化工容器的設計與選型課件

化工容器的設計與選型歡迎來到化工容器設計與選型課程！本課程旨在全面講解化工容器的設計原理、選型方法和實際應用，助您掌握化工生產(chǎn)中關鍵設備的核心技術。通過系統(tǒng)學習，您將能夠獨立完成化工容器的設計任務，并為化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行提供有力保障。課程目標與大綱1課程目標使學員掌握化工容器的設計原理、選型方法和實際應用，具備獨立完成化工容器設計任務的能力。提升學員在化工生產(chǎn)中解決實際問題的能力，為化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行提供有力保障。2課程大綱課程內容涵蓋化工容器概述、分類、材料選擇、設計基礎、結構設計、攪拌器、換熱器、塔器的選型與設計，以及案例分析、總結與展望等多個方面。通過理論學習與實踐相結合，全面提升學員的專業(yè)技能。3考核方式課程結束后，將進行綜合考核，包括理論考試和設計報告。理論考試考察學員對知識點的掌握程度，設計報告考察學員的實際應用能力。綜合考核成績將作為學員學習成果的重要評價依據(jù)。化工容器概述定義化工容器是指用于完成化工單元操作的設備，如反應、傳熱、分離、儲存等。它是化工生產(chǎn)中的關鍵設備，其性能直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。作用化工容器在化工生產(chǎn)中起著至關重要的作用，它不僅是完成化工反應的場所，也是實現(xiàn)物料傳遞和能量轉換的重要載體。其設計和選型直接影響生產(chǎn)過程的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。重要性化工容器的安全運行對于保障化工生產(chǎn)的安全至關重要。其設計和制造質量必須符合相關標準和規(guī)范，以防止泄漏、爆炸等事故的發(fā)生，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行。化工容器的分類按用途分類反應容器、換熱容器、分離容器、儲存容器等，不同用途的容器在設計和選型上有著不同的側重點。按承受壓力分類常壓容器、低壓容器、中壓容器、高壓容器等，不同壓力等級的容器在材料選擇和結構設計上有著不同的要求。按結構形式分類立式容器、臥式容器、球形容器等，不同的結構形式適用于不同的工藝條件和場地布置。按用途分類反應容器用于進行化學反應的容器，通常需要考慮反應溫度、壓力、攪拌等因素。常見的反應容器包括反應釜、反應塔等。換熱容器用于進行熱量傳遞的容器，通常需要考慮換熱效率、壓降等因素。常見的換熱容器包括換熱器、冷凝器等。分離容器用于進行物料分離的容器，通常需要考慮分離效率、物料性質等因素。常見的分離容器包括分離器、精餾塔等。儲存容器用于儲存物料的容器，通常需要考慮儲存容量、物料性質等因素。常見的儲存容器包括儲罐、儲槽等。按承受壓力分類常壓容器承受壓力低于0.1MPa的容器，通常用于儲存或進行一些簡單的化學反應。1低壓容器承受壓力在0.1MPa~1.6MPa之間的容器，應用廣泛，涉及多種化工生產(chǎn)過程。2中壓容器承受壓力在1.6MPa~10MPa之間的容器，通常用于一些較為復雜的化學反應或高溫高壓的場合。3高壓容器承受壓力高于10MPa的容器，通常用于一些特殊的化學反應或超臨界狀態(tài)的場合，設計和制造要求非常高。4按結構形式分類立式容器容器主體呈立式結構，占地面積小，適用于場地空間有限的場合。常用于反應、分離等過程。臥式容器容器主體呈臥式結構，穩(wěn)定性好，適用于儲存等過程。常用于儲存液體或氣體物料。球形容器容器主體呈球形結構，受力均勻，適用于儲存高壓氣體或液體物料。常用于儲存液化石油氣、液氨等?；と萜鞑牧系倪x擇1安全可靠滿足強度、塑性、韌性等要求，確保容器在各種工況下的安全運行。2耐腐蝕性能夠抵抗介質的腐蝕，延長容器的使用壽命。3經(jīng)濟性在滿足性能要求的前提下，盡量選擇價格合理的材料，降低生產(chǎn)成本。常用金屬材料不銹鋼具有良好的耐腐蝕性和力學性能，廣泛應用于各種化工容器的制造。碳鋼價格低廉，力學性能良好，但耐腐蝕性較差，通常需要采取防腐措施。有色金屬如鋁、銅、鈦等，具有特殊的性能，適用于一些特殊的化工介質。不銹鋼優(yōu)點優(yōu)異的耐腐蝕性，可抵抗多種化工介質的腐蝕；良好的力學性能，強度高、塑性好；良好的焊接性能，易于加工制造；表面光潔，易于清洗。種類奧氏體不銹鋼（如304、316）：應用最廣泛的不銹鋼，具有良好的耐腐蝕性和焊接性能；鐵素體不銹鋼（如430）：價格較低，但耐腐蝕性較差；馬氏體不銹鋼（如410）：強度高、硬度高，但塑性較差。應用廣泛應用于制造各種化工容器，尤其適用于儲存和處理腐蝕性介質的場合。如反應釜、換熱器、儲罐等。碳鋼優(yōu)點價格低廉，易于獲得；力學性能良好，強度高、塑性好；良好的焊接性能，易于加工制造。缺點耐腐蝕性較差，易受多種化工介質的腐蝕；易生銹，需要采取防腐措施。應用廣泛應用于制造各種化工容器，但通常需要采取防腐措施，如涂覆防腐涂層、襯里等。適用于儲存和處理非腐蝕性介質的場合。有色金屬1鋁密度小、耐腐蝕性好，適用于制造輕型化工容器。但強度較低，不適用于高壓場合。2銅導熱性好、耐腐蝕性好，適用于制造換熱器。但價格較高，不適用于大面積使用。3鈦耐腐蝕性極好，適用于制造處理強腐蝕性介質的化工容器。但價格昂貴，加工難度大。常用非金屬材料塑料耐腐蝕性好、重量輕、易于加工，但強度較低、耐溫性差。橡膠彈性好、耐磨性好、耐腐蝕性好，但耐溫性差、易老化。玻璃鋼強度高、耐腐蝕性好、重量輕，但易脆、不耐沖擊。塑料優(yōu)點優(yōu)異的耐腐蝕性，可抵抗多種化工介質的腐蝕；重量輕，易于搬運和安裝；易于加工成型，可制成各種形狀的容器；價格低廉。1缺點強度較低，不適用于高壓場合；耐溫性較差，不適用于高溫場合；易老化，使用壽命有限。2應用廣泛應用于制造儲存腐蝕性介質的化工容器，如酸堿儲罐、反應釜襯里等。但需要注意其強度和耐溫性限制。3橡膠1優(yōu)點優(yōu)異的彈性，可吸收沖擊和振動；良好的耐磨性，使用壽命長；良好的耐腐蝕性，可抵抗多種化工介質的腐蝕。2缺點耐溫性較差，不適用于高溫場合；易老化，使用壽命有限；易受有機溶劑的侵蝕。3應用常用于制造化工容器的密封件、襯里等。如法蘭墊片、管道襯里等。需要注意其耐溫性和耐溶劑性限制。玻璃鋼1優(yōu)點強度高，可承受一定的壓力；耐腐蝕性好，可抵抗多種化工介質的腐蝕；重量輕，易于搬運和安裝。2缺點易脆，不耐沖擊；耐溫性較差，不適用于高溫場合；易老化，使用壽命有限。3應用常用于制造儲存腐蝕性介質的化工容器，如儲罐、管道等。但需要注意其耐沖擊性和耐溫性限制。材料的性能要求強度材料抵抗塑性變形和斷裂的能力，是化工容器安全運行的重要保障。塑性材料產(chǎn)生塑性變形而不發(fā)生斷裂的能力，有利于消除應力集中，提高容器的安全性。韌性材料吸收能量而不發(fā)生斷裂的能力，可提高容器抵抗沖擊載荷的能力。耐腐蝕性材料抵抗介質腐蝕的能力，是保證容器長期穩(wěn)定運行的關鍵。強度抗拉強度材料抵抗拉伸載荷的能力，是衡量材料強度的重要指標。屈服強度材料開始產(chǎn)生塑性變形時的應力，是設計化工容器的重要依據(jù)?？箟簭姸炔牧系挚箟嚎s載荷的能力，適用于承受壓縮載荷的化工容器。塑性123延伸率材料在拉伸斷裂后，其伸長量與原始長度之比，是衡量材料塑性的重要指標。斷面收縮率材料在拉伸斷裂后，其斷面面積的減小量與原始面積之比，是衡量材料塑性的重要指標。冷彎性能材料在冷彎條件下抵抗斷裂的能力，是衡量材料塑性的重要指標。韌性沖擊吸收功材料在沖擊載荷作用下斷裂時所吸收的能量，是衡量材料韌性的重要指標。斷裂韌性材料抵抗裂紋擴展的能力，是衡量材料韌性的重要指標。耐腐蝕性均勻腐蝕金屬表面各處以大致相同的速度發(fā)生的腐蝕。局部腐蝕集中在金屬表面的某些區(qū)域發(fā)生的腐蝕，如點蝕、縫隙腐蝕等。應力腐蝕在拉應力和腐蝕介質的共同作用下發(fā)生的腐蝕開裂?；と萜髟O計基礎1設計規(guī)范與標準化工容器的設計必須符合相關的設計規(guī)范與標準，以確保其安全可靠運行。2設計計算方法化工容器的設計需要進行強度計算、穩(wěn)定性計算、剛度計算等，以保證其滿足使用要求。3結構設計化工容器的結構設計需要考慮筒體、封頭、支座、接管等部件的設計，以確保其整體結構的合理性。設計規(guī)范與標準標準適用范圍GB150壓力容器HG20580鋼制化工容器JB4732鋼制焊接常壓容器化工容器的設計必須嚴格遵守國家和行業(yè)的相關標準，以確保其安全可靠運行。設計人員應熟悉并掌握這些標準的內容，并在設計過程中嚴格執(zhí)行。GB150壓力容器內容GB150《壓力容器》是壓力容器設計、制造、檢驗和驗收的主要依據(jù)，其內容涵蓋了壓力容器的材料、設計、制造、檢驗和安全管理等方面。重要性GB150是壓力容器領域最重要的標準之一，對于保障壓力容器的安全運行具有重要意義。所有壓力容器的設計、制造和使用都必須符合GB150的要求。更新GB150會定期進行更新和修訂，以適應技術的發(fā)展和安全要求的變化。設計人員應及時關注GB150的最新版本，并在設計中采用最新的標準。HG20580鋼制化工容器內容HG20580《鋼制化工容器》是鋼制化工容器設計、制造和檢驗的主要依據(jù)，其內容涵蓋了鋼制化工容器的材料、設計、制造和檢驗等方面。適用范圍HG20580適用于鋼制化工容器的設計、制造和檢驗，但不適用于壓力容器。設計人員應根據(jù)容器的類型選擇合適的標準。特點HG20580對鋼制化工容器的設計和制造提出了具體的要求，設計人員應嚴格執(zhí)行，以確保容器的安全可靠運行。設計計算方法1強度計算計算容器在工作壓力下承受的應力，確保其不超過材料的許用應力。2穩(wěn)定性計算計算容器在工作壓力下是否會發(fā)生失穩(wěn)，確保其具有足夠的穩(wěn)定性。3剛度計算計算容器在工作壓力下的變形，確保其滿足使用要求。強度計算薄殼理論適用于薄壁容器的強度計算，計算簡便，但精度較低。厚殼理論適用于厚壁容器的強度計算，精度較高，但計算復雜。有限元法適用于各種復雜結構的強度計算，精度高，但需要專業(yè)的軟件和人員。穩(wěn)定性計算線彈性穩(wěn)定性理論適用于計算理想彈性體的穩(wěn)定性，但忽略了材料的塑性變形。1非線性穩(wěn)定性理論考慮了材料的塑性變形，適用于計算實際結構的穩(wěn)定性。2實驗方法通過實驗確定結構的臨界載荷，是驗證理論計算結果的有效手段。3剛度計算1計算容器的變形包括撓度、轉角等。2校核變形是否滿足要求例如，管道的撓度不能過大，以免影響其正常運行。3調整設計參數(shù)如增加壁厚、加強支座等，以提高容器的剛度?；と萜鹘Y構設計筒體的設計筒體是化工容器的主要承壓部件，其設計至關重要。封頭的設計封頭是化工容器的端蓋，其設計直接影響容器的強度和穩(wěn)定性。支座的設計支座是支撐化工容器的部件，其設計需要考慮容器的重量和載荷。筒體的設計參數(shù)影響因素壁厚壓力、直徑、材料直徑工藝要求、場地條件長度工藝要求、傳熱面積筒體的設計需要綜合考慮壓力、直徑、材料等因素，以確保其滿足強度和穩(wěn)定性的要求。同時，還需要考慮工藝要求和場地條件，以確定筒體的直徑和長度。封頭的設計類型球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭等，不同的封頭類型適用于不同的壓力和直徑。選擇應根據(jù)壓力、直徑、材料等因素選擇合適的封頭類型，以確保其滿足強度和穩(wěn)定性的要求。計算需要進行強度計算，以確定封頭的壁厚，確保其能夠承受工作壓力。支座的設計類型裙式支座、鞍式支座、耳式支座等，不同的支座類型適用于不同的容器和載荷。選擇應根據(jù)容器的重量、載荷、場地條件等因素選擇合適的支座類型，以確保其能夠安全穩(wěn)定地支撐容器。計算需要進行強度計算和穩(wěn)定性計算，以確定支座的尺寸和材料，確保其能夠承受容器的重量和載荷。接管的設計1類型進料接管、出料接管、排污接管、測量接管等，不同的接管類型具有不同的功能。2位置應根據(jù)工藝要求和流體力學原理確定接管的位置，以確保物料的正常進出和容器的正常運行。3尺寸應根據(jù)流量和壓力降的要求確定接管的尺寸，以確保物料的正常輸送。開孔補強目的彌補在容器壁上開孔后造成的強度削弱。方法在孔周圍增加補強圈或補強板，以提高孔周圍的強度。計算需要進行補強計算，以確定補強圈或補強板的尺寸和材料，確?？字車膹姸葷M足要求。攪拌器的選型與設計類型選擇根據(jù)物料特性和攪拌目的選擇合適的攪拌器類型。1功率計算計算攪拌器所需的功率，以確定電機的容量。2結構設計設計攪拌器的結構，包括葉輪、軸、軸封等。3攪拌器的類型推進式攪拌器適用于低粘度物料的攪拌，攪拌效果好，但剪切力較小。槳式攪拌器適用于中粘度物料的攪拌，攪拌效果一般，剪切力適中。渦輪式攪拌器適用于高粘度物料的攪拌，攪拌效果差，但剪切力大。攪拌器的功率計算因素影響物料粘度粘度越大，功率越大攪拌速度速度越快，功率越大容器尺寸尺寸越大，功率越大攪拌器的功率計算需要考慮物料粘度、攪拌速度、容器尺寸等因素，以確定合適的電機容量，確保攪拌器能夠正常運行。攪拌器的結構設計葉輪葉輪是攪拌器的核心部件，其類型和尺寸直接影響攪拌效果。軸軸是連接葉輪和電機的部件，其強度和剛度需要滿足要求。軸封軸封是防止物料泄漏的部件，其密封性能需要良好。換熱器的選型與設計類型選擇根據(jù)工藝要求和介質特性選擇合適的換熱器類型。熱力計算計算換熱器的換熱面積和傳熱系數(shù)。結構設計設計換熱器的結構，包括殼體、管束、折流板等。換熱器的類型類型特點管殼式換熱器結構簡單、可靠，適用范圍廣板式換熱器傳熱效率高、結構緊湊螺旋板式換熱器適用于處理高粘度物料換熱器的類型有很多種，應根據(jù)工藝要求和介質特性選擇合適的換熱器類型，以滿足傳熱要求。換熱器的熱力計算計算換熱面積根據(jù)傳熱量、傳熱溫差和傳熱系數(shù)計算換熱面積。計算傳熱系數(shù)根據(jù)介質特性、流速和換熱器結構計算傳熱系數(shù)。校核壓降計算介質在換熱器內的壓降，確保其不超過允許值。換熱器的結構設計殼體殼體是換熱器的外殼，其強度需要滿足壓力要求。管束管束是換熱器的傳熱元件，其材質和排列方式影響傳熱效率。折流板折流板用于改變流體方向，提高傳熱效率。塔器的選型與設計1類型選擇根據(jù)分離目的和物料特性選擇合適的塔器類型。2流體力學計算計算塔內的流速和壓降，以保證塔的正常運行。3結構設計設計塔的結構，包括塔體、塔板、填料等。塔器的類型板式塔具有一定的分離效率，但壓降較大。填料塔壓降較小，但分離效率不如板式塔。噴射塔適用于處理高粘度物料。塔器的流體力學計算計算氣速根據(jù)塔截面積和氣體流量計算氣速，防止液泛。1計算液速根據(jù)塔截面積和液體流量計算液速，防止液沫夾帶。2計算壓降計算塔內氣體的壓降，確保其不超過允許值。3塔器的結構設計1塔體塔體是塔器的主要承壓部件，其強度需要滿足壓力要求。2塔板塔板是塔器的分離元件，其結構和排列方式影響分離效率。3填料填料是塔器的分離元件，其類型和尺寸影響分離效率和壓降?；と萜鞯倪x型1選型原則安全、適用、經(jīng)濟。2選型步驟初步選型、詳細設計、最終確定。3考慮因素介質特性、操作條件、經(jīng)濟性。選型原則安全化工容器的選型必須首先考慮安全因素，確保其能夠承受工作壓力和溫度，并且具有足夠的耐腐蝕性。適用化工容器的選型必須根據(jù)工藝要求選擇合適的類型和尺寸，以滿足生產(chǎn)需要。經(jīng)濟化工容器的選型需要在滿足安全和適用要求的前提下，盡量選擇價格合理的容器，以降低生產(chǎn)成本?？紤]介質特性腐蝕性對于腐蝕性介質，應選擇耐腐蝕材料制成的容器。易燃性對于易燃介質，應選擇具有防爆措施的容器。毒性對于有毒介質，應選擇密封性能良好的容器，并采取相應的安全防護措施。考慮操作條件壓力根據(jù)工作壓力選擇合適的容器類型和材料。1溫度根據(jù)工作溫度選擇合適的容器材料，并采取相應的保溫或冷卻措施。2流量根據(jù)流量選擇合適的容器尺寸和接管尺寸。3考慮經(jīng)濟性初始投資選擇價格合理的容器，降低初始投資成本。運營成本選擇能耗低、維護成本低的容器，降低運營成本。選型步驟初步選型根據(jù)工藝要求和介質特性，初步確定容器的類型和尺寸。詳細設計對初步選型的容器進行詳細設計，包括強度計算、穩(wěn)定性計算、剛度計算等。最終確定根據(jù)詳細設計的結果，綜合考慮安全、適用、經(jīng)濟等因素，最終確定容器的選型。初步選型確定容器類型根據(jù)工藝要求選擇反應容器、換熱容器、分離容器、儲存容器等。1確定容器尺寸根據(jù)流量、容量等因素確定容器的直徑、高度等。2確定容器材料根據(jù)介質特性和操作條件選擇合適的材料。3詳細設計計算項目目的強度計算確保容器能夠承受工作壓力穩(wěn)定性計算確保容器具有足夠的穩(wěn)定性剛度計算確保容器的變形滿足要求詳細設計需要進行強度計算、穩(wěn)定性計算、剛度計算等，以確保容器的安全可靠運行。計算結果需要滿足相關標準和規(guī)范的要求。最終確定綜合考慮綜合考慮安全、適用、經(jīng)濟等因素，