1、第二章 化工容器设计概论,1. 容器的结构与分类 1.1 容器的结构,1.2 容器的分类 A 按容器形状分类 方形或矩形容器：由平板焊成，制造简便。但承压能力差，只用作小型常压储槽。 球形容器：由数块弓形板拼焊而成。承压能力好，但制造困难，一般仅用作储罐。 圆筒形容器：由圆柱形筒体和各种回转形封头组成。制造方便，且承压能力强，应用最广。,1.2 容器的分类 A 按容器形状分类 方形或矩形容器：由平板焊成，制造简便。但承压能力差，只用作小型常压储槽。 球形容器：由数块弓形板拼焊而成。承压能力好，但制造困难，一般仅用作储罐。 圆筒形容器：由圆柱形筒体和各种回转形封头组成。制造方便，且承压能力强，应
2、用最广。 B 按承压性质分类 可分为内压容器和外压容器两类。当容器内部介质压力大于外界压力时为内压容器。反之则为外压容器。 内压容器按设计压力的高低又分可为： 常压容器 设计压力0.1MPa 低压容器 0.1MPa设计压力为1.6MPa 中压容器 1.6MPa设计压力为10MPa 高压容器 10MPa设计压力为100MPa 超高压容器 设计压力100MPa,C 按使用场合分类 根据压力容器在生产工艺过程中所起的作用，可分为 反应容器：主要用来完成介质的物理、化学反应。如反应锅、聚合釜、合成塔等。 换热容器：主要用来完成介质的热量交换。如加热器、冷凝器、蒸发器等。 分离容器：主要用来完成介质流体
3、压力平衡和气体净化分离。如分馏塔、净化塔、过滤器等。 储存容器：主要用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体等。如气体储罐。,C 按使用场合分类 根据压力容器在生产工艺过程中所起的作用，可分为 反应容器：主要用来完成介质的物理、化学反应。如反应锅、聚合釜、合成塔等。 换热容器：主要用来完成介质的热量交换。如加热器、冷凝器、蒸发器等。 分离容器：主要用来完成介质流体压力平衡和气体净化分离。如分馏塔、净化塔、过滤器等。 储存容器：主要用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体等。如气体储罐。 D 按结构材料分类 从制造容器的材料来分： 金属容器 广泛应用低碳钢和低合金钢制造；在腐蚀严重或
4、产品纯度要求 高的场合使用不锈钢、不锈复合钢板或铝材等制造；深冷操作时可用铜或铜合金。 非金属容器 常用的有硬聚氯乙烯、玻璃钢、不透性石墨、化工陶瓷等。也可在钢制容器内以非金属材料或衬里或涂层。,C 按使用场合分类 根据压力容器在生产工艺过程中所起的作用，可分为 反应容器：主要用来完成介质的物理、化学反应。如反应锅、聚合釜、合成塔等。 换热容器：主要用来完成介质的热量交换。如加热器、冷凝器、蒸发器等。 分离容器：主要用来完成介质流体压力平衡和气体净化分离。如分馏塔、净化塔、过滤器等。 储存容器：主要用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体等。如气体储罐。 D 按结构材料分类 从制造容器的
5、材料来分： 金属容器 广泛应用低碳钢和低合金钢制造；在腐蚀严重或产品纯度要求 高的场合使用不锈钢、不锈复合钢板或铝材等制造；深冷操作时可用铜或铜合金。 非金属容器 常用的有硬聚氯乙烯、玻璃钢、不透性石墨、化工陶瓷等。也可在钢制容器内以非金属材料或衬里或涂层。 E 按容器壁温分类 常温容器 -20至200条件下工作的容器 高温容器 420（合金钢450、不锈钢550）以上工作的容器 低温容器 低于-20条件下工作的容器。其中壁温在-20 -40者为浅冷容器，低于-40为深冷容器。,F 按安全监察分类 为有利于安全技术管理和监督检查，国家劳动总局在压力容器安全技术检查规程中根据受压容器的压力高低、
6、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，将压力容器分为三大类：,F 按安全监察分类 为有利于安全技术管理和监督检查，国家劳动总局在压力容器安全技术检查规程中根据受压容器的压力高低、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，将压力容器分为三大类： 一类容器： 1）非易燃和无毒介质的低压容器； 2）易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。,F 按安全监察分类 为有利于安全技术管理和监督检查，国家劳动总局在压力容器安全技术检查规程中根据受压容器的压力高低、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，将压力容器分为三大类： 一类容器： 1）非易燃和无毒介质的低压容器； 2）易燃或有毒介质的低压分离容器
7、和换热容器。 二类容器： 1）中压容器； 2）剧毒介质的低压容器； 3）易燃或有毒介质的低压反应容器和储存容器； 4）内径小于1m的低压废热锅炉； 5）低压搪玻璃压力容器。,F 按安全监察分类 为有利于安全技术管理和监督检查，国家劳动总局在压力容器安全技术检查规程中根据受压容器的压力高低、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，将压力容器分为三大类： 一类容器： 1）非易燃和无毒介质的低压容器； 2）易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。 二类容器： 1）中压容器； 2）剧毒介质的低压容器； 3）易燃或有毒介质的低压反应容器和储存容器； 4）内径小于1m的低压废热锅炉； 5）低压搪玻璃压力
8、容器。 三类压力容器： 1）高压、超高压容器； 2）剧毒介质且pV0.2MPam3的低压容器或剧毒介质的中压容器； 3）易燃或有毒介质且pV0.5MPam3的中压反应容器，或pV10MPam3的中压储存容器； 4）高压、中压废热锅炉或内径大于1m的低压废热锅炉； 5）中压搪玻璃压力容器 6）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车、罐式集装箱等。,1.3 我国压力容器常用法规标准 1）锅炉压力容器安全监察暂行条例及其实施细则由国务院和劳动人事部1982年颁布实施 特种设备安全检察条例由国务委员2003年颁布实施，上述条例及实施细则废止 2）压力容器安全技术监察规程由国
9、家质量技术监督局1999年颁布2000年实施 3）钢制压力容器GB150-1998 由原国家技术监督局1998年颁布实施 4）钢制化工容器制造技术条件 GB20584-1998是针对石油、化学工业压力容器制造所提出的技术条件,设备标准压力容器安全技术监察规程劳动部2004年版GB150-1998 钢制压力容器GB151-1999 钢制管壳式换热器JB4732-95 钢制压力容器分析设计标准JB/T4735-1997 钢制焊接常压容器JB/T4746-2002 钢制压力容器用封头JB/T4710-2005 钢制塔式容器JB/T4731-2005 钢制卧式容器GB16749-1997 压力容器波形
10、膨胀节JB4700-1992 压力容器法兰分类与技术条件HG20580-1998 钢制化工容器设计基础规定HG20581-1998 钢制化工容器材料选用规定HG20582-1998 钢制化工容器强度计算规定HG20583-1998 钢制化工容器结构设计规定HG20584-1998 钢制化工容器制造技术条件HG20652-1998 塔器设计技术规定,设备标准GB/T4334.5 -2000 不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法JB/T4711-2003 压力容器涂敷与运输包装JB/T4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB/T4730-2005 压力容器无损检测GB/T1804-2000 未注公差
11、尺寸的极限偏差HG20660-200压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类GB/T 3274-99碳素结构钢和低合金结构钢热扎厚钢板和钢带GB/T 3625-1994 换热器及冷凝器用钛及钛合金管GB 4237-1992 不锈钢热扎钢板GB 6654-1996 压力容器用钢板GB/T 8163-1999 输送流体用无缝钢管GB/T 9948-1988 石油裂化用无缝钢管GB 13296-1991 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管GB/T 14976-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管JB47264728-2000 压力容器用锻件,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求
12、通过化工工艺计算及生产经验决定。工艺尺寸初步决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满足如下要求：,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求通过化工工艺计算及生产经验决定。工艺尺寸初步决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满足如下要求： 1）强度 容器应有抵抗外力破坏的能力，以保证安全生产。,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求通过化工工艺计算及生产经验决定。工艺尺寸初步决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满足如下要求： 1）强度 容器应有抵抗外力破坏的能力，以保证安全生产。 2
13、）刚度 零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装过程中发生不允许的变形。,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求通过化工工艺计算及生产经验决定。工艺尺寸初步决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满足如下要求： 1）强度 容器应有抵抗外力破坏的能力，以保证安全生产。 2）刚度 零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装过程中发生不允许的变形。 3）稳定性 容器或其零部件在外力作用下应有维持原有形状的能力，以防止容器被压瘪或出现折皱。,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求通过化工工艺计算
14、及生产经验决定。工艺尺寸初步决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满足如下要求： 1）强度 容器应有抵抗外力破坏的能力，以保证安全生产。 2）刚度 零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装过程中发生不允许的变形。 3）稳定性 容器或其零部件在外力作用下应有维持原有形状的能力，以防止容器被压瘪或出现折皱。 4）耐久性 容器应有一定的抵抗介质及大气腐蚀的能力，以保持一定的使用年限。,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求通过化工工艺计算及生产经验决定。工艺尺寸初步决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满足如
15、下要求： 1）强度 容器应有抵抗外力破坏的能力，以保证安全生产。 2）刚度 零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装过程中发生不允许的变形。 3）稳定性 容器或其零部件在外力作用下应有维持原有形状的能力，以防止容器被压瘪或出现折皱。 4）耐久性 容器应有一定的抵抗介质及大气腐蚀的能力，以保持一定的使用年限。 5）气密性 容器在承受压力或处理有毒介质时，应有可靠的气密性，以提供良好的劳动环境及维护正常操作。,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求通过化工工艺计算及生产经验决定。工艺尺寸初步决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满
16、足如下要求： 1）强度 容器应有抵抗外力破坏的能力，以保证安全生产。 2）刚度 零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装过程中发生不允许的变形。 3）稳定性 容器或其零部件在外力作用下应有维持原有形状的能力，以防止容器被压瘪或出现折皱。 4）耐久性 容器应有一定的抵抗介质及大气腐蚀的能力，以保持一定的使用年限。 5）气密性 容器在承受压力或处理有毒介质时，应有可靠的气密性，以提供良好的劳动环境及维护正常操作。 6）其他 节约材料，便于制造，运输、安装、操作、维修方便。,2 容器机械设计的基本要求 容器的工艺尺寸一般是根据工艺要求通过化工工艺计算及生产经验决定。工艺尺寸初步
17、决定以后，就可进行零部件的结构设计。容器零部件结构的机械设计应满足如下要求： 1）强度 容器应有抵抗外力破坏的能力，以保证安全生产。 2）刚度 零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装过程中发生不允许的变形。 3）稳定性 容器或其零部件在外力作用下应有维持原有形状的能力，以防止容器被压瘪或出现折皱。 4）耐久性 容器应有一定的抵抗介质及大气腐蚀的能力，以保持一定的使用年限。 5）气密性 容器在承受压力或处理有毒介质时，应有可靠的气密性，以提供良好的劳动环境及维护正常操作。 6）其他 节约材料，便于制造，运输、安装、操作、维修方便。 7）技术经济指标合理 经济指标包括单位生
18、产能力、消耗系数、设备价格、管理费用和产品总成本。,3 容器零部件的标准化 实现标准化可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安和检修，提高劳动生产率。对于圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜、液面计等容器零部件都有标准。 容器零部件标准化的基本参数有公称直径DN和公称压力PN,3 容器零部件的标准化 实现标准化可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安装和检修，提高劳动生产率。对于圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜、液面计等容器零部件都有标准。 容器零部件标准化的基本参数有公称直径DN和公称压力PN 公称直径：对于由钢板卷制的筒体和成形封头，公称直径就是指它们的内径； 对于
19、管子而言，公称直径介于内径和外径之间。 设计时，应将工艺计算初步确定的设备内径调整到GB所规定的公称直径。 对于法兰来说，公称直径是指与它相配的筒体或管子的公称直径。,3 容器零部件的标准化 实现标准化可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安装和检修，提高劳动生产率。对于圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜、液面计等容器零部件都有标准。 容器零部件标准化的基本参数有公称直径DN和公称压力PN 公称直径：对于由钢板卷制的筒体和成形封头，公称直径就是指它们的内径； 对于管子而言，公称直径介于内径和外径之间。 设计时，应将工艺计算初步确定的设备内径调整到GB所规定的公称直径。 对于法兰来说，公称直径是指与它相配的筒体或管子的公称直径。 公称压力：将压力容器和管子等零部件所承受的压力，分成若干个规定的压力等级。这种规定 的标准压力等级就是公称压力PN（MPa）。 设计时，如果是选用标准零部件，必须将设计压力调整到公称压力等级。,HW：教材p65 习题二/A、B,
