1、液氨储罐设计化学与化工学院 第 1 页 共 13 页前 言压力容器是一种密闭的承压容器，其应用广泛，用量大，但又比较容易发生事故，且事故往往是严重的。与任何工程设计一样，压力容器的设计目标也是对新的或该进的工程系统和装置进行创新和优化，以满足人们的愿望与需要。具体来说，压力容器的设计人员应根据设计任务的特定要求，遵循设计工作的基本规则或规范，以及材料控制结构细节制造工艺检验及质量管理等方面的规则，并尽可能地采用标准。化工专业课程设计是掌握化工原理和化工设备机械基础等课程相关内容后进行的一门课程设计，是学生应用所学识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。通过
2、这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。本设计是设计一液氨储罐，它是一卧式容器。液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体结构和强度的设计，密封的设计、罐体壁厚设计 、封头壁厚设计、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。此次设计主要原理来自化工过程设备机械基础一书以及其他参考资料。液氨储罐设计化学与化工学院 第 2 页 共 13 页目 录一、设计题目 4二、设计任务 4三、设计条件 4四、设计步骤 41.确定容器的材质 .42.
3、确定罐体的形状及内径 .53.罐体壁厚设计 .54封头壁厚设计 65鞍座 76.人孔 .87人孔补强确定 98接口管 9五参考文献 .11六设备装配图 .11液氨储罐设计化学与化工学院 第 3 页 共 13 页符号说明英文字母Di贮罐内径，mm;t钢板的许用应力 MPaP液氨的饱和蒸汽压 MPaC1钢板厚度负偏差, mm;C2介质的腐蚀裕量,mm;希腊字母罐体计算厚度, mm; d罐体设计厚度, mm; n罐体的名义厚度, mm; e罐体的有效厚度, mm;焊接接头系数液氨储罐设计化学与化工学院 第 4 页 共 13 页设计任务书一、设计题目330 m 3 液氨贮罐的设计二、设计任务设计一个容
4、积为 33.0 m3液氨贮罐三、设计条件1.最高温度 40，氨的饱和蒸汽压为 1.55Mpa2.液氨的储量为 33.0m3，罐体的直径必须不同。 四、设计步骤1.确定容器的材质根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。故选材料时，主要考虑的强度指标（指 s 和 b）和塑性指标适合的材料，内罐贮存低温液氨，故板材采用 16MnR 低温容器用钢。顶部支架用材，由于结构为杆系结构，考虑到型材供应及费用等原因，可选用 16Mn型材和 16MnR 板材。为防止介质的应力腐蚀，罐内表面涂环氧树液氨储罐设计化学与化工学院 第 5 页 共 13 页脂防护
5、。外槽为一般保温夹套，选用碳钢材料即可。其中 16MnR 的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好，综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用 16MnR 制作罐体和封头。由于纯混凝土在低温下使用时，将出现“冻胀”现象，体积膨胀、强度降低，故在外槽内于内罐下制作珠光砂混凝土层，起保冷作用，且对混凝土基础起隔冷作用。夹套内主要保温层用珠光砂填充。2.确定罐体的形状及内径根据工艺要求，液氨储罐可设计为罐身为圆筒形，两端均用标准椭圆形封头的卧式容器。根据化工设备机械与基础中的表 8-1 压力容器的公称直径，由于 V=33.0m3液氨贮罐，试选用 Di=2600mm，设罐身的长度为 L，则V=
6、L1 233.0-5.03m 3 L=5300mm)(i对容积的核算:筒体体积：V 1= 5.3095.3=28.14m3封头体积: V 2经查表得到 V2=2.513m3总体积：V=V 1+2V2=33.17m3V 设 所以取筒体：D i= 2600mm L=5300mm3.罐体壁厚设计 根据选材分析，本贮罐选用 16MnR 制作罐体和封头。液氨储罐设计化学与化工学院 第 6 页 共 13 页设计壁厚 根据(4-12)式计算： pDti2式中 P设计压力。本储罐最高温度可达 40，氨饱和蒸气压1.55MPa（绝压), P W=1.45Mpa(表压)，设计压力 P=1.1PW（已知 PW=1.
7、45MPa 表压） ，故P=1.11.45=1.6MPa (表压)；Di=2600mm； L=5300mm； t170MPa(附录 6)；1.0(双面对接焊 100探伤，表(4-9) m29.16.0172.由于储存液体为液氨溶液,所以介质对材质的腐蚀为轻度腐蚀,腐蚀速率在 0.050.13mm/a，同时储罐为单面腐蚀，则取腐蚀余量C2=1.0mm。查表得 Cl=0.8mm，则 C=0.8+1.0=1.8mm md 29.130.6.1702根据 Cl0.8mm 及钢板厚度规格，圆整后取 n（mm）确定选用n =16mm 厚的 16MnR 钢板制作罐体。4封头壁厚设计采用标准椭圆形封头。设计壁
8、厚 按(4-12)式计算d mCpDtid 26.14.50.17265.02 式中 1.0 (钢板最大宽度为 3m，该储罐直径 2.6m，故封头需液氨储罐设计化学与化工学院 第 7 页 共 13 页将钢板并焊后压)。考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取 n16mm 厚 16MnR 钢板制作。 校核罐体与封头水压试验强度式(4-19) seiTDp9.02)(式中 MPapT0.61251mCne 48查表的在实验温度下钢材的屈服极限 s=315 Mpa,则PaT 10.8.214)60(. MPas5.2839.可见 12mm，接管公称直径小于 80mm，不用补强。 (2)液氨出料管：采
9、用可拆压出管 253mm ，将它套入罐体的固定接口管383.5mm 内，并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。罐体接口管法兰采用法兰：法兰 PN1.6 DN32 HG20592 与该法兰相匹配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰 PN1.6 DN32 液氨储罐设计化学与化工学院 第 10 页 共 13 页HG20592 相同，但内径为 25mm。 液氨压出管端部法兰(与氨输送管相连)用法兰 PN1.6 DN20 HG20592都不必补强。(3)排污管：贮罐右端最底部安设排污管，管子规格是 573.5mm，管端焊有一与截止阀 J41W-16 相配的管法兰：法兰 PN1.6 DN50 HG
10、20592 (4)液位计接管本贮罐采用玻璃管液位计 AIW PN1.6，L1000mm，HG5-227-80 两支。第一项用 A,B,C 表示法兰连接出密封面形式。第二项用，表示液面计各零件的材料类别，它决定着液面计的最大的工作压力。第三项用 D,W 分别表示液面计外不保温和保温。第四项表示该液面计的公称压力。第五项表示液面计长度。第六项是该液面计的标准图号。与 AIW PN1.6L=1000 HG5-227-80 相配的接管尺寸为 管法兰：183m法兰 PN1.6 DN15 HG20592(5)放空管接管用 323.5mm 无缝钢管，法兰： PN1.6 DN25 HG20592(6)安全阀接
11、管 液氨储罐设计化学与化工学院 第 11 页 共 13 页安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用322.5mm,L=210mm 的无缝钢管，法兰：法兰 PN1.6 DN25 HG20592五参考文献化工过程设备机械基础 李多明俞惠敏主编 中国石化出版社化工机械工程手册 余囯纵主编 化学工业出版社化工制图 熊洁羽 化学工业出版社AutoCAD 2006 化工机械图形设计 刘善淑主编 南京大学出版社 六设备装配图附有贮罐的总装配图，技术特性表，接管表，各零部件名称、规格、尺寸、材料等见明细表。 1）本贮罐技术要求1本设备按 GBl50-1998钢制压力容器进行制造、试验和验收 2焊接材料，对
12、接焊接接头型式及尺寸可按 GB985-80 中规定(设计焊接接头系数 1.0) 3焊接采用电弧焊，焊条型号为 E4303 液氨储罐设计化学与化工学院 第 12 页 共 13 页4壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为 100 5设备制造完毕后，以 2MPa 表压进行水压试验 6管口方位按装配图2）技 术 特 性 表负偏差表：3）接管表：钢材厚度 n(mm)6-7 8-25 26-30 32-34负偏差(mm) 0.6 0.8 0.9 1.0名 称 指 标设计压力 1.6MPa工作温度 40物料名称 液氨全容积 24.358m3 液氨储罐设计化学与化工学院 第 13 页 共 13 页符号 连接法兰标准 密封面形式 用途a1-2 PN1.6 DN15 HG20592RF突面 液面计接口管b1-2 PN1.6 DN15 HG20592HG20592RF突面 液面计接口管c PN1.6 DN450 HG20592 突面 人孔d PN1.6 DN32 HG20592RF突面 出料口e PN1.6 DN50 HG20592RF突面 进料口f PN1.6 DN25 HG20592RF突面 安全阀接口管g PN1.6 DN25 HG20592RF突面 放空口h PN1.6 DN50 HG20592RF突面 排污口
