1、1化工容器课程设计计算说明书题目： 250m 3 液化石油气储罐设计 院系： 化学与化工学院 专业： 过程装备与控制工程 班级： 10 级过控 2 班 姓名： 赵银彪 学号： 1006250244 指导教师： 王战辉 任务书下达日期: 2013 年 6 月 24 日榆林学院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵银彪 10062502442目录绪论. .3第一章 设计参数的选择1.1 设计题目. .41.2 原始数据. .41.3 设计压力. .41.4 设计温度. .41.5 主要元件材料的选择. .4第二章 容器的结构设计2.1 圆筒厚度的设计. .52.2 封头壁厚的设计. .52.3
2、筒体和封头的结构设计. .62.4 接管，法兰，垫片和螺栓（柱）. .72.5 鞍座选型和结构设计. .10第三章 开孔补强设计3.1 补强设计方法判别. .133.2 补强圈计算. .13第四 章 强度计算4.1 水压试验校核. .154.2 轴向弯矩计算. .154.3 轴向应力计算并校核. .164.4 剪应力的计算及校核. .174.5 应力计算并校核. .18第五章 防护及使用管理5.1 防腐.205.2 防静电.205.3 热处理要求.20榆林学院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵银彪 100625024435.4 焊接.205.5 使用管理.20 附录:参考文献.21榆林学
3、院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵银彪 10062502444绪论液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备, 由于该气体具有易燃易爆的特点, 因此在设计这种贮罐时, 要注意与一般气体贮罐的不同点, 尤其是安全与防火, 还要注意在制造、安装等方面的特点。目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮存总量大于 500 3m或单罐容积大于 200 3m时选用球形贮罐比较经济; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 安装
4、费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于 500 3m, 单罐容积小于 100 3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。液化石油气呈液态时的特点:(1) 容积膨胀系数比汽油、煤油以及水等都大, 约为水的 16倍, 因此 , 往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量, 以确保安全;(2) 容重约为水的一半。因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的, 所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重, 如
5、在常温 20时 , 液态丙烷的比重为 0. 50, 液态丁烷的比重为 0. 56 0. 58, 因此, 液化石油气的液态比重大体可认为在 0. 51 左右, 即为水的一半。卧式液化石油气贮罐设计的特点。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器, 也应按GB150 钢制压力容器进行制造、试验和验收; 并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程( 简称容规) 的监督。液化石油气贮罐 , 不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。榆林学院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵
6、银彪 10062502445第一章 设计参数的选择1.1、设计题目：液化石油气储罐1.2、原始数据：序号 项目 数值 单位 备注1 名称 液化石油气气储罐2 设计温度下饱和蒸气压 1.609 MPa3 工作温度 -20-45 C。4 公称容积 160 3m5 装量系数 0.96 其他要求 100%探伤1.3、设计压力：设计压力取工作压力的 1.1 倍，即 p=1.1*1.609=1.77 MPa1.4、设计温度：设计温度取 501.5、主要元件材料的选择：1.5.1 筒体材料的选择：根据 GB150-1998 表 4-1，选用筒体材料为 16MnR（钢材标准为 GB6654） 。1.5.2 鞍
7、座材料的选择：根据 GB150-1998,鞍座选用材料为 Q235-B，其许用应力 tsa=113MPa1.5.3 地脚螺栓的材料选择：地脚螺栓选用符合 GB150-1998 规定的 Q235，Q235 的许用应力 tbt=113MPa榆林学院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵银彪 10062502446第二章 容器的结构设计2.0.筒体和封头的结构设计筒体设计：L/D=36;取 L/D=5 42LD=250D=3993 圆整得 D=4000 查得封头尺寸为:V 封 =9.02 3m h1=1000 h 2=50mm由 2V 封 + 42L=250 得 L=18460mm 圆整得 L=1
8、9000mm 则 L/D= 4.75 符合要求.2.1、圆筒厚度的设计该容器需 100%探伤，所以取其焊接系数为 0.1=。假设圆筒的厚度在 1636mm 范围内，查 GB150-1998 中表 4-1，可得：50C。下 t=163MPa利用中径公式，4mm-PcpcDitti .21 8=-1.77.16312400077.1=2=查标准 HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表 7-1 知，钢板厚度负偏差为C1=0.8mm。查标准 HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表 7-5 知，对碳钢和低合金钢，裕量C21mm, 取 C2=1mm。则筒体的名义厚度 tn=t+ C
9、1+ C2+圆整值=26mm 。2.2、封头壁厚的设计查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头 中表 1，得公称直径 DN=Di=4000mm选用标准椭圆形封头,型号代号为 EHA，取 2=ihD，根据 GB150-1998 中椭圆形封头计算中式 7-1 计算：榆林学院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵银彪 10062502447mmPcPcDti 78.21=77.15.-0163 12400077.1=5.2同上，取 mC2，C 1=0.8mm。封头的名义厚度 tn1=t1+ C1+ C2+圆整值=26mm。圆整后，取封头的名义厚度 tn1=26mm。封头记做 EHA40
10、0026-16Mn JB/T4746。2.3、筒体和封头的结构设计由 2=ihD，得Dh ii 1000=44000=4=封头的容积：查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头 中表 B.1 EHA 和 B.2 EHA 表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表 1 和图 1。表 1 封头尺寸表公称直径 DN mm总深度 H mm 内表面积 A 2m容积 3m封头质量 kg4000 1050 17.9 9.02 4305封VLD2V i 2+4= 0而充装系数为 0.9封VLD20.9V i 2+4= 0算得 L0=16.47m。圆整后，取 L0=17m- 0 t1=mm榆林学院 化学与
11、化工学院 10 过控 2 班 赵银彪 10062502448图 12.4、接管，法兰，垫片和螺栓（柱）2.4.1、接管和法兰液化石油气储罐应设置，出气口，进气口，温度计口，压力表口，安全阀口。如图 3 所示：图 2 图 3查 HG/T 20592-2009钢制管法兰 中表 8.2 3-3 PN 带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。查 HG/T 20592-2009钢制管法兰中附录 D 中表 D-5,得各法兰的质量。查 HG/T 20592-2009钢制管法兰中表 3.2.2，法兰的密封面均采用 MFM（凹凸面密封） 。榆林学院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵银彪
12、100625024492.4.2、垫片查 HG/T 20609-2009钢制管法兰用金属包覆垫片 ，得：表 3 垫片尺寸表符号 管口名称 公称直径 内径 D1 外径 D2a 排污口 80 109.5 142b 气相平衡口 80 109.5 142c 气相口 80 109.5 142d 出液口 80 109.5 142e 进液口 80 109.5 142f 人孔 500 561 624g1-2 液位计口 32 61.5 82h 温度计口 20 45.5 61m 压力表口 20 45.5 61n 安全阀口 80 109.5 142s 排空口 50 77.5 107注：1：包覆金属材料为纯铝板，标准
13、为 GB/T 3880，代号为 L3。2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。3：垫片厚度均为 3mm。表 4 各管口法兰尺寸表法兰颈序号名称 公称直径DN钢管外径法兰焊端外径 1A法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径 L螺栓孔数量n（个）螺栓Th法兰厚度C N S1HR法兰高度法兰质量a 排污口 80 89B 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 5.0b 气相平衡口80 89B 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 5.0c 气相口 80 89B 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 5.0
14、d 出液口 80 89B 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 5.0e 进液口 80 89B 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 5.0榆林学院 化学与化工学院 10 过控 2 班 赵银彪 100625024410f 人孔 500g1-2 液位计口 32 38B 140 100 18 4 M16 18 56 2.6 6 6 42 2.0h 温度计口 20 25B 105 75 14 4 M12 18 40 2.3 6 4 40 1.0m 压力表口 20 25B 105 75 14 4 M12 18 40 2.3 6 4 40 1.0n 安全阀口 80 89B 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 5.0s 排空口 50 57B 165 125 18 4 M16 20 75 2.9 8 6 48 3.0
