压力容器基础知识教学课件PPT.ppt

1 1 第一节 压力容器简介第二节 压力容器定义第三节 压力容器主要工艺参数第四节 压力容器分类第五节 压力容器使用特征第六节 压力容器安全性能 第一章压力容器基本知识 2 压力容器广泛应用于化工 石油 机械 动力 冶金 核能 航空 航天 海洋等部门 它是生产过程中必不可少的核心设备 如化工生产中的反应装置 换热装置 分离装置的外壳 流体贮罐 核动力反应堆的压力壳 电厂锅炉系统中的汽包 民用液化石油气瓶等 都是压力容器 因此 压力容器与工业生产和人民生活有着十分密切的关系 设计好 制造好 使用好 管理好压力容器就显得十分重要 第一章压力容器基本知识第一节压力容器简介 3 3 第一章压力容器基本知识第一节压力容器简介 换热器 储气罐 蒸压釜 储罐 管壳式换热器 浮头式换热器 4 汽车罐车 反应器 球罐 减压塔 第一章压力容器基本知识第一节压力容器简介 5 5 第一章压力容器基本知识第二节压力容器定义 1 广义的压力容器 即所有承受压力的密闭容器均称为压力容器 它包括内压和外压容器 2 狭义的压力容器 按照2009版 特种设备安全监察条例 第九十九条第 二 项的定义 压力容器 是指盛装气体或者液体 承载一定压力的密闭设备 其范围规定为最高工作压力大于或者等于0 1mpa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于2 5mpa l的气体 液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器 盛装公称工作压力大于或者等于0 2mpa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于1 0mpa l的气体 液化气体和标准沸点等于或者低于60 液体的气瓶 氧舱等 6 3 根据 特种设备目录 压力容器有如下类别 第一章压力容器基本知识第二节压力容器定义 7 第一章压力容器基本知识第二节压力容器定义 3 根据 特种设备目录 压力容器有如下类别 8 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 压力容器主要工艺参数 压力 温度 介质 容积 9 一 压力1 压力 均匀垂直作用在物体表面的力 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 左图中力f 称为压力 右图中力f 一般不称压力 因为他不是垂直作用在物体表面上 而f1称为压力 10 2 压强 均匀垂直作用在物体表面单位面积的压力 一般用p表示 工程上一般把压强称为压力 即我们平时所说的压力其实是指压强 压强 压力 面积 即p f s 左图中 a b c三个面所承受的压力相等均为f 但是三个面所受的压强不同 a面承受压强最小 c面承受压强最大 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 一 压力 11 3 压强的单位 牛顿 米2 n m2 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 法定单位 pa kpa mpa工程上有时会用到 公斤 公斤力 kgf cm2 其他压强单位 bar 巴 mmhg 毫米汞柱 mmh2o 毫米水柱 1帕 1牛顿 米2或1mpa 兆帕 106pa1atm 1bar 1公斤 100kpa 0 1mpa 760mmhg 10 336mmh2o 一 压力 12 4 表压力和绝对压力 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 绝对压力 容器内的实际压力 表压力 压力表上的读数或液柱差h的压力值 就是容器内介质压力超出大气压力的部分p表 p绝 p大气压 0 1mpa 负压力 真空度 介质的压力低于大气压力的部分 称为负压力或真空 简称负压 此时p表为负值 或表示为真空度 p负 p大气压 p绝 一 压力 13 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 4 表压力和绝对压力 一 压力 14 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 4 表压力和绝对压力 一 压力 真空压力表 普通压力表 15 5 气体压力的形成 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 气体压力是由于物质内部运动着的气体分子 由于分子间作用力较小 不受分子力的约束而做无规则运动 不停碰撞器壁产生的 气体压力不仅仅作用于容器的底部 而是作用于整个器壁上 因此提高气体温度 增大气体密度 加速气体分子运动速度都可以使气体压力增高 一 压力 16 6 压力容器的压力来源 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 来自容器外部 蒸汽锅炉或压缩机来自容器内部 受热 化学反应 聚集状态发生改变等 一 压力 17 7 压力容器的压力 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 工作压力 容器顶部在正常工艺操作时的压力 最高工作压力 容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最高压力 设计压力 在设计过程中 在相应设计温度下用以确定容器壁厚及其元件尺寸的压力 相关压力之间的关系设计压力 最高工作压力 工作压力设计压力 超压泄放装置动作压力超压泄放装置动作压力 设计图样注明的最高允许工作压力 一 压力 18 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 二 温度1 温度 温度 表示物体冷热程度的物理量 使用温度 指容器运行时测得的工作介质温度 设计温度 容器在正常工作过程中 在相应的设计压力下 表壁或元件金属可能达到的最高或最低温度 正常情况下 高温容器设计温度不得低于金属元件可能达到的最高金属温度 低温容器设计温度不得高于可能达到的最低金属温度 试验温度 进行压力试验时 容器壳体的金属温度 测量仪器 温度计 a 水银 b 酒精 c 电阻 d 热电偶 19 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 二 温度2 温度的表示方法 摄氏温标 用 表示 华氏温标 用 0f 表示绝对温标 开氏温标 用 k 开尔文 表示 换算关系 摄氏温标 5 9 华氏温标 32 温标 273 16华氏温标 9 5 摄氏温标 32 9 5 开氏温标 273 16 32开氏温标 摄氏温标 273 16 5 9 华氏温标 32 273 16 20 容积 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 应当扣除永久连接在容器内部的内件的体 永久连接是指需要通过破坏方式分开的连接 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 三 容积 21 介质 是指压力容器内盛装的物料 有液态 气态或气液混合态 工作介质 容器所盛装的或在容器内参加反应 热交换的物质 压力容器的介质分为两组 包括气体 液化气体或者介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体 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 由除第一组以外的介质组成 如毒性程度为中度危害以下的化学介质 包括水蒸气 氮气等 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 四 介质1 介质 22 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 四 介质2 介质的分类 易燃介质 是指与空气混合的爆炸下限小于10 或爆炸上限和下限之差值大于等于20 的气体 以及闪点 45 的液体 毒性介质 按国家有关规定毒性介质分为四级 级极度危害允许浓度 0 1mg m3 级高度危害允许浓度0 1 1 0mg m3 级中度危害允许浓度1 0 10mg m3 级轻度危害允许浓度 10mg m3腐蚀介质 如硝酸 盐酸 硫酸 强碱等都具有强腐蚀性 混合介质 压力容器中的介质为混合介质时一般按照介质的组分 毒性程度和易燃性质 由设计单位或使用单位的技术部门决定介质毒性的或是否属于易燃介质 23 氧气 o2 无色 无味气体 微溶于水 能助燃 可与h2 c2h2 ch4 co按比例混合 成为可燃混合气体 有火源或产生引爆条件 能引起爆炸 各种油脂与压缩氧气接触可自燃 氢气 h2无色 无味 无毒易燃气体 着火 燃烧 爆炸 氮气 n2无色 无味 窒息性气体 工业上常作为置换 试验等用气 惰性气体 氦n2 氖ne 氩ar 氪kr 氙xe 氡rn 化学性质不活泼 很难和其它元素发生化学反应 故称为惰性气体 一氧化碳 co毒性很强 无色 易燃气体甲烷 ch4无色 无臭 易燃气体 二氧化碳 co2 无色 无臭 有酸味的无毒性的窒息性气体 氯气 cl2草绿色带有刺激性臭味毒性强的气体 氨 nh3无色 刺激臭味 有毒气体 氨和氯接触发生低温自燃 引起爆炸 氯甲烷 ch3cl ch2cl2 chcl3 又叫氯仿 ccl4 又称四氯化碳 四氯甲烷与乙醇 乙醚可按任何比例混合不会燃烧 可作溶剂 有机物的氯化剂 香料的浸出剂 纤维以及制氧工业的脱脂剂 灭火剂 分析试剂液化石油气 由丙烷 丙烯 正丁烷 异丁烷等为主要成分组成的混合物 易燃介质 气态比空气重 丙烷 c3h8 无色气体 纯品无臭 易燃 易爆 单纯性窒息及麻醉作用 丙烯 c3h6 常温下为无色 无臭 稍带有甜味的气体 易燃 爆炸极限为2 11 不溶于水 溶于有机溶剂 是一种属低毒类物质 环氧乙烷 c2h4o 是一种有毒的致癌物质 易燃易爆 第一章压力容器基本知识第三节压力容器主要工艺参数 四 介质3 一些常见介质的物理 化学特性 24 按其承受压力的高低 压力容器可分为低压容器 中压容器 高压容器 超高压容器四个等级 具体划分如下 低压容器 0 1mpa p 1 6mpa中压容器 1 6mpa p 10mpa高压容器 10mpa p 100mpa超高压容器 p 100mpa 第一章压力容器基本知识第四节压力容器分类 一 按设计压力分类 25 二 按温度分类 低温容器 t 20 常温容器 20 t 450 高温容器 t 450 三 按安装方式分类 1 固定式 热交换器 分离器 合成塔等 有固定的安装和使用的地点 2 移动式 可移动的压力容器 无固定使用的地点 汽车罐车 铁路罐车 长管拖车 罐式集装箱 管束式集装箱 气瓶等 第一章压力容器基本知识第四节压力容器分类 26 四 按在生产工艺过程中的作用原理分类 反应容器 r 主要用来完成介质的物理化学反应的容器 换热容器 e 主要用来完成介质的热量交换的容器 分离容器 s 主要用来完成介质的流体压力平衡和气体净化分离的容器 储存容器 c 其中球罐代号b 主要用来盛装生产和生活用的原料 气体 液化气体的容器 五 按就位形式分类 立式容器 卧式容器和悬空容器 第一章压力容器基本知识第四节压力容器分类 27 六 容规 的分类 类 对于第一组介质 压力容器的分类见下图 第一章压力容器基本知识第四节压力容器分类 28 第一章压力容器基本知识第四节压力容器分类 六 容规 的分类 类 对于第二组介质 压力容器的分类见下图 29 第一章压力容器基本知识第四节压力容器分类 七 按容器制造材料分类 压力容器材料 有色金属 黑色金属 非金属 镍和镍合金 铜和铜合金 钛和钛合金 铝和铝合金 铸铁容器 钢制容器 灰铸铁 球墨铸铁 碳素钢 合金钢 不锈钢 30 第一章压力容器基本知识第四节压力容器分类 八 按压力容器制造许可证级别划分 1 a级 超高压容器 高压容器 a1 第三类低 中压容器 a2 球形储罐现场组焊或球壳板制造 a3 非金属压力容器 a4 医用氧舱 a5 2 b级 无缝气瓶 b1 焊接气瓶 b2 特种气瓶 b3 b2含 限 溶解乙炔气瓶或液化石油气瓶 b3含机动车用 缠绕 非重复重装 真空绝热低温气瓶等 3 c级 铁路罐车 c1 汽车罐车或长管拖车 c2 罐式集装箱 c3 4 d级 第一类压力容器 d1 第二类低 中压力容器 d2 5 压力容器用膨胀节 可由取得压力容器制造资格的单位制造 也可由取得压力管道用膨胀节制造资格的单位制造 6 分析设计标准设计的压力容器 其制造企业应持有a或c级许可证 7 封头 锅炉压力容器封头制造许可分两个级别 即直径大于等于1800mm的封头和直径小于1800mm的封头 取得直径大于等于1800mm封头制造资格的单位同时具有直径小于1800mm的封头制造资格 31 一 生产工艺要求高压力容器使用单位 特别是石油 化工行业 生产线长 容器种类多 数量多 相互关联 连续化生产 集中控制自动控制 dcs 对设备的运行可靠性要求高 第一章压力容器基本知识第五节压力容器使用特征 二 使用条件比较恶劣压力容器要承受一定压力或较高压力 承受的压力大幅度波动 承受不同的温度 200c 4500c 温度大幅度变化 介质对设备的腐蚀影响 介质易燃 易爆或毒性高 一旦泄漏或遇到火源 就会造成人员中毒或引起燃烧 爆炸 32 三 压力容器承受多种载荷介质的压力 内压 外压或压差 和压力波动 这是主要载荷 液体的静压力 容器的自重 包括内件和填料等 内装物料的重力载荷 装在容器上的附属设备及隔热材料 衬里 管道 扶梯 平台等的重力载荷 风载荷 雪载荷 地震栽荷 室外大型塔设备 其他载荷 支座 支撑件的反作用力 连接管道及其它部件 振动引起 温差 冲击反力 如流体冲击 运输或吊装时的作用力 第一章压力容器基本知识第五节压力容器使用特征 四 操作要求高远程监视 温度 压力瞬间变化 影响因素较多 一旦操作失误 就会发生事故 严重会导致爆炸事故 33 3