石油气缓冲罐设计.docx
《石油气缓冲罐设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油气缓冲罐设计.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
石油气缓冲罐设计
2010学年第一学期2010年7月8日
专业
化工设备维修技术
班级
煤化08-2
（2）
课程名称
压力容器设计
设计题目
石油气缓冲罐设计
指导教师
薛峰
起止时间
2010-12-3—2010-12-10
周数
一周
设计地点
南校区
设计目的：
1.进一步了压力容器的构造。
2.熟练运用传质分离技术计算公式以及公式编辑器。
3.培养学生的动手、动脑能力。
4.培养团结合作的精神。
设计任务或主要技术指标：
设计压力为0.1Mpa，最高工作压力为0.08Mpa，设计温度为50℃，工作温度为50℃的石油气缓冲罐。
设备主要材质为16MnR，设备容积为0.3m³，介质名称为石油气。
设计进度与要求：
1.完成主要物性数据的查阅并完成石油气缓冲罐主要数据计算。
2.根据设计计算结果画CAD图。
3.缓冲罐辅助设备设备的计算及分工打印。
4.进行设计答辩。
主要参考书及参考资料：
1.陈英南.常用化工单元设备的设计.上海：
华东理工大学出版社，2005.
2.卢焕章.石油化工基础数据手册.北京：
化学工业出版社，1982.
3.祁存谦等.化工原理.第二版.北京：
化学工业出版社，2009.
4.张立新等.传质分离技术.北京：
化学工业出版社，2009.
引言
压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程，并承受0．1MPa表压以上压力的容器。
化工生产过程中使用的压力容器形式多样，结构复杂，工作条件苛刻，危险性较大。
压力容器分类：
（1）中压容器1．6MPa≤P＜10MPa。
；
（2）低压容器0．1MPa≤P＜1．6MPa。
；（3）低压反应容器和低压储存容器；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。
本设计属于低压容器。
化工装置的压力容器绝大多数为钢制的。
制造材料多种多样，比较常用的有如下几种。
（1）Q235—A
0235—A钢，含硅量多，脱氧完全，因而质量较好。
（2）20g
20g锅炉钢板与一般20号优质钢相同，含硫量较Q235—A钢低，具有较高的强度。
（3）16MnR
16MnR普通低合金容器钢板，制造中、低压容器可减轻温度较高的容器重量。
（4）高温容器用钢
温度＜400、可用普通碳钢，使用温度400～500℃可用15MnVR、14MnMoVg，使用温度500～600℃可采用15CrMo、12Cr2Mol，使用温度600～700℃应采用0Cr13Ni9和1Cr18Ni9Ti等高合金钢。
（5）低温容器（低于－20℃）材料
主要是要求在低温条件下有较好的韧性以防脆裂，一般低温容器用钢多采用锰钒钢。
本设计主要选用16MnR型号钢材。
摘要
石油气缓冲罐设计：
设备设计主要技术指标：
设计压力为0.1Mpa，最高工作压力为0.08Mpa，设计温度为50℃，工作温度为50℃的石油气缓冲罐。
设备主要材质为16MnR，设备容积为0.3m³，介质名称为石油气。
石油气缓冲罐的设计步骤：
（1）罐体壁厚设计
（2）封头厚度设计
（3）立式容器支座（4）手孔（5）手孔补强（6）接管。
关键词：
计算厚度、设计厚度、计算封头厚度、接管、手孔补强、
手孔
石油气缓冲罐设计
设备设计主要技术指标：
设计压力为0.1Mpa，最高工作压力为0.08Mpa，设计温度为50℃，工作温度为50℃的石油气缓冲罐。
设备主要材质为16MnR，设备容积为0.3m³，介质名称为石油气。
1.罐体壁厚设计
设备主要材质为16MnR，根据《锅炉和压力容器用钢板》16MnR时为Q345R，所以本罐采用Q345R制作罐体和封头。
壁厚根据式计算；
——圆筒或球壳的计算厚度，㎜；
——计算压力，Mpa；
——圆筒或球壳的内径，㎜；
——圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力；
——焊接接头系数，在计算应力时=1
本石油气缓冲罐的工作温度为50℃，根据表6-1查得Q345R钢板在50℃的=163Mpa，
=325Mpa，=1，=600㎜
取腐蚀裕量=2㎜，于是
1.1计算厚度：
1.2设计厚度
根据，由表12-9查得，又因为该值小于名义厚度6%；所以钢板厚度负差可以忽略不计。
圆整后取；
确定选用厚的Q345R型钢板制作罐体。
2.
封头厚度设计
采用标准椭圆形封头
2.1计算封头厚度
厚度按式计算
——圆筒或球壳的计算厚度，㎜；
——计算压力，Mpa；
——圆筒或球壳的内径，㎜；
——圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力；
——焊接接头系数，在计算应力时=1
于是
同前㎜
故
圆整后取
确定选用厚的Q345R型钢板做封头。
2.2校核罐体与封头水压试验强度
根据式
式中
则
Mpa
而
因；所以水压试验强度足够。
3.立式容器支座
粗略计算支座负荷
贮罐总质量
—罐体质量
—封头质量
—液氨质量
—附件质量
3.1罐体质量
；；；
所以，
3.2封头质量
；；
所以，
3.3石油气质量
其中，装置系数
贮罐容积
所以，
石油气在常温常压下的密度为1.94g/L=1940kg/
3.4附件质量
手孔查附表11-10得手孔约为5.14kg
其他接管质量总和
所以，
贮罐总质量：
所以每个支座只承受的负荷，可选用A型Ⅲ号4个支座。
4.手孔
根据贮罐的设计温度、最高工作压力、材质及使用要求等条件，选用公称压力0.6Mpa的水平吊杆带颈对焊法兰手孔（）,手孔公称直径选定为150㎜，采用平面密封面（RF型）和石棉橡胶板垫片，手孔结构如图所示；手孔各零件名称，材质见表。
该水平吊杆带颈对焊法兰手孔的标记为：
手孔
手孔明细表
件号
标准号
名称
数量
材料
尺寸
1
筒节
1
Q345R
2
法兰
1
16MnⅢ
3
垫片
1
石棉橡胶板
4
法兰盖
1
Q345R
5
螺柱
20
6
螺母
40
7
吊环
1
8
支撑板
2
Q345R
5.手孔补强
5.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径
由已知条件知，壳体计算厚度，按式接管计算厚度为:
开孔直径为：
㎜
5.2确定壳体和接管实际厚度，开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度。
已知壳体名义厚度补强部分厚度；接管有效补强宽度为：
接管外侧有效补强高度为：
5.3计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积。
需要补强的金属面积为：
可以作为补强的金属面积为：
6.接管
6.1石油气的进料管
采用无缝钢管，管的一端切成45°，另一端伸出长度为120㎜，配用突面板式平焊法兰管：
法兰16MnⅢ
因为该接管为，厚度小于5㎜故该接管开孔需要补强。
6.2石油气出料管
采用无缝钢管，配用带颈平焊法兰：
法兰SO16MnⅢ
6.3排污管
贮罐最底部安放一个排污管，管子规格管端装有一与截止阀相配的管法兰法兰SO2016MnⅢ
6.4液位计接管
采用无缝钢管，配用带颈平焊法兰：
法兰SO16MnⅢ
6.5安全阀接口
采用无缝钢管，配用带颈平焊法兰：
法兰SO16MnⅢ
6.6压力表口
采用2G1/2英寸无缝钢管，管螺纹，伸出长度为120
由于壳体开孔满足下属全部要求时不需要补强：
（1）设计压力P≤2.5；
（2）两相邻开孔中间距离应不小于两空直径的两倍；
（3）接管外径≤89；
（4）接管最小厚度满足下表要求。
管最小厚度
接管外径最最小厚度
接管外径最最小厚度
25，32，383.5
45，484.0
57，655.0
76，896.0
压力设备的防护
压力容器类似锅炉，是承受压力的密闭容器。
有些压力容器盛装可燃介质，一旦发生泄露，这些可燃气体会立即与空气混合并达到爆炸极限，若遇到火源即可导致二次爆炸火燃烧等连锁反应，造成特大的火灾、爆炸和伤亡事故。
由于压力容器是在压力状态下运行，内部介质又有可能是有毒可燃的。
所以压力容器一旦发生事故必须进行周密检查和必要的技术措施。
一般压力容器破裂原因可分为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂和蠕变破裂等五种形式。
压力容器危险的防护措施
1、压力容器设计及其制造必须按《压力容器安全监察规定》中规定的符合等级类别的设计制造单位进行，其受压元件焊接工作，必须由经过考核合格的焊工担任。
焊缝的表面质量必须符合规定质量标准，并作表面探伤，不允许有裂纹、气孔、凹坑和肉眼可见的夹渣等缺陷。
2、压力容器制成后必须进行耐压试验，必要时还应进行气密性试验。
3、压力容器应按规定装设安全阀、爆破片、压力表、液面计、温度计及切断阀等安全附件。
在容器运行期间，应对安全附件加强维护与定期校验，保持齐全、灵敏、可靠。
4、使用压力容器的单位，必须向当地压力容器安全监察机构登记并取得使用证，才能将设备投入运行。
使用单位应根据设备数量和安全性能要求，设专门机构或专职技术人员，加强压力容器的安全技术管理，建立和健全安全管理制度。
5、使用压力容器的单位，应根据生产工艺要求和容器的技术性能制定安全操作规程，并严格执行。
6、压力容器应定期进行检验，每年至少一次外部检查，每年至少一次外部检查，每3年至少进行一次内外部检验，每6年至少进行一次全面检验，使用期达20年，每年至少进行内外部检验，并根据检验情况，确定全面检验时间和作出能否使用的结论。
7、压力容器的壳体及受压元件不得有裂纹存在，经内外部检验发现有严重裂纹的容器，应分析原因，采取措施加以消除、修理、更换或报废。
对于压力容器操作人员，安全要求如下：
1、操作人员必须遵守压力容器安全操作规程；
2、压力容器操作人员必须是受过培训，经过考核并取得操作资格证书的人员，必须了解压力容器基本结构和主要技术参数，熟悉操作工艺条件；
3、应做到平稳操作，缓慢加压和卸压，缓慢地升温和降温，运行期间，保持压力和温度的相对稳定；
4、严禁超温、超压运行；
5、做好班前、班中和班后的检查工作，及时发现设备的不正常状态，及时采取措施进行处理；
6、认真填写操作记录；
7、掌握紧急情况的处理方法，发生故障，严重威胁安全时，应立即采取紧急措施，停止容器运行，并报告有关部门。
符号说明
——计算压力
——圆筒的内径
——圆筒的外径
——圆筒的最大容许压力
——圆筒的计算厚度
——圆筒的设计厚度
——圆筒的名义厚度
——圆筒的有效厚度其值
——圆筒材料在设计温度下的许用应力
——圆筒材料在设计温度下的计算应力
——焊接接头系数
——钢板厚度的负偏差
——腐蚀余量
——厚度附加量
——圆筒壁在试验压力下的计算应力
——圆筒材料在试验温度下的屈服点
——封头内壁曲面高度
——实验压力
——设计压力
——每一支座承受的压力
——容器的总质量
——重力加速度重力加速取9.81
——接管有效厚度
——补强有效厚度
——开孔直径
——强度削弱系数
——壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积
——接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积
——焊缝金属减去计算厚度之外的多余面积
——接管的计算厚度
——补强面积
——
升级会员 