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第三章容器的基本知識 劉豐 1 上節(jié)內容回顧 2 3 已經了解的化工設備知識 4 設備 如何滿足工藝要求 結構 安全性 下一步考慮的問題 5 本章內容 容器的分類與結構容器的零部件的標準化壓力容器的安全檢查容器機械設計的基本要求 6 本章學習重點提示 壓力容器分類方法中 各壓力級別及其范圍一 二 三類容器的分類依據(jù) 屬于容規(guī)管理范圍容器應具備的條件 壓力容器公稱直徑的規(guī)定容器法蘭與管法蘭的壓力級別 7 容器的分類與結構 容器的分類 1 按容器的形狀 8 方形容器 9 10 圓筒形容器 10 11 球形容器 11 12 異形容器 12 2 按工藝要求分類 盛裝或儲存 儲罐 計量槽 壓力緩沖器 實現(xiàn)化學反應 合成塔 反應釜 變換爐等 實現(xiàn)傳熱 加熱器 冷卻器 冷凝器 蒸發(fā)器 廢熱鍋爐 水洗塔等 實現(xiàn)傳質 分離 分餾塔 吸收塔 干燥塔 過濾器 分離器等 13 3 按連接方式 固定式具有固定的安裝和使用地點 工藝條件穩(wěn)定 容器位于一定的工藝流程中 用管道與其他設備連接 14 移動式貯運容器 用于盛裝或運輸壓縮氣體 液化氣體和溶解氣體 流動范圍和環(huán)境變化大 1 氣瓶 15 2 氣桶 16 3 槽車 17 4 按承壓性質和能力 1 內壓容器 當容器內部介質的壓力大于外部壓力時 為內壓容器 容器設計時主要考慮強度問題 2 外壓容器 當容器外部壓力大于內部介質壓力時為外壓容器 設計時主要考慮穩(wěn)定問題 通常內壓容器按照其設計壓力的大小分為 低壓容器 L 0 1MPa p100MPa 18 5 按容器壁溫分類 1 常溫容器壁溫 20 200 2 高溫容器指壁溫達到材料蠕變溫度下工作的容器碳鋼 420 合金鋼 450 奧氏體不銹鋼 550 3 中溫容器指壁溫在常溫和高溫之間的容器 4 低溫容器指壁溫低于一20 條件下工作的容器 其中 20 40 淺冷容器 低于 40 者為 深冷容器 19 6 按安全綜合分類 壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程 綜合考慮了設計壓力 幾何容積 材料強度 應用場合和介質危害程度等影響因素 20 21 22 易燃及有毒介質分類 常見易燃介質 一甲胺 乙烷 乙烯 氯甲烷 環(huán)氧乙烷 環(huán)丙烷 氫 丁烷 三甲胺 丁二烯 丁烯 丙烷 丙烯 甲烷等 毒性程度舉例 極度危害 高度危害介質 氟 氫氰酸 光氣 氟化氫 碳酰氟 氯等 中度危害介質 二氧化硫 氨 一氧化碳 氯乙烯 甲醇 氧化乙烯 硫化乙烯 二硫化碳 乙炔 硫化氫等 輕度危害介質 氫氧化鈉 四氟乙烯 丙酮等 23 容器的結構 臥式容器的結構簡圖 24 壓力容器主要結構包括 筒體 封頭 密封裝置 開孔和接管 支座 附件 25 26 容器零部件的標準化 標準化的意義設計 無需計算和制圖 按已有標準圖選擇 制造 有利于成批生產 降低成本 保證產品質量 提高競爭力 維修 備件規(guī)格尺寸通用 實現(xiàn)互換性 通商貿易 國內 國際間通用 消除貿易障礙 我國已實現(xiàn)容器零部件標準化的有 圓筒體 封頭 法蘭 支座 人孔 手孔 視鏡和液面計等 27 容器零部件標準化的基本參數(shù) 公稱直徑 DN 公稱壓力 PN 規(guī)定 1 圓筒體的公稱直徑 板卷制的 筒體內徑 無縫鋼管制的 筒體外徑 2 法蘭與其相配的管子或筒體的PN DN相一致 注意 鋼管的DN Di D0 28 1 壓力容器的公稱直徑鋼板卷焊筒體和成型封頭的公稱直徑是內徑 壓力容器的公稱直徑 mm 注 帶括號的公稱直徑應盡量不采用 29 容器直徑較小 可直接用無縫鋼管制作 此時公稱直徑指鋼管外徑 無縫鋼管制作筒體時容器的公稱直徑 mm 30 無縫鋼管和有縫鋼管的公稱直徑是小于外徑的一個數(shù)值 31 2 壓力容器的公稱壓力 工作壓力不同 相同公稱直徑的壓力容器其筒體及其零部件的尺寸也不同 將承受的壓力范圍分為若干個標準壓力等級 即公稱壓力 壓力容器法蘭與管法蘭的公稱壓力 32 一 壓力容器安全監(jiān)察的范圍同時具備如下條件 固定式壓力容器 1 最高工作壓力pw 0 1MPa 表壓 不含液體靜壓力 2 內直徑Di 0 15m 且容積V 0 025m3 3 介質為氣體 液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點 大氣壓力下的飽和溫度 的液體 上述壓力容器所用的安全附件亦屬于本規(guī)程管轄范圍 壓力容器的安全監(jiān)察 33 1工作壓力 是指壓力容器在正常使用過程中 其頂部可能達到的最高壓力 表壓力 2容積 是指壓力容器的幾何容積 即由設計圖樣標注的尺寸計算 不考慮制造公差 并且圓整 一般應當扣除永久連接在容器內部的內件的體積 3容器內介質為最高工作溫度低于其標準備沸點的液體時 如果氣相空間容積與工作壓力乘積大于或者等于2 5MPa L時 也屬于本規(guī)程的適用范圍 34 二 相關法規(guī)及常用標準 1 基本法規(guī) 壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程 國家質量技術監(jiān)督局19992 壓力容器常用標準 GB150 98 鋼制壓力容器 國家標準GB151 99 管殼式換熱器 國家標準JB4709 2000 鋼制壓力容器焊接規(guī)程 JB4730 2005 壓力容器無損檢測 HG20592 20635 97 鋼制管法蘭 墊片 緊固件 JB T4700 4707 2000 壓力容器法蘭 35 容器機械設計的基本要求 一 容器機械設計條件及程序 1 容器機械設計條件 1 工藝結構要求及基本工藝尺寸 2 工作壓力 工作溫度及工作介質 3 容器的工作環(huán)境 重要程度 36 37 確定設計依據(jù)及相關標準 開始 選擇材料 確定容器類別 結構設計 壁厚設計 零部件設計 壓力試驗核算 繪制施工圖 校核 審核 結束 合格 合格 不合格 不合格 批準 2 機械設計程序 37 二 基本要求 1 強度 不發(fā)生破壞如焊縫開裂 筒體爆破 螺栓拉斷等 2 剛度 不發(fā)生過大變形如塔體傾斜 塔盤下凹等 3 穩(wěn)定性 不發(fā)生癟塌或褶皺如臥式容器支座之間的筒體發(fā)生癟塌 氣柜抽負癟塌 塔體支座在起吊時發(fā)生癟塌等 38 38 4 耐久性 保證使用壽命 一般化工設備設計使用壽命為10 15年 大多取決于腐蝕情況 有些取決于疲勞 蠕變或振動 5 密封性 包括內漏和外漏 39 39 6 標準化設計法蘭 螺栓 封頭 筒體 支座 接管 人孔 7 方便制造 操作與檢修 便于運輸操作閥門位于操作臺面2米高 可