補(bǔ)強(qiáng)6。7.2 堿液由料管在化工生產(chǎn)中，需要將液體介質(zhì)運(yùn)送到與容器平行

15、的或較高的設(shè)備中去， 并 且獲得純凈無(wú)雜質(zhì)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 3.5mmo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 WN32-2.5 RF 20相同，但其徑為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(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐2.6m。7.3 排污管貯罐右端最底部安設(shè)一個(gè)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 W

16、N50-2.5 RF 20。7.4 液面計(jì)接管本貯罐采用透光式玻璃板液面計(jì) AT 2.5-W-1450V兩支。與液面計(jì)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(shí)，將容器的空氣排到罐體外以便能順利快速地注入， 需安 設(shè)一放空管。采用 38mm 3.5mm無(wú)縫鋼管，法蘭為HG20595法蘭WN32-2.5 RF 2007.6 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(wú)縫鋼 管，法蘭為HG20595法蘭 WN32-2.5 RF 20。各接管的長(zhǎng)度都是 200mm。8總裝置配圖貯罐的總裝配圖見(jiàn)附頁(yè)I各零部件的名稱，規(guī)格、尺寸、材料等見(jiàn)明細(xì)表。貯罐技術(shù)要求：本設(shè)計(jì)按 GB 150-1998鋼制壓力容器進(jìn)行制造，試驗(yàn)和 驗(yàn)收；焊接材料、對(duì)接焊接接頭形式及尺寸可按GB 985-80中規(guī)定（設(shè)計(jì)焊接接頭系數(shù)取1.0）;焊