甲醇儲罐的課程設(shè)計

1、學(xué)院0誠為i課程設(shè)計設(shè)計 工藝參數(shù):課題：甲醇貯罐的機(jī)械設(shè)計最高使用溫度：T=50C公稱直徑：DN=2200mm筒體長度（不含封頭）：Lo=3819mm 十內(nèi)容：1. 筒體材料的選擇2. 罐的結(jié)構(gòu)尺寸3. 罐的制造施工4. 零部件型號及位置5. 相關(guān)校核計算 設(shè)計人： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 完成時間：1目錄1010118一、材料及結(jié)構(gòu)選擇 1材料的選擇2結(jié)構(gòu)的選擇2.1封頭的選擇2.2人孔的選擇2.3法蘭的選擇2.4液面計的選擇2.5鞍式支座的選擇 二、設(shè)計計算內(nèi)容 設(shè)計溫度和設(shè)計壓力的確定 1.1設(shè)計溫度的確定 1.2貯罐長度以及內(nèi)徑確定.1.3設(shè)計壓力的確定 罐體壁厚設(shè)計封頭厚度設(shè)計 3.1

2、計算封頭厚度3.2校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計 .選配工藝接管.7.1堿液進(jìn)料管7.2堿液出料管7.3 排污管.7.4液面計接管7.5放空管接口管7.6安全閥接口管 總裝置配圖9991010參考文獻(xiàn)1112鞍座設(shè)計64.1罐體質(zhì)量m64.2 圭寸頭質(zhì)量 m274.3甲醇質(zhì)量mi74.4 附件質(zhì)量 m474.5 貯罐總質(zhì)量8人孔設(shè)計84、材料及結(jié)構(gòu)選擇1材料的選擇甲醇的物理化學(xué)性質(zhì)化學(xué)名稱：甲醇，別名：甲基醇、木醇、木精分子式CH 3OH ,分子量32.04 ,有類似乙醇?xì)馕兜臒o色透明，易揮發(fā)性液體, 密度（20C） 0.7913g/mL,熔點(diǎn)為一97.8 C,沸點(diǎn)為64.65 C。甲

3、醇是一種無色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，略有酒精氣味。甲醇是最常用的有機(jī)溶劑之一, 與水互溶且體積縮小，能與甲醇乙酸等多種有機(jī)溶劑互溶，甲醇為有毒化工產(chǎn)品, 用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，主要用于精細(xì)化工、塑料等領(lǐng)域, 用來制造甲醛。醋酸、甲氨、硫酸等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料 之一。儲罐可選用一般鋼材，但由于壓力較大，可以考慮Q245R Q345R這兩種鋼材。如果純粹從技術(shù)角度看，可用 Q245R類的低碳鋼板，16Mn鋼板的價格雖比Q245R貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計價，Q345R鋼板較為經(jīng)濟(jì)，所許用應(yīng)力/MPa以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封

4、頭的材料。室溫強(qiáng)度指標(biāo)鋼號鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度/mmR/MPa Rei/M Pa 1636500325185185正火36 60490315181 1812結(jié)構(gòu)的選擇2.1封頭的選擇從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是 目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。 平板封頭因直徑厚度都較大，加工與焊 接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來看：球形封頭用材最少，比橢圓封頭 節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓 圭寸頭最為合理。2.2人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空

5、間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)，法蘭，蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。選用時 應(yīng)綜合考慮公稱壓力，公稱直徑，工作溫度以及人，手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸多方 面的因素。人孔的類型很多，選擇使用上有很大的靈活性。公稱壓力為2.5 MPa公稱直徑為450mm, H為250mm勺水平吊蓋對焊法蘭人孔。2.3法蘭的選擇法蘭連接的主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠，強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是不能快速拆 卸，制造成本較高。壓力容器的法蘭分平焊法蘭和對焊法蘭。 法蘭設(shè)計的優(yōu)化原 則是：法蘭設(shè)計應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近許用應(yīng)力值， 即結(jié)構(gòu)材料在各個方向的強(qiáng) 度都得到充分的發(fā)揮。2.4液面計的選擇液面計是用以指示容器內(nèi)

6、物料液面的裝置， 其類型大體上可以分為四類：有 玻璃板液面計，玻璃管液面計，浮子液面計和浮標(biāo)液面計。在中低壓容器中常用 前兩種。玻璃板液面計有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度在0-250攝氏度。玻璃管液面計適用于工作壓力小于1.6MPa,介質(zhì)溫度在0-250攝氏度情況下。玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料沒有結(jié)晶等堵塞固體的場合。板式5 液面計承壓能力強(qiáng)但比較笨重，成本較高。2.5鞍式支座的選擇鞍式支座是應(yīng)用較為廣泛的一種臥式支座。從應(yīng)力分析來看，理論上支座數(shù) 目越多越好。但實(shí)際上，臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計成雙支座， 這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)過多 時，各支撐平面的影響均會影響支座反力的分布， 因而采用

7、多支座不僅體現(xiàn)不出 理論上的優(yōu)越性反而會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來 不利影響。在此選擇輕型的鞍式雙支座，一個 S型，一個F型。、設(shè)計計算內(nèi)容1設(shè)計溫度和設(shè)計壓力的確定1.1設(shè)計溫度的確定選擇設(shè)計溫度t=50 C1.2貯罐長度以及內(nèi)徑確定貯罐內(nèi)徑Di=2400mn長度L=5000mm1.3設(shè)計壓力的確定設(shè)計壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計 載荷，其值不得低于工作壓力。液柱靜壓力 P1=p g h=1.84 X 103X 9.8 X 5=0.09016 MPa查飽和蒸汽壓P2=0.0555 MPa工作壓力 Pw= F0 + P2 = 0.101

8、+ 0.0555 = 0.1565 MPa設(shè)計壓力 P=1.1 Pw = 0.17215 MPa計算壓力 Pc=0.17215+0.09016=0.26231 MPa2罐體壁厚設(shè)計壁厚S公式:PcD2 tPc本貯罐50C時甲醇飽和蒸氣壓為 0.0555 MPa,貯罐上需要安裝安全閥，故取 Pc = 0.26231 MPa Di = 2400 mm t = 189MPaRi = 345 MPa = 1.0（雙面焊對接接頭，100 %無損檢測）0.2623124002 189 1 0.262311. 7mm取腐蝕裕量C2 = 2 mmC21.7 23.7 mm取鋼板厚度的負(fù)偏差 C = 0.3 m

9、mS d+C=3.7+0.3=4 mm圓整后取名義厚度S n=4mm3封頭厚度設(shè)計3.1計算封頭厚度封頭厚度S公式:PCD2 t 0.5 Pc于是1. 70.262312400218910.50.26231C=G+C2=2.3 mmS +C=2.3+1.7=4 mm圓整后取名義厚度S n=4mm3.2校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式PT DT270. 9ReL式中P t=1.25P=1.25 X 0.26231=0.33 MPaS e= S n C=4 2.3=1.7 mm恵=345 MPa0.3324001.7則T廠方233.1MPa而 0.9 ReL0. 91345310.5 MPa因?yàn)?

10、T 0. 9ReL，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠4鞍座設(shè)計叫 + m3 + m4貯罐總質(zhì)量式中m1罐體質(zhì)量m 2封頭質(zhì)量m 3甲醇質(zhì)量m 4附件質(zhì)量m = m, +4.1罐體質(zhì)量m1DN=2400 mmS n=4 mm的筒節(jié)，質(zhì)量為 qi=236.4 Kg/mm1= q 1L=1181.8 Kg4.2封頭質(zhì)量m2DN=2400 mm S n=4 mm直邊高度 h = 40 mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，mi = 150.9 Kgm 2 = 2 m 21 =301.8 Kg4.3甲醇質(zhì)量m3V = V 封 +V 筒=19.54 m 3甲醇密度0.7913g/mL，則m=15461.46 Kg水密度為1000

11、Kg/m3m 3= 19540 Kg所以m取水壓試驗(yàn)滿水質(zhì)量4.4附件質(zhì)量m4m=500 Kg4.5貯罐總質(zhì)量m3 + m41181 . 821523mg301 . 819540500Kg21523 . 69. 81105.6 kN每個鞍座只承受105.6 kN負(fù)荷查表得，可以選用輕型帶墊板，包角為120的鞍座，即JB/T 4712.1 2007鞍座 A2400-FJB/T 4712.1 2007鞍座 A2400-S表3.3 A型鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸(mm)腹底板板筋板墊板螺栓連接尺寸公稱允許鞍座直徑載荷高度螺螺孔間距孔紋長DN/kNh11b198213b2b39 弧長b49e12dM12400447

12、250172024014102652082908 280050010100152024M20405人孔設(shè)計根據(jù)儲罐的設(shè)計溫度、最高工作壓力、材質(zhì)、介質(zhì)及使用求等條件，選用公稱壓力為2.5MPa的水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔(HG/T21524 2005),人孔公稱直徑選定為450mm采用榫槽面密封面(TG型)和石棉橡膠墊片。表3.2人孔PN2.5 DN450明細(xì)表件號標(biāo)準(zhǔn)號名稱數(shù) 量材料尺寸/mm1筒節(jié)1Q345RdWXS=480 XI2，H1=3202HG/T 20592-2009法蘭116Mn ()3HG/T 20592-2009墊片1石棉橡膠板5 =3代號 A?G)4HG/T 20592-2

13、009法蘭蓋1Q345Rb1=39， b2=445GB/T 5782-2000螺柱2035M33X2 X756GB/T 6170-2000螺母4025M337吊環(huán)1Q235-A. F8轉(zhuǎn)臂1Q235-A. Fd0=369墊圈201100HV10GB/T 6170-2000螺母M2024級11吊鉤1Q235-A. F12環(huán)1Q235-A. F13無縫鋼管12014支承板1Q345R6人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計人孔開孔補(bǔ)強(qiáng)采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為 Q345R根據(jù)JB/T 4736 2002，確定補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑 D1=484mm外徑D2=760mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為20mm7選配工藝接管7.1堿液進(jìn)料管進(jìn)料管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)部并將

14、管的一端切成45C，為的是避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動以減少磨蝕和腐蝕。為了在短時間內(nèi)將物料注滿容器。采用57mm 3-5mm的無縫鋼管。配用具有突面密封的帶頸對焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：HG20595法蘭 WN50-2.5 RF 20。接管長500mm不需補(bǔ)強(qiáng) 。7.2堿液出料管在化工生產(chǎn)中，需要將液體介質(zhì)運(yùn)送到與容器平行的或較高的設(shè)備中去，并且獲得純凈無雜質(zhì)的物料。故采用可拆的壓出管25mm 3mm，將它用法蘭固定在接口管 57mm 3.5mm內(nèi)。罐體的接口管法蘭采用 HG20595法蘭WN32-2.5 RF 20。與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與 HG20595法蘭 WN32-

15、2.5 RF20相同,但其內(nèi)徑為25mm液氨壓出管的端部法蘭采用 HG20595法蘭WN20-2.5 RF 20。這些小管都不必補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐2.6m。7.3排污管貯罐右端最底部安設(shè)一個排污管，管子規(guī)格：57mm 3.5mm，管端焊有一與截止閥J41W-16相配的管法蘭 HG20595法蘭 WN50-2.5 RF 20。7.4液面計接管本貯罐采用透光式玻璃板液面計 AT 2.5-W-1450V兩支。與液面計相配的接管尺寸為14mm 3mm，管法蘭為HG20595法蘭WN10-2.5 RF 20。7.5放空管接口管為了在注入液體時，將容器內(nèi)的空氣排到罐體外以便能順利快速地注入，需安設(shè)一放空

16、管。采用 38mm 3.5mm無縫鋼管，法蘭為HG20595法蘭WN32-2.5RF 20。7.6安全閥接口管安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。 本貯罐選用38mm 3.5mm的無縫鋼管，法蘭為HG20595法蘭WN32-2.5 RF 20。各接管的長度都是 200mm8總裝置配圖貯罐的總裝配圖見附頁，各零部件的名稱，規(guī)格、尺寸、材料等見明細(xì)表。 貯罐技術(shù)要求：本設(shè)計按 GB 150-1998鋼制壓力容器進(jìn)行制造，試驗(yàn)和 驗(yàn)收；焊接材料、對接焊接接頭形式及尺寸可按 GB 985-80中規(guī)定（設(shè)計焊接接 頭系數(shù)取1.0）；焊接采用電弧焊，焊條牌號E4303；殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢 查，探傷長度為100% ;設(shè)