压力容器开题报告模板文档格式.docx

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3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典、手册）。

4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少1000字，其余内容至少1000字。

1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析

1.1课题的目的及意义

随着我国经济的迅速发展，工业的进步，压力容器已经广泛的以用于石油、化工等工业部门以及日常生活当中。

在化工行业中，越来越多的新型、高效节能的设备得到应用，许多装置对压力容器要求非常高，其操作介质多为高温、高压、易燃、易爆、有毒、强腐蚀等，具有相当大的危险性。

在压力容器的使用中，小到不足一立方米的气瓶，大到成千上万甚至几十万、几百万立方米的大型压力容器，都与人们的生活息息相关，稍有不慎，就可能对人民的生命财产带来灾难性的后果。

因此，在压力容器的设计、制造、检验、安装、使用、维修、退役等方面都必须有严格的要求。

随着我国工业的发展各类分离器的的数量巨增。

气液分离器是广泛用于锅炉及化工行业的重要设备，在气液分离器的设计与生产过程中如何选择分离器的类型，如何尽量提高项目的投资效益和经济效益，是项目设计和实施的出发点和归宿，也是当今工业工程建设面临的一个不可忽视的问题，这必然要求研究设计与制造的工程技术人员和管理人员树立经济观念、强化效益意识、充实技术经济专业知识，以便把握提高项目投资效益和经济效益的正确途径，从容应对激烈的市场竞争。

1.2研究半水煤气分离器的目的和意义

1.2.1分离器的概念及应用

　　概念：

　　把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质的机器。

　　应用：

　　分离器要能保持良好的分离效果，需对其液位和压力进行控制。

传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。

在分离器的变压力液面控制中，利用浮子液面控制器带动油和气调节阀，使其联合动作，控制原油和天然气的液量，完成对分离器中液位的调节，而不对分离器的压力进行控制。

变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流，减小分离器的压力，提高分离效果。

　　油气分离器和油气水三相分离器在油田接转站和联合站中有着广泛的应用。

分离器要能保持良好的分离效果，需要对其液位和压力进行控制。

本文从减小工艺流程中的节流损失、节能降耗、提高分离效率的角度，分析了传统分离器液面和压力的控制工艺，提出了一种简单可靠、降低能耗的分离器变压力液面控制方法。

（一）传统分离器液位和压力的控制

　　1.1油气两相分离器

　　油气两相分离器将油气混合物来液分离成单一相态的原油和天然气，压力由天然气出口处的压力控制阀控制，液面由控制器控制的出油阀调节。

　　天然气出口处的压力控制阀通常是自力式调节阀或配套压力变送器、控制器、气源的气动薄膜调节阀等。

出油阀通常为配套液位传感器、控制器、气源的气动薄膜调节阀或浮子液面调节器操纵的出油调节阀等。

　　有的油气两相分离器是用气动薄膜调节阀控制分离器的压力，用浮子液面调节器操纵出油阀控制分离器液面。

　　1.2油气水三相分离器

　　油气水三相分离器在油井产物进行气液分离的同时，还能将原油中的部分水分离出来。

随着油田的开发，油井产出液的含水量逐渐增多，三相分离器的应用也逐渐增多。

结构不同，三相分离器的控制方法也不同。

两种典型分离器的控制原理如下：

（1）油气水混合物进入分离器后，进口分流器把混合物大致分成汽液两相，液相进入集液部分。

集液部分有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层，其上是原油和含有较小水滴的乳状油层。

原油和乳状油从挡板上面溢出。

挡板下游的油面由液面控制器操纵出油阀控制于恒定的高度。

水从挡板上游的出水口排出，油水界面控制器操纵排水阀的开度，使油水界面保持在规定的高度。

分离器的压力由设在天然气管线上的阀门控制。

（2）分离器内设有油池和挡水板。

原油自挡油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操纵的出油阀控制。

水从油池下面流过，经挡水板流入水室，水室的液面由液面控制器操纵的出水阀控制。

（二）传统分离器液位和压力控制中存在的问题

　　分离器定压控制中，天然气管线上的压力控制阀对天然气进行一定程度的节流，以保证分离器内压力的稳定。

气量减小或者气出口处压力降低时，阀门节流程度增加；

反之，阀门节流程度减小。

　　分离器液面控制中，油水出口阀门也对液体进行节流。

液量增大时，节流程度减小；

液量小时，节流程度加强，以使液面保持稳定。

　　为保证液量较大的情况下能够正常排液，分离器具有较高的压力。

但是在液量减小时，必须通过油水出口阀对液体节流，使液面不至于降低。

因此生产中，分离器一般在较高的压力下工作，液相阀门处于节流状态。

　　分离器压力过高影响分离器的进液，使中转站或计量站的输出口以及井口回压增高，不利于输油。

目前，我国的油井多为机械采油，井口回压升高，增加了采油的能源消耗。

此外，在较高压力下油中含有的饱和溶解气，在出油阀节流后，压力下降时，从油中分离出来，易使下游流程中的油泵产生气浊。

因此较高的分离器压力不但影响油气的分离效率，增加生产能耗，而且影响安全生产。

　　（三）变压力液面控制

　　浮子液面控制器带动两个调节阀，一个调节阀控制天然气，另一个调节阀控制原油，实现原油和天然气出口处阀门的联合调节。

当浮子上升时，连杆机构使气路调节阀的开口减小，油路调节阀的开口增大；

反之，当浮子下降时，连杆机构将使气路调节阀的开口增大，油路调节阀的开口减小。

通过改变调节阀的开度，改变天然气和原油的相对流量，对分离器的液面进行控制。

这种控制方法不对分离器的压力进行定值控制，分离器的压力为天然气出口处或液体出口处的压力与天然气调节阀或液体调节阀前后的压力差之和。

当气量和液量以及分离器下游压力变化时，分离器的压力是变化的，所以这种控制方法为变压控制。

　　3.1变压力液面控制在油气两相分离器中的应用

　　进出油气分离器的液量和气量不变时，液面稳定在某一位置上；

当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面上升时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口关小，原油调节阀的开口开大，使排气量减小而排液量增大，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来高的位置上；

当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面下降时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口开大，原油调节阀的开口关小，使排气量增大而排液量减小，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来低的位置上。

这样随着进入分离器的液量或气量发生变化，浮子连杆机构带动调节阀产生相应的动作，从而使液面保持相对稳定。

　　3.2变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用

（1）变压力液面控制在油气水三相分离中的应用。

原油液面的控制与油气分离器的液面控制相同，油水界面由油水界面控制器操纵的排水阀控制。

（2）变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用。

油池的液面由其液面控制器操纵的原油调节阀和天然气调节阀控制，水池的液面由其液面控制器操纵的出水调节阀和天然气调节阀控制。

1.2.2半水煤气的性质及防护措施

　　性质：

将蒸汽和空气（或富氧空气）按1:

1的比例一起吹入煤气发生炉中与赤热的无烟煤或焦炭作用而产生的煤气。

是水煤气和发生炉煤气的混合气体。

也可将分别制成的水煤气和发生炉煤气按一定比例配合而得。

是混合煤气的特例。

这种煤气在除去氧、一氧化碳、二氧化碳、硫化物等杂质后，其氢与氮的组成为3：

1的半水煤气，作为合成氨的原料气。

也可用作燃料，但与普通水煤气相比，热值较低。

防护措施：

1.严加密闭。

2.空气中浓度超标时，必须佩戴防毒面具。

3.紧急事态抢救或撤离时，佩戴正压式呼吸器，现场严禁吸烟。

1.3国内外研究现状分析：

压力容器最初主要用于石油炼制、化学工业，如用于化工厂的各种储罐、合成炉、聚合釜、裂解炉、反应器等。

如今，作为炼油化工中重要设备的压力容器，已经远远突破了原来的应用局限，被广泛用于现代的工业、民用及军工等部门，在科学研究的许多领域也起着重要的作用[1]。

压力容器在工业中使用最为广泛。

它不仅大量地用于炼油化工行业、如炼油、化肥、医药、农药、无机化工和有机合成等，还大量用于航空、航天、航海、原子能、冶金、采掘、机械制造、交通、纺织和轻工等行业。

压力容器还广泛用于农业，随着农业自动化进程的加快，各种蓄能器、动力机械的辅机、冷却器、油水分离器、储气罐、蒸煮釜、烘烤器及大型工程管道等被大量用于实际生产中。

随着石油加工工业的发展，数以万计的液化石油气钢瓶更是深人到饮食业、旅游业和人们的日常生活中。

随着世界能源危机的出现，许多国家正加紧开发煤气和天然气，抓紧发展核能发电，甚至有的国家正在研究开发海洋的能源，而随着各国军备上的竞争，火箭、导弹技术的发展，以及航天事业的飞跃进步、各种航大器相继升空，都需要大量能满足各种要求的压力容器[3]。

随着压力容器的广泛使用，压力容器设计方法也在向前发展。

目前，人们对压力容器失效的认识还不完全清楚，理论还不完善，随着人们在实践中加深了对压力容器失效的认识，并在理沦上有新的突破，人们将会采用更为有效、经济合理的设计方法。

而且新科技的发展，新材料的应用，也会为设计提供发展的基础。

另外，计算机的发展和应用，各种软件的开发与应用，将使得设计更加方便、准确;

同时，计算机软件的成熟将会使模拟实际工况环境进行实验更加快速、准确，而实验结果又会为设计提供可靠的指导。

因此，压力容器的设计将会与计算机（包括计算机的软件）的发展紧密结合在一起，向更准确、更安全、更经济合理的方向发展[1]。

2.本课题的任务、重点内容、实现途径

2.1本课题的任务

1、了解压力容器制造标准和设计依据；

2、掌握整个压力容器设计过程和步骤；

3、掌握压力容器制造工艺流程的工艺编制过程；

4、掌握如何编制压力容器的焊接工艺。

（此为该设计重点）

了解压力容器焊接工艺规程和焊接工艺评定标准，了解压力容器制造规程对焊接、无损检测及破坏性检验的规定；

对材料焊接性进行分析；

进行焊接工艺试验；

进行焊接工艺设计（包括焊接方法、焊接材料、预热和层温控制、后热、无损检测要求、焊后热处理规范等）。

本课题的任务是研究半水煤气分离器的圆柱罐体的结构设计和焊接工艺设计。

对半水煤气分离器的圆柱罐体焊接工艺设计以及分析焊接结构及工艺不足之处和改进措施。

2.2本课题的重点内容

对本课题的研究方向是半水煤气分离器的圆柱罐体的结构设计和焊接工艺设计。

结构设计方面：

主要是对底板的中副板与中副板，中副板与边缘板，边缘板与边缘板之间的拼装，定位的夹紧装置，以及保证底板的平面度的工装。

焊接工艺设计方面：

首先，根据底板预计受力大小、腐蚀情况、焊接性、强度、耐高温等，选择底板材料及厚度。

然后，选择焊接方法、焊接参数、坡口形式、坡口角度等。

再对试板进行焊接，并做冲击、韧性、金相、硬度、拉伸等试验。

如果不符合要求，应重新选材再重新进行焊接工艺平定。

以确定最终的焊接工艺。

2.3半水煤气分离器焊接工艺的实