压力容器教案.docx
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压力容器教案
青岛石化高级技工学校
教案
学年2015～2016学年
学期第一学期
学科压力容器
班级13化工
总学时64学时
教师陈明义
时间2015.09～2016.01
青岛石化高技校一体化教与学工作页（典型任务案头）
课程名称
压力容器
班级
13化工
授课时间
2015年9月8日～2015年9月9日
典型任务
课题一概论
1、绪言
2、压力容器的定义及名词解释
学习目标
了解化工生产特点；
了解压力容器在化工生产过程中的作用。
建议课时
4
任课教师
陈明义
工作情景描述
压力容器的用途十分广泛。
它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。
所以，必须了解压力容器在化工生产过程中的作用，了解压力容器使用和管理的基本知识。
为安全操作打下良好基础。
工作流程与活动
教材：
马世辉编<压力容器安全技术>化学工业出版社2012.1
教参：
1、《特种设备安全监察条例》
2、TSG004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》
青岛石化高技校一体化教与学工作页（子任务案头）
子任务
课题一概论
（一）
1、绪言2、压力容器的定义及名词解释
授课时间
2015年9月8日第5-6节
学习目标
了解化工生产特点；了解压力容器在化工生产过程中的作用。
工作要求
初步了解压力容器的基本概念
工具、材料
设备及资料
课件，视频材料
组织方式
课堂组织一体化方式
学习过程设计
学生活动
1、组织教学、点名、自我介绍5分钟
2、课程简介及学习方法10分钟
3、新课55分钟
4、布置课内学习任务15分钟
5、小结、布置课后作业5分钟
课题一概论
一、绪言
1、化工生产与压力容器
2、压力与压力容器
1）复习压力的概念
2）压力容器的基本定义容器是指由曲面构成用于盛装物料的空间构件。
工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。
贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。
3、压力容器的应用特点
压力容器的用途十分广泛。
它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。
学习过程设计
学生活动
压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。
此外，还配有安全装置、压力表、液位计及完成不同生产工艺作用的内件。
压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。
目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
压力容器是在特殊条件下运行的特种设备，所谓特殊条件主要是指压力、温度等介质的物理特性和介质的化学特性。
注：
一个子任务若不能两节课完成，则案头应写《子任务×××××
（一）》、《子任务×××××
（二）》，即每次课要用一个此案头。
青岛石化高技校一体化教与学工作页（子任务案头）
子任务
课题一概论
（二）
1、绪言2、压力容器的定义及名词解释
授课时间
2015年9月9日第3-4节
学习目标
了解化工生产特点；了解压力容器在化工生产过程中的作用。
工作要求
初步了解压力容器的基本概念
工具、材料
设备及资料
课件，视频材料
组织方式
课堂组织一体化方式
学习过程设计
学生活动
1、组织教学、点名3分钟
2、复习并导入新课10分钟
3、新课55分钟
4、布置课内学习任务15分钟
5、小结、布置课后作业5分钟
课题一概论
4、压力容器的事故
案例一
案例二
5、压力容器管理的重要性
本门课与其他课程之间的关系。
本课程的学习方法及考核方法。
学习过程设计
学生活动
2、压力容器的定义及名词解释
压力容器（按照《特种设备安全监察条例》属承压类特种设备）
压力容器的定义：
是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。
特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶，下同）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。
注：
一个子任务若不能两节课完成，则案头应写《子任务×××××
（一）》、《子任务×××××
（二）》，即每次课要用一个此案头。
青岛石化高技校一体化教与学工作页（典型任务案头）
课程名称
压力容器
班级
13化工
授课时间
2015年9月15日～2015年9月15日
典型任务
课题二压力容器基础知识
一、压力的一般概念
二、温度的一般概念
学习目标
掌握压力容器压力的来源；掌握压力的基本概念、单位及其换算；
了解温度对压力容器操作的影响；掌握温度的基本概念、单位及其换算
建议课时
2
任课教师
工作情景描述
压力和温度是压力容器的主要参数，必须清楚、掌握这些参数对压力容器的影响。
工作流程与活动
本内容以复习为主，2个学时。
教学中注重调动学生的主观能动性。
青岛石化高技校一体化教与学工作页（子任务案头）
子任务
一、压力的一般概念
授课时间
2015年9月15日第5节
学习目标
掌握压力容器压力的来源；掌握压力的基本概念、单位及其换算
工作要求
掌握基本概念；掌握压力单位及其换算方法
工具、材料
设备及资料
课件
组织方式
课堂组织复习方式
学习过程设计
学生活动
1、组织教学、点名3分钟
2、复习并导入新课10分钟
3、新课55分钟
4、布置课内学习任务15分钟
5、小结、布置课后作业5分钟
课题二压力容器基础知识
一、压力的一般概念
1、压力 在物理学上把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
单位面积所受的力称之为压强。
P（压强）＝F（压力）/S（受力面积）
力的国际基本单位是“牛顿（N）”；
面积的国际基本单位是“米2（m2）”；
压强的国际基本单位是“帕斯卡”，简称“帕”，用“Pa”表示。
1帕斯卡＝1牛顿/米2，即1Pa＝1N/m2。
在今后的工作中未做特别说明则所说的压力就是指压强。
学习过程设计
学生活动
常用的压力单位有：
大气压 1大气压＝1.013×105Pa＝760毫米汞柱
巴 1巴＝1×105Pa
1公斤力/厘米2＝9.8×104Pa≈1×105Pa＝0.1MPa
绝对压力、表压力与负压力。
P绝（a）＝P表＋P大气
2、压力容器的压力源
1）源于外部：
压力的产生和增大来源于蒸汽锅炉或气体压缩机。
2）源于内部：
（1）容器内介质的聚集状态发生改变；
（2）气体介质在容器内受热，温度升高；
（3）介质在容器内发生体积增大的化学反应等。
3、压力的测量及仪表
4、.工作压力。
工作压力也称操作压力，是指容器顶部在正常工艺操作时的压力（即不包括液体静压力）。
.最高工作压力。
是指容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最大表压力（即不包括液体静压力）。
压力超过此值时容器上的安全装置就要动作。
如安全阀起跳，爆破板爆破等。
设计压力。
是指在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。
一般取设计压力等于或略高于最高工作压力。
作业：
压力的单位换算：
青岛石化高技校一体化教与学工作页（子任务案头）
子任务
二、温度的一般概念
授课时间
2015年9月15日第6节
学习目标
了解温度对压力容器操作的影响；掌握温度的基本概念、单位及其换算
工作要求
掌握基本概念；掌握温度单位及其换算方法
工具、材料
设备及资料
课件
组织方式
课堂组织复习方式
学习过程设计
学生活动
1、组织教学、点名3分钟
2、复习并导入新课10分钟
3、新课55分钟
4、布置课内学习任务15分钟
5、小结、布置课后作业5分钟
二、温度的一般概念
1、温度的一般概念
2、温标
3、压力容器的参数温度——温度
学习过程设计
学生活动
二、温度
1.介质温度。
系指容器内工作介质的温度，可以用测温仪表测得。
2.设计温度。
压力容器的设计温度不同与其内部介质可能达到的温度，系容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，表壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。
«设计规定»对设计温度的选取有如下规定：
（1）当容器的各个部位在工作过程中可能产生不同温度时，可取预计的不同温度作为各相应部位的设计温度。
（2）对有内保温的容器应作壁温计算或以工作条件相似容器的实测壁温作为设计温度，并需在容器壁上设置测温点或涂以超温显示剂。
值得注意的是，只有当工作温度低于-20oC时，才按最低温度确定设计温度。
除此而外，设计温度一律按最高温度选取。
青岛石化高技校一体化教与学工作页（典型任务案头）
课程名称
压力容器
班级
13化工
授课时间
2015年9月16日～2015年9月日
典型任务
课题三压力容器的含义及分类
学习目标
了解压力容器的含义及分类方法；
了解《固定式压力容器安全技术监察规程》的分类方法。
建议课时
2
任课教师
工作情景描述
工作流程与活动
结合实训装置中的容器和压力容器学习，让学生掌握压力容器的分类方法。
逐步了解《特种设备安全监察条例》和固定式压力容器安全技术监察规程》
青岛石化高技校一体化教与学工作页（子任务案头）
子任务
课题三压力容器的含义及分类
授课时间
2015年9月16日第3-4节
学习目标
了解压力容器的含义及分类；了解《固定式压力容器安全技术监察规程》的分类方法。
工作要求
工具、材料
设备及资料
课件
组织方式
自学与讲授相结合
学习过程设计
学生活动
1、组织教学、点名3分钟
2、复习并导入新课10分钟
3、新课——自学、讲授结合55分钟
4、布置课内学习任务15分钟
5、小结、布置课后作业5分钟
课题三压力容器的含义及分类
一、压力容器（按照《特种设备安全监察条例》属承压类特种设备）
压力容器的定义：
是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。
固定式压力容器是指：
安装在固定位置处使用的压力容器。
适用范围：
固定式压力容器安全技术监察规程TSGR0004--2009
本规程适用于同时具备下列条件的固定式压力容器（以下简称压力容器）：
（1）工作压力大于或者等于0.1MPa；（注1-2）
注1-2：
工作压力指压力容器在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力（表压力）。
（2）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa•L；（注1-3）
注1-3：
容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并且圆整。
一般应当扣除永久连接在容器内部的内件的体积。
学习过程设计
学生活动
（3）盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。
（注1-4）
注1-4：
容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如气相空间的容积与工作压力的乘积大于或者等于2.5MPa•L时,也属于本规程的适用范围。
二、压力容器分类时考虑的因素
压力容器分为三类，分类时考虑的因素：
压力、容积和介质的危害性。
1.1介质分组
压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。
（1）第一组介质：
毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。
（2）第二组介质：
除第一组以外的介质。
如水蒸气、氮气等。
1.2介质危害性
介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。
1.2.1毒性程度:
综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。
极度危害最高容许浓度小于0.1mg/m3；
高度危害最高容许浓度0.1～1.0mg/m3;
中度危害最高容许浓度1.0～10.0mg/m3;
轻度危害最高容许浓度大于或者等于10.0mg/m3。
1.2.2易爆介质:
指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。
1.2.3具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度按GB5044—1985《职业性接触毒物危害程度分级》、HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》两个标准确定。
两者不一致时，以危害（危险）程度高的为准。
1.3压力指设计压力
1.4容积
三、压力容器分类方法（固定式压力容器安全技术监察规程TSGR0004--2009）
压力容器分类应当先按照介质组别，选择分类图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定容器类别：
（1）对于第一组介质，压力容器的分类见图A-1。
（2）对于第二组介质，压力容器的分类见图A-2。
图A-1压力容器分类图—第一组介质
图A-2压力容器分类图—第二组介质
例1
例2
四、压力容器一般分类方法
1按压力等级划分
压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：
（1）低压（代号L）0.1MPa≤p＜1.6MPa；
（2）中压（代号M）1.6MPa≤p＜10.0MPa；
（3）高压（代号H）10.0MPa≤p＜100.0MPa；
（4）超高压（代号U）p≥100.0MPa。
2按作用原理分类：
（1）反应压力容器（代号R）：
主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等。
（2）换热压力容器（代号E）：
主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等。
（3）分离压力容器（代号S）：
主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。
（4）储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：
主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐。
在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应当按工艺过程中的主要作用来划分。
3按材质分类：
分为钢制压力容器、铝制焊接容器、钛制焊接容器和非金属容器等。
4按制造方法分类：
分为板焊容器、锻焊容器、铸造容器、包扎式容器、绕带式容器、热套容器等。
5按壳体承压方式分类：
分为内压容器、外压容器。
6按照设计温度分类
低温容器t≤-20℃
常温容器-20℃＜t＜450℃
高温容器t≥450℃
7按照壳体的几何形状分
球形、圆筒形、异形（圆锥形、箱形等）
8按壁厚分类：
薄壁容器（容器壁厚与内径之比≤1/10）
厚壁容器（容器壁厚与内径之比＞1/10）
作业：
自学
青岛石化高技校一体化教与学工作页（典型任务案头）
课程名称
压力容器
班级
13化工
授课时间
2015年9月22日～2015年10月日
典型任务
课题四典型压力容器的结构及安全管理
学习目标
了解各类储罐、换热器、反应器、塔器等典型压力容器的结构及各部件的作用；
了解典型压力容器安全管理的基本知识。
建议课时
任课教师
工作情景描述
各类储罐、换热器、反应器、塔器在化工企业应用广泛，它们是生产中的重要设备，也是典型的压力容器，是压力容器管理的重点。
因此，了解它们的结构组成、各部件的作用十分必要。
工作流程与活动
学习过程：
1、通过画设备图、了解设备的结构组成及主要部件；
2、收集资料掌握设备的基本工作原理；
3、自行总结设备操作要点；
4、查照“容规”和有关标准，归纳安全管理要求。
结合实训装置中的容器和压力容器学习，让学生掌握压力容器的分类方法。
逐步了解《特种设备安全监察条例》和固定式压力容器安全技术监察规程》
青岛石化高技校一体化教与学工作页（子任务案头）
子任务
分课题一容器
（一）
授课时间
2015年9月22日第5-6节
学习目标
了解一般容器的组成部分、主要部件的名称及功用；
了解容器的安全附件的工作原理。
工作要求
实训现场组织教学。
要求学生：
1、穿工装；2、带学习用品：
铅笔、橡皮、直尺、笔记本等
3、正确使用测量工具。
工具、材料
设备及资料
单元操作设备——传热：
蒸汽发生器；精馏：
再沸器、原料槽。
现场测量工具：
卷尺3把、角尺3把、游标卡尺3把
组织方式
实训
学习过程设计
学生活动
1、组织教学、点名5分钟
2、布置任务、要求及准备15分钟
3、任务实施55分钟
4、小结、布置课后作业10分钟
5、整理现场（搞卫生）5分钟
课题四典型压力容器的结构
分课题一容器
一、复习：
容器的定义及功用。
二、在现场的容器中找出属于压力容器的容器。
三、分组分别画出压力容器的设备简图和相关附件草图。
学习过程设计
学生活动
装置资料
精馏装置设备
编号
名称
规格型号
数量
1
塔底产品槽
不锈钢（牌号SUS304，下同），φ529×1160mm,V=200L
1
2
塔顶产品槽
不锈钢，φ377×900mm，V=90L
1
3
原料槽
不锈钢，φ630×1200mm，V=340L
1
4
真空缓冲罐
不锈钢，φ400×800mm，V=90L
1
5
冷凝液槽
不锈钢，φ200×450mm，V=16L
1
6
原料加热器
不锈钢，φ426×640mm，V=46L,P=9kW
1
7
塔顶冷凝器
不锈钢，φ370×1100mm，F=2.2m2
1
8
再沸器
不锈钢，φ528×1100mm，P=21kW
1
9
塔底换热器
不锈钢，φ260×750mm，F=1.0m2
1
10
精馏塔
主体不锈钢DN200；共14块塔板，
1
11
产品换热器
不锈钢，φ108×860mm，F=0.1m2
换热器
编号
名称
规格型号
材质
形式
1
列管式换热器
φ260×1170mm,F=1.0m2
不锈钢
卧式
2
板式换热器
550×150×250,F=1.0㎡
不锈钢
卧式
3
套管式换热器
φ500×1250mm,F=0.2m2
不锈钢
卧式
4
水冷却器
φ108×1180mm,F=0.3m2
不锈钢
卧式
5
蒸汽发生器
（含汽包）
φ426×870mm,
加热功率,P=7.5kW
不锈钢
立式
6
热空加热器
φ190×1120mm,
加热功率,P=4.5kW
不锈钢
卧式
压力控制：
蒸汽发生器内压力：
0～0.1MPa；
套管式换热器内压力：
0～0.05MPa；
温度控制：
热风加热器出口热风温度：
0～80℃，高位报警：
H=100℃；
水冷却器出口冷风温度：
0～30℃；
列管式换热器冷风出口温度：
40-50℃，高位报警：
H=70℃；
吸收解吸
序号
名称
规格
容积（估算）
材质
结构形式
1
贫液槽
φ426×600mm
85L
304不锈钢
卧式
2
富液槽
φ426×600mm
85L
304不锈钢
卧式
3
稳压罐
φ300×500mm
35L
304不锈钢
立式
4
液封槽
φ102×400mm
3L
304不锈钢
立式
5
分离槽
φ120×200mm
2L
玻璃
立式
序号
名称
规格
备注
1
吸收塔
主体塔节有机玻璃φ100×1500mm；上出口段，不锈钢,φ108×150mm；下部入口段，不锈钢φ200×500mm；
不锈钢规整丝网填料，高度1500mm
2
解吸塔
主体塔节有机玻璃φ100×1500mm；上出口段，不锈钢,φ108×150mm；下部入口段，不锈钢φ200×500mm；
不锈钢丝网填料，高度1500mm
工艺操作指标
二氧化碳钢瓶出口压力≤4.8MPa
减压阀后压力≤0.04MPa
二氧化碳减压阀后流量～100L/h
吸收塔风机出口风量～1.9m3/h
吸收塔进气压力2.0～6.0kPa
贫液泵出口流量～1m3/h
解吸塔风机出口风量～16m3/h
解吸塔风机出口压力～1.0KPa
流体输送：
序号
名称
规格
容积（估算）
材质
结构形式
1
吸收塔
φ325×1300mm
110L
304不锈钢
立式
2
高位槽
φ426×700mm
100L
304不锈钢
立式
3
缓冲罐
Φ400×500mm
60L
304不锈钢
立式
4
原料水槽
1000×600×500mm
3000L
304不锈钢
立式
压力控制：
离心泵进口压力：
-15～-6kPa；
1号泵单独运行时出口压力：
0.15～0.27MPa（流量为0-6m3/h）；
两台泵串联时出口压力：
0.27～0.53MPa（流量为0-6m3/h）；
两台泵并联时出口压力：
0.12～0.28MPa（流量为0-7m3/h）；
青岛石化高技校一体化教与学工作页（子任务案头）
子任务
分课题一容器
（二）
授课时间
2015年9月23日第3-4节
学习目标
了解一般容器的组成部分、主要部件的名称及功用；
了解容器的安全附件的工作原理。
工作要求
实训现场组织教学。
要求学生：
1、穿工装；2、带学习用品：
铅笔、橡皮、直尺、笔记本等
3、正确使用测量工具。
工具、材料
设备及资料
单元操作设备——传
升级会员 