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类型15立方米液化石油气储罐设计.doc

  • 上传人:无敌
  • 文档编号:597098
  • 上传时间:2018-04-14
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    15立方米液化石油气储罐设计.doc
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    1、 中北大学课 程 设 计 说 明 书学 院: 机械工程与自动化学院 专 业: 过程装备与控制工程 题 目: (15)M 3 液化石油气储罐设计 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明本人完全了解

    2、大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

    3、作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名: 日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日中北大学课程设计任务书2012/2013 学年 第 二 学期学 院: 机械工程与自动化学院 专 业: 过程装备与控制工程 学 生 姓 名: 学 号: 1002034231 课程设计题目: (15)M

    4、3 液化石油气储罐设计 起 迄 日 期: 06 月 08 日06 月 22 日 课程设计地点: 校内 下达任务书日期: 2013 年 06月 08日课 程 设 计 任 务 书1设计目的:1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计,掌握典型过程设备设计的全过程。2) 掌握查阅、综合分析文献资料的能力,进行设计方法和方案的可行性研究和论证。3) 掌握电算设计计算,要求设计思路清晰,计算数据准确、可靠,且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。4) 掌握工程图纸的计算机绘图。2设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):1原始数据设计条件表序号 项 目 数 值 单 位 备 注1 名 称

    5、 液化石油气储罐2 用 途 液化石油气储配站3 最高工作压力 1.77 MPa 由介质温度确定4 工作温度 -2048 5 公称容积(V g) 10/20/25/40/50 M36 工作压力波动情况 可不考虑7 装量系数( V) 0.98 工作介质 液化石油气(易燃)9 使用地点 室外10 安装与地基要求 储罐底壁坡度 0.010.0211 其它要求管口表接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称a1、a2 20 HG20592-1997 MFM 液位计接口f 80 HG20592-1997 MFM 放气管b 500 MFM 人 孔e1、e2 80 HG20592-1997 MF

    6、M 安全阀接口g 50 HG20592-1997 MFM 排污管j 80 HG20592-1997 MFM 液相出口管h 80 HG20592-1997 MFM 液相回流管k 80 HG20592-1997 MFM 液相进口管i 80 HG20592-1997 MFM 气相管d 20 HG20592-1997 MFM 压力表接口c 20 HG20592-1997 MFM 温度计接口课 程 设 计 任 务 书2设计内容1)设备工艺、结构设计;2)设备强度计算与校核;3)技术条件编制;4)绘制设备总装配图;5)编制设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文) 、图纸、实物

    7、样品等:1)设计说明书:主要内容包括:封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等; 2)总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定,图面布置要合理,结构表达要清楚、正确,图面要整洁,文字书写采用仿宋体、内容要详尽,图纸采用计算机绘制。课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献:1 国家质量技术监督局,GB150-1998钢制压力容器 ,中国标准出版社,19982 国家质量技术监督局, 压力容器安全技术监察规程 ,中国劳动社会保障出版社,19993 全国化工设备设计技术中心站, 化工设备图样技术要求 ,2000,11

    8、4 郑津洋、董其伍、桑芝富, 过程设备设计 ,化学工业出版社,20015 黄振仁、魏新利, 过程装备成套技术设计指南 ,化学工业出版社,20026 国家医药管理局上海医药设计院, 化工工艺设计手册 ,化学工业出版社,19967 蔡纪宁主编, 化工设备机械基础课程设计指导书 ,化学工业出版社,2003 年5设计成果形式及要求:1)完成课程设计说明书一份; 2)草图一张(A1 图纸一张)3)总装配图一张 (A1 图纸一张); 6工作计划及进度:2013 年 06 月 08 日:布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤06 月 09、13、14、15 日:机械设计计算(强度计算与校核)及技术条件编制0

    9、6 月 16 日06 月 19 日:设计图纸绘制(草图和装配图)06 月 20 日06 月 21 日:撰写设计说明书06 月 22 日:答辩及成绩评定系主任审查意见:签字: 年 月 日第一章 储罐设计介绍及介质特性1、液化石油气储罐介绍液化石油气储罐是盛放液化石油气的常用设备,常用储罐一般有两种形式:球形储罐和圆筒形储罐。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 500m 3 或单罐容积大于 200m 3 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, 安装费用少等优点

    10、, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于 500m 3, 单罐容积小于 100m 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。本文主要进行卧式圆筒形贮罐的设计。2、液化石油气的发展及应用随着石油化学工业的发展,液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料,已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面,液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等,用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。用液化石油气作燃料,由于其热值高、无烟尘、无炭渣,操作使

    11、用方便,已广泛地进入人们的生活领域。此外,液化石油气还用于切割金属,用于农产品的烘烤和工业窑炉的焙烧等。液化石油气具有污染少、发热量高、易于运输、压力稳定、储存设备简单、供应方式灵活等特点,所以被广泛用作工业、商业和民用燃料。但液化石油气中含有危害污染物质较多对人体、环境都有很大的伤害,所以对液化石油气储罐的要求也很严格。因而,提高液化石油气储罐的技术水平对安全储备液化石油气具有重要意义。3、液化石油气的组成及物理特性常温下对天然石油气或石油炼制过程中产生的石油气施加压力,使其以液体状态存在时称液化石油气。液化石油气是以丙烷、丁烷为主要成分的多组分有机混合物,其组成部分由于石油产地的不同,各地

    12、石油气组成成分也不同。取其大致比例如下:表 1组成成分 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙炔各成分百分比 0.01 2.25 49.3 23.48 21.96 3.79 1.19 0.02对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下:表 2 各温度下各组分的饱和蒸气压力饱和蒸汽压力,MPa温度, 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙炔-25 0 1.3 0.2 0.06 0.04 0.025 0.007 0-20 0 1.38 0.27 0.075 0.048 0.03 0.009 00 0 2.355 0.466 0.153 0.102 0.034 0.024

    13、 020 0 3.721 0.833 0.294 0.205 0.076 0.058 050 0 7 1.744 0.67 0.5 0.2 0.16 0.0011液化石油气常温常压下呈气体状态,适当提高压力或降低温度即可转变为液体,体积将缩小 200 倍300 倍。气态液化石油气比空气重且易燃易爆,比重是空气的 1.5 倍,爆炸极限仅为 2%。为方便运输、储存和分配,通常采用常温常压以保持体积较小的液化状态,所以液化石油储罐为压力容器。液化石油气液体的密度以单位体积的质量表示,即 kg/m3.它随着温度和压力的不同而发生变化。因此,在表示液化石油气气体的密度时,必须规定温度和压力的条件。它的密

    14、度受温度影响较大,温度上升密度变小,同时体积膨胀。由于液体压缩性很小,因此压力对密度的影响也很小,可以忽略不计。4、储罐的设计问题以及设计难点液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料,已愈来愈受到大家的重视。由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种储罐时,要注意与一般气体储罐的不同点,尤其要注意安全问题,还要注意在制造、安装方面的特点。储罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。储罐上设有液相管、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。所以对液化石油气的储罐要求也很严格。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

    15、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。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。在设计过程中,采用整体设计确定卧式液化石油气储罐的主要尺寸,同时要采用有效措施提高储罐的耐腐性和耐热性,并且要防止介质的泄漏。设计时,要注意安全与防火,还要注意在制造、安装等方面的特点。有效提高液化石油气储罐的技术水平对安全储备液化石油气具有重要意义。第 2 章 储罐设计参数的确定1、设计温度根据本设计工艺要求,使用地点为太原市的室外,用途为液化石油气储配站工作温度为-2048,介质为易燃易爆的气体。 从表中我们可以明显看出,温度从50降到-25时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害

    16、,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作,对设计温度留一定的富裕量。所以,取最高设计温度 t=50 ,最低设计温度 t=25。根据储罐所处环境,最高温度为危险温度,所以选 t=50为设计温度。2、设计压力该储罐用于液化石油气储配供气站,因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此,不需要设保温层。根据道尔顿分压定律,我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压,如表:表2-1各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压饱和蒸气分压, MPa温度, 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戍烷 正戍烷 乙烯

    17、-25 0 0.029 0.0946 0.014 0.0088 0.00095 0.000083 0-20 0 0.031 0.127 0.0176 0.0105 0.00114 0.000109 00 0 0.053 0.2204 0.0359 0.0224 0.00129 0.000256 020 0 0.084 0.394 0.069 0.045 0.00288 0.00063 050 0 0.158 0.0825 0.1573 0.1098 0.00758 0.0019 0有上述分压可计算再设计温度 t=50时,总的高和蒸汽压力P= =0.01%0+2.25%7+47.3%1.744+

    18、23.48%0.67+21.96%0.5+3.79%0.2+1.inipy81=19%0.16+0.02%0.0011=1.25901 MPa因为:P 异丁烷 (0.2)P 液化气 (1.25901)P 丙烷 (1.744)当液化石油气在 50时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在 50时的饱和蒸汽压力时,若无保冷设施,则取 50时丙烷的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。根据 HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定 ,对于在规定的充装系数范围内为,常温下盛装液化石油气容器设计压力的确定,确定此时设计压力为 Pc=1.77 MPa。由过程设备设计表 4-11,可得出此时液化石油气法兰公称压力为 2.5MPa。3、设计储量参考相关资料,石油液化气密度一般为 500-600Kg/m3,取石油液化气的密度为580Kg/m3,盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为:W=V t=0.915580=7.83t第三章 主体材料的确定根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性,存放温度为-2048,最高工作压力等条件。根据 GB150-1998 表 4-1 以及材料的经济性,选用筒体材料为低合金钢16MnR(钢材标准为 GB6654) t=170MPa。选用 16MnR 为筒体材料,适用于介质含有少量硫化物,具有一定腐蚀性,壁厚较大(8mm)的压力容器。

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