第2章化工容器設(shè)計概論

1、第第2 2章章 化工容器設(shè)計概論化工容器設(shè)計概論容器的結(jié)構(gòu)容器的結(jié)構(gòu)一、容器的分類一、容器的分類高壓容器；中壓容器(僅限毒性為極度和高度危害介質(zhì))；中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV大于等于10MPa m3 )；中壓反應(yīng)容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV大于等于0.5MPa m3 )；低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且PV大于等于0.2MPa m3 )；高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；中壓搪玻璃壓力容器；使用強(qiáng)度級別較高的材料制造的壓力容器；移動式壓力容器；球形儲罐；低溫液體儲存容器1. 1. 一類容器、二類容器、三類容器的劃分一類容器、二類容器、三類容器

2、的劃分(1).(1).符合下列情況之一者，為第三類壓力容器：符合下列情況之一者，為第三類壓力容器：中壓容器；中壓容器；低壓容器低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))；低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)質(zhì))；低壓管殼式余熱鍋爐；低壓管殼式余熱鍋爐；低壓搪玻璃壓力容器；低壓搪玻璃壓力容器；(2).(2).符合下列情況之一者，為第二類壓力容器：符合下列情況之一者，為第二類壓力容器：(3).(3).不屬于第不屬于第3 3類、第類、第2 2類的容器，均為第類的容器，均為第1 1類壓力容

3、器。類壓力容器。 極度高度危害物質(zhì)極度高度危害物質(zhì)：氟氣、氟化氫、光氣、甲醛、苯、氟氣、氟化氫、光氣、甲醛、苯、氯氣、四氯化碳、三硝基甲苯、汞及其化合物等氯氣、四氯化碳、三硝基甲苯、汞及其化合物等。 中度輕度危害物質(zhì)中度輕度危害物質(zhì)：一氧化碳、硫化氫、氨氣、甲醇、一氧化碳、硫化氫、氨氣、甲醇、硫酸、鹽酸、二氧化硫、丙酮、乙炔、汽油、四氟乙硫酸、鹽酸、二氧化硫、丙酮、乙炔、汽油、四氟乙烯等。烯等。2. 2. 毒性程度的劃分毒性程度的劃分思考題：下列容器分別為第幾類容器？思考題：下列容器分別為第幾類容器？a. 1500，設(shè)計壓力為10MPa的廢熱鍋爐b.設(shè)計壓力為0.6MPa的HF氣體貯罐c.設(shè)計

4、壓力為2.5MPa的搪玻璃容器d.鐵路罐車a、第三類容器(3-6)b、第二類容器(2-2)c、第三類容器(3-7)d、第三類容器(3-9)國務(wù)院頒發(fā)的國務(wù)院頒發(fā)的鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫時條例鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫時條例；勞動部頒發(fā)的勞動部頒發(fā)的鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫時條例實施細(xì)則鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫時條例實施細(xì)則；勞動部頒發(fā)的勞動部頒發(fā)的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程；“全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”頒發(fā)的國家標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)的國家標(biāo)準(zhǔn)鋼制壓力容鋼制壓力容器器；勞動部頒發(fā)的勞動部頒發(fā)的壓力容器設(shè)計單位資格管理與監(jiān)督規(guī)則壓力容器設(shè)計單位資格管理與監(jiān)督規(guī)則；

5、勞動部頒發(fā)的勞動部頒發(fā)的壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗規(guī)則壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗規(guī)則；勞動部頒發(fā)的勞動部頒發(fā)的在用壓力容器檢驗規(guī)程在用壓力容器檢驗規(guī)程；勞動部頒發(fā)的勞動部頒發(fā)的壓力容器使用登記管理規(guī)則壓力容器使用登記管理規(guī)則。3. 3. 關(guān)于壓力容器實施監(jiān)察管理的八大法規(guī)關(guān)于壓力容器實施監(jiān)察管理的八大法規(guī) 強(qiáng)度的要求；強(qiáng)度的要求； 剛度的要求；剛度的要求； 穩(wěn)定性；穩(wěn)定性； 耐久性；耐久性； 密封性；密封性； 節(jié)省材料和便于制造；節(jié)省材料和便于制造； 方便操作和便于運輸；方便操作和便于運輸； 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理。二、容器機(jī)械設(shè)計的基本要求二、容器機(jī)械設(shè)計的基本要求保證壓力容器安全運

6、行必須注意的幾個問題：v 壓力、溫度要防止超限；壓力、溫度要防止超限；v 低溫的控制；低溫的控制；v 對環(huán)境溫度的控制對環(huán)境溫度的控制，如裝氣鋼瓶要防止日曬和接近熱源；如裝氣鋼瓶要防止日曬和接近熱源；v 開停車的壓力溫度波動開停車的壓力溫度波動；v 介質(zhì)成分的控制，介質(zhì)成分的控制，如氯離子、氫離子及某些氣體的含水量。如氯離子、氫離子及某些氣體的含水量。 溫度下降，材料的韌性下降。所以對于設(shè)計溫度等于或低于溫度下降，材料的韌性下降。所以對于設(shè)計溫度等于或低于-20的碳素鋼和低合金鋼制的壓力容器成為低溫壓力容器。關(guān)于的碳素鋼和低合金鋼制的壓力容器成為低溫壓力容器。關(guān)于低溫壓力容器的選材、結(jié)構(gòu)、制造

7、、檢驗和驗收都有專門的規(guī)定，低溫壓力容器的選材、結(jié)構(gòu)、制造、檢驗和驗收都有專門的規(guī)定，決不允許將不是低溫用鋼改作低溫容器使用。決不允許將不是低溫用鋼改作低溫容器使用。我國已經(jīng)成為世界貿(mào)易組織成員國，要求化工設(shè)備零部件我國已經(jīng)成為世界貿(mào)易組織成員國，要求化工設(shè)備零部件必須標(biāo)準(zhǔn)化，也有利于成批生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)必須標(biāo)準(zhǔn)化，也有利于成批生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，從而提高產(chǎn)品的競爭力；品質(zhì)量，降低成本，從而提高產(chǎn)品的競爭力；零部件的標(biāo)準(zhǔn)化可以增加其互換性；零部件的標(biāo)準(zhǔn)化可以增加其互換性；零部件的標(biāo)準(zhǔn)化也有利于設(shè)計、制造、安裝和檢修，提高零部件的標(biāo)準(zhǔn)化也有利于設(shè)計、制造、安裝和

8、檢修，提高勞動生產(chǎn)率；勞動生產(chǎn)率；關(guān)于化工設(shè)備零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，我國已經(jīng)頒布了一系列的關(guān)于化工設(shè)備零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，我國已經(jīng)頒布了一系列的零部件的標(biāo)準(zhǔn)。零部件的標(biāo)準(zhǔn)。三、容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化三、容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化1. 1. 容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的意義容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的意義1989我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制訂了我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制訂了GB150-89鋼制壓力容器鋼制壓力容器，它是在我國它是在我國鋼制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)范鋼制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實施了標(biāo)準(zhǔn)實施了20余年基礎(chǔ)余年基礎(chǔ)上，總結(jié)我國大量工程實踐經(jīng)驗，以理論與實驗研究為指導(dǎo)，并吸收了上，總結(jié)我國大量工程實踐經(jīng)驗，以理論與實驗

9、研究為指導(dǎo)，并吸收了國際同類先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容而編制的，標(biāo)志著我國集設(shè)計、制造、檢驗和國際同類先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容而編制的，標(biāo)志著我國集設(shè)計、制造、檢驗和驗收技術(shù)要求于一體，獨立、完整、統(tǒng)一的中國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)體系正在驗收技術(shù)要求于一體，獨立、完整、統(tǒng)一的中國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)體系正在形成。形成。1998年，針對年，針對GB150-89 又進(jìn)行了修訂，形成了又進(jìn)行了修訂，形成了GB150-1998，使，使標(biāo)準(zhǔn)更加完善。標(biāo)準(zhǔn)更加完善。GB150鋼制壓力容器鋼制壓力容器包括壓力容器板殼元件計算、容器結(jié)構(gòu)要素的包括壓力容器板殼元件計算、容器結(jié)構(gòu)要素的確定，密封設(shè)計、超壓泄放裝置的設(shè)置以及容器的制造與驗收的要求等，確定

10、，密封設(shè)計、超壓泄放裝置的設(shè)置以及容器的制造與驗收的要求等，是壓力容器制造、設(shè)計、檢驗與驗收的綜合性國家標(biāo)準(zhǔn)。它是確保壓力是壓力容器制造、設(shè)計、檢驗與驗收的綜合性國家標(biāo)準(zhǔn)。它是確保壓力容器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)剛度，以達(dá)到安全使用所必須遵循的基容器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)剛度，以達(dá)到安全使用所必須遵循的基本技術(shù)要求。本技術(shù)要求。2.2.國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)3.3.國外標(biāo)準(zhǔn)國外標(biāo)準(zhǔn)美國美國ASME規(guī)范規(guī)范 ：ASME規(guī)范規(guī)模龐大、內(nèi)容完善，僅依靠規(guī)范規(guī)模龐大、內(nèi)容完善，僅依靠ASME規(guī)范本身即可完成壓規(guī)范本身即可完成壓力容器選材、設(shè)計、制造、檢驗、試驗、安裝及運行等全部工作環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在力容器選材、設(shè)

11、計、制造、檢驗、試驗、安裝及運行等全部工作環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在ASME規(guī)范共規(guī)范共有十一卷，總計二十二冊，另外還有二冊規(guī)范案例。其中與壓力容器密切相關(guān)的部分有：有十一卷，總計二十二冊，另外還有二冊規(guī)范案例。其中與壓力容器密切相關(guān)的部分有： 第第卷材料技術(shù)條件、第卷材料技術(shù)條件、第卷無損檢驗、第卷無損檢驗、第卷卷 壓力容器及第壓力容器及第卷卷 焊接及釬焊評定。焊接及釬焊評定。ASME規(guī)范每年增補(bǔ)一次，每三年出一新版，技術(shù)先進(jìn)，修訂及時，能迅速反映世界壓力規(guī)范每年增補(bǔ)一次，每三年出一新版，技術(shù)先進(jìn)，修訂及時，能迅速反映世界壓力容器科技發(fā)展的最新成就，使它成為世界上影響最大的一部規(guī)范。容器科技發(fā)展的最新成就，

12、使它成為世界上影響最大的一部規(guī)范。英國壓力容器規(guī)范（英國壓力容器規(guī)范（BS） 日本國家標(biāo)準(zhǔn)（日本國家標(biāo)準(zhǔn)（JIS） 德國壓力容器規(guī)范（德國壓力容器規(guī)范（AD） ：AD規(guī)范與規(guī)范與ASME規(guī)范相比，具有如下的特點：規(guī)范相比，具有如下的特點： AD規(guī)范只對材料的屈服極限取安全系數(shù)，且取數(shù)較小。因此，產(chǎn)品厚度薄、規(guī)范只對材料的屈服極限取安全系數(shù)，且取數(shù)較小。因此，產(chǎn)品厚度薄、重量輕；重量輕； AD規(guī)范允許采用較高強(qiáng)度級別的鋼材；規(guī)范允許采用較高強(qiáng)度級別的鋼材； 在制造要求方面，在制造要求方面，AD規(guī)范沒有規(guī)范沒有ASME詳盡，他們認(rèn)為這樣可使制造廠具有較詳盡，他們認(rèn)為這樣可使制造廠具有較大的靈活性，

13、易于發(fā)揮各廠的技術(shù)特長和創(chuàng)新。大的靈活性，易于發(fā)揮各廠的技術(shù)特長和創(chuàng)新。 公稱直徑 DN4. 4. 容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)( (DN、PN) ) 對由鋼板卷制的筒體和成形封頭而言，公稱直徑是指對由鋼板卷制的筒體和成形封頭而言，公稱直徑是指它們的它們的內(nèi)徑內(nèi)徑； 對于管子而言，公稱直徑既不是內(nèi)徑，也不是外徑，對于管子而言，公稱直徑既不是內(nèi)徑，也不是外徑，而是小于管子外徑的一個數(shù)值。只要管子的公稱直徑而是小于管子外徑的一個數(shù)值。只要管子的公稱直徑確定了，它的外徑也就確定了。確定了，它的外徑也就確定了。 對于法蘭來說，它的公稱直徑是指與它相連的筒體或?qū)τ诜ㄌm來說，它的公稱直徑是指與它相連的筒體或管子的公稱直徑；管子的公稱直徑； 設(shè)計時，應(yīng)將工藝設(shè)計初步確定的設(shè)備內(nèi)徑，調(diào)整到設(shè)計時，應(yīng)將工藝設(shè)計初步確定的設(shè)備內(nèi)徑，調(diào)整到規(guī)定的公稱直徑。規(guī)定的公稱直徑。在制定零部件標(biāo)準(zhǔn)時，僅有公稱直徑這一個參數(shù)是不夠的，因為在制定零部件標(biāo)準(zhǔn)時，僅有公稱直徑這一個參數(shù)是不夠的，因為即使公稱直徑相同的筒體，只要工作壓力不同，那么它們的其他即使公稱直徑相同的筒體，只要工作壓力不同，那么它們的其他尺寸也可能不一樣，因此還需要引入公稱壓力。尺寸也可能不一樣，因此還需要引入公稱壓力。設(shè)計時，如果是選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，則必須將操作溫度下的最高工設(shè)計時，如果是選用標(biāo)