天然气脱水塔设计论文.doc

甘醇型天然气脱水塔设计摘 要：天然气中含有水分，天然气和水合形成天然气水合物，它是半稳定的固态化合物，可以在零度以上形成，它不仅可能导致管线堵塞，也可以造成喷嘴和分离设备的堵塞。吸收脱水使用吸湿性液体吸收的方法脱出气流中的水蒸气。三甘醇对天然气有很强的脱水能力，热稳定性好，浓溶液不会凝固，容易再生。携带损失量小，露点降大。甘醇吸收塔的优点：一次投资低，压降少，可节省动力；可连续运行；容易扩建；塔设备容易重新装配；可方便的应用于在某些固体吸附剂易受污染的场合。本设备属于中压容器，是典型的薄壁圆筒压力容器。在设计中对脱水塔的工作原理进行了简述，对各部件的选用进行了比较。对塔体所受的各种应力进行了校核，并对塔体可能承受的风压和地震载荷进行了计算和校核。对塔的开孔进行了补强设计。并对塔的一些工艺技术要求进行了说明。关键词：天然气脱水；三甘醇；三甘醇脱水；脱水塔The Design of the Natural Gas Dehydration TowerAbstract：Because of the natural gas contains water, natural gas and water can form into hydrate. In the temperature of above zero degree. It is a half-stable and solid-state compound. It can not only bring about the blockage of the line pipe, but also cause the blockage of the spray nozzle and the separation equipment. So we use method of absorption to dehydrate .In this design we use triethylene glycol(TEG) as a sorbent. Because TEG has a strong dehydrated capability of natural gas, and because it has the sound heating stability, the dense solution can not be solidified and TEG is easy to be regenerated. During the process of carrying, the losing amount of TEG is small, and the dew point depression is high.The tower has many advantages. First, because of its low investment and low pressure drop, motive power can be saved. Second, it can be used continuously. Third, it is easy to be expanded. Next, the equipment of the tower is easy to be assembled again. Finally, it is convenient to be applied to the occasions that some solid adsorbent are easy to be polluted.In this design, the working theory of the dehydration tower is briefly stated. Not only a comparison of each parts have a reasonable selection, but also all the stress on the body of the tower is also checked. Then the impossible load by the body of the tower design. Whats more, the holes of the tower are reinforced in this design, and some technical demands of the tower are also explained.Keywords：natural gas dehydration；TEG；TEG dehydration；dehydration tower目 录目 录I1 绪 论21.1 课题背景及目的和意义21.2 国内外研究状况及研究成果21.3 课题研究方法31.4 论文构成及研究内容32 天然气脱水42.1 天然气脱水目的42.2 脱水方法42.3 小结62.4 甘醇脱水工艺及主要设备63 容器设计93.1 概述93.2 内压薄壁容器设计103.2.1 筒体强度计算103.2.2 设计参数确定123.2.3 最小壁厚133.2.4 压力实验133.3 法兰联接143.4 容器开孔与附件163.4.1 容器的开孔与补强163.4.2 封头设计173.4.3 人孔、手孔、视镜与液面计173.4.4 视镜194 塔的结构214.1 概述214.2 板式塔结构224.2.1 总体结构224.2.2 整块式塔盘234.2.3 分块式塔盘244.3 其它254.3.1 裙式支座254.3.2 容器的接管274.3.3 除沫装置284.3.4 塔设备技术要求294.4 塔体和裙座的强度计算295 开孔补强345.1 开孔补强设计方法345.2 等面积补强的设计法346 吸收塔的工艺计算376.1 设计依据376.2 物料平衡386.3 吸收塔387 塔体及裙座的机械设计407.1 塔体部分407.2 封头417.3 塔高确定418 塔体及裙座的强度计算及校核428.1 塔体各项载荷计算428.1.1 质量载荷428.1.2 风载荷428.1.3 地震载荷448.1.4 最大弯矩的计算448.2 塔体的强度及轴向稳定性验算458.2.1 圆筒轴向应力计算458.2.2 圆筒轴向稳定性校核458.2.3 圆筒拉应力校核458.2.4 塔体水压试验时的应力校核458.3 裙座、基础环、地脚螺栓的设计及验算458.3.1 座体458.3.2 基础环478.3.3 地脚螺栓488.4 裙座与塔体对接焊缝的验算489 人孔、接管补强499.1 人孔补强499.2 接管补强5010 结 论55参 考 文 献56致 谢57附录 A58附录 B59附录 C6060西安石油大学本科毕业设计(论文)西安石油大学本科毕业设计(论文)1 绪 论1.1 课题背景及目的和意义能源发展的总趋势是使用高效、清洁的燃料，而天然气是目前最清洁的高效矿物能源和化工原料，与石油相比，天然气在清洁性、经济性、方便性和用途的广泛性方面有着明显的优越性，它已成为各国经济发展的催化剂。天然气作为燃料，其优越性首先表现在使用上十分方便，在燃烧前和燃烧后只需要低程度的处理，不像石油需要集中到炼油厂进行加工处理，也不像煤炭燃烧后留下大量煤灰、煤渣。其次环保作用好我国仍是世界上以煤炭为主要燃料的少数几个国家之一，它是直接导致我国大中城市空气质量差的原因。天然气因含碳量低，它燃烧时仅仅散发极少的 SO2,微量的 CO,而且实际上几乎无悬浮颗粒物，它的单位热量所产生的温室气体 CO2,只有煤炭的一半左右比石油还少三分之一，符合能源非碳化发展的时代潮流。近十年来，环境保护已上升到政治议事日程的重要位置。因此，天然气实际上已成为首选的环保燃料。目前，天然气在全国一次性能源消费结构中的比重， 已从 1995年的 1.8%上升到 2000 年的 3%，天然气在一次性能源消费比重的上升对优化燃料结构减少、环境污染起着十分重要的作用。据美国休斯敦大学经济学教授、 油气工业界权威研究人士米歇尔 2000 年在达拉斯召开的美国石油工程师协会 SPE 年会上预测，到 2020 年天然气在全球能源消费构成中将占到 4550%的份额天然气将取代石油成为第一位的一次性能源。因此，天然气作为一次性能源正处于新的发展时期，在今后一二十年内将成为主要能源。天然气作为化工原料，工艺相对简单、转换效率高、能耗低、投资少、易实现清洁生产，同时其产品质量稳定性能好。因此，目前在世界石油化工方面，天然气的使用已远远超过了石油天然气无论是作为能源还是作为化工原料，其发展速度快，主要是得利于它具有资源丰富、价格低、环保作用强、综合经济效益好的缘故。但是从地层采出的天然气，通常处于被水饱和的状态。处于液相状态的水，在天然气的收集运输过程中，通过分离器就可以使其从天然气中分离出来。但天然气中含有的饱和水汽就不能通过分离器分离。天然气中液相水存在时，在一定条件下会形成水合物，堵塞管路、设备、影响集输生产的正常进行。另外，对于含有二氧化碳、二氧化硫等酸性气体的天然气，由于液相水的存在，会造成设备、管道的腐蚀。因此，有必要脱除天然气中的水分，或采取抑制水合物生成和控制腐蚀的其他措施。同时，由于商品气体规范要求的水含量远小于原料天然气中的饱和水蒸气含量，所以必须把大部分水分脱除。用来脱除水分的工艺通常称为脱水。1.2 国内外研究状况及研究成果通常在国外有三类有代表性天然气加工过程是NGL回收、提氦、天然气液化。(1) 天然气凝液（NGL）的回收凡自天然气中回收得到的C2+皆称为NGL。1988年世界上现有天然气加工回收NGL装置1424套，比以往略有增加（1985年1439套，1986年1407套，1987年1406套）。主要集中在北美，1990年美国有近760套，加拿大为525套，两者即占世界上总套数的90%。1989年，美、加两国装置的处理能力、实际处理量和NGL产量分别为世界上总量的62%，63%和60%。(2) 天然气提氦氦气是重要的战略物质，在不同历史时期氦的用途分配不一，但有一点是相同的，即几乎绝大部分用于军事或尖端科技领域。世界上消耗的氦气主要来于自含氦天然气，因地区不同天然气中含氦量也有相当大的变化，大致可分为：富氦的天然气，含氦0.1mol%；贫氦的天然气，含氦0.01mol%。与之相比，大气中含氦含量约为5.410-4mol%，即使目前认为无经济价值的贫氦天然气，其氦含量也比大气中的氦高出两个数量级，故迄今含氦天然气几乎是唯一经济的提氦来源。(3) 天然气液化天然气中主要是甲烷（临界温度为190.72K，临界压力是4.639Mpa），在常压下冷却至111K即被液化，液化后的天然气（LNG）体积缩小到气态时的1/600左右。迄今LNG是跨地区远洋储运的唯一有效手段。尤其重要的是2000年后天然气产量的增长部分几乎将全部来自发展中国家，这就意味着经济发达的国家能以“买”的方式从发展中国家获得必需的能源天然气。从能源地角度来讲，天然气液化以后运输为此提供了一种便利的手段。对日本这样的一个国家来说，几乎是唯一可供选择的方式。中国是世界上最早发现和利用天然气的国家。我国的特点是，将有限的天然气用于工业用气，而民用的气量很少；工业用气中以制化肥尤其是大型合成氨装置用气为最大。我国的天然气加工主要以回收NGL为主，几乎皆集中于各油田。我国天然气加工技术是伴随着石油化工业逐步发展起来的。目前，天然气集输、天然气净化技术日趋成熟，低压气收集运输已取得一定的经验。我国天然气分离技术的应用是由于石油化工对原料日益增长的要求的结果，而透平膨胀机深冷分离法又具有流程简单、设备少、操作方便、维修费低，对原料气及产品组份变化的适应性强，公用设施少，操作方便、投资少，占地面积小，运行效率高等特点。因此，这种方法在世界上广泛应用。随着四化建设步伐的加快，我国天然气加工必然会出现一个突飞猛进的发展。1.3 课题研究方法(1) 广泛查阅和收集国内外文献资料；(2) 仔细阅读相关文献信息，进行吸收并总结，研究天然气的不同脱水方式，比较各种脱水方式的优缺点，使脱水更便捷，脱水成本达到最低；(3) 在写好开题报告的基础上认真布置论文提纲，并完成论文主体部分，在检查的同时积极听取老师的意见和建议；(4) 再次进行检查完善全部论文；(5) 交给老师审查验收。1.4 论文构成及研究内容本篇论文主要由四个部分组成，第一部分讲的是绪论，介绍论文背景，课题研究目的、方法，理论根据以及其具备的条件等等，最重要的是讲述了目前世界上对天然气脱水技术方面的研究成果和现状。第二部分分别对脱水方法和脱水设备的工作原理进行了简述，并对塔的一些工艺技术要求进行了说明。第三部分是对脱水设备中的脱水塔设备及其各部件进行了合理的选取，对塔体具体的介绍及其所承受的各种应力及其载荷进行了计算及校核。第四部分是对脱水塔设计的总结。2 天然气脱水2.1 天然气脱水目的水是天然气中最常见的组分之一，从井口采出的天然气中一般都含有饱和的水蒸汽、由于水蒸汽的存在，会减少管输能力、降低天然气的热值，当输气管线周围介质温度低于气体温度时，水蒸汽将凝结成液体，甚至结冰或形成水化物，严重时还会堵塞阀门或管线，从而影响平稳供气。在天然气中含有酸性气体CO2、H2S时，由于水的存在加重了对管壁的腐蚀，减少管线使用寿命。在天然气加工处理和轻烃回收工程中，更应先把绝大部分水分脱除。因此天然气在输送或使用前一般都应进行脱水处理。2.2 脱水方法历史上用于天然气脱水的方法有多种，可分为溶剂吸收法、固体吸附法、冷却法和化学反应法等，其中化学反应法在天然气工业中用得极少，而溶剂吸收法、固体吸附法较为普遍。随着科学研究和科学技术的发展，在传统的天然气脱水方法不断得到完善和提高的同时，对新的脱水工艺也不断进行探索，如当前天然气脱水工业中的膜分离法就是一种新型的脱水方法。2.2.1 溶剂吸收法若只保证天然气在管道运输过程中不生成水合物，采用溶剂吸收法就可以满足要求。溶剂吸收法是普遍的一种做法，目前国内外普遍使用三甘醇（TEG）作为吸收剂，可处理至天然气水露点-30。世界上已有数百套高浓度三甘醇脱水装置在运行，在美国已投入使用的甘醇法中，三甘醇量占85%。三甘醇脱水效率高，露点降通常为30-60，最高达到70，国内已经投产的装置也多使用三甘醇。三甘醇脱水的各种工艺流程中，吸收部分大致相同，再生部分有所不同。目前，国内外广泛采用泡罩塔板作为三甘醇吸收塔，其优点是可以在气液比很低的情况下使用；在气体处理量很大时，国内有用浮阀塔和填料塔的，国外尚未见报道。氯化钙水溶液是第一个用于天然气脱水的吸收溶剂，现在很少采用，但是对于交通不便、产气量不大的边远气井和井站，或严寒地区，这种方法仍有其方便之处。2.2.2 固体吸附法固体吸附法一般适合于小流量气体的脱水。对于大流量高压天然气脱水。假定需要的露点降需要超过44，一般情况下应考虑吸附法脱水，至少也应在甘醇吸收脱水装置后串接一个吸附法脱水设备。但是在某些情况下，特别是在气流流量、温度、压力频繁变化的情况下，吸附法由于脱水适应性好，操作灵活，而且确保退水后的气体中无液体；所以成本虽高，仍有人选用。吸附脱水的固体吸附剂（干燥剂），多采用硅胶、活性氧化铝和分子筛3种。当前天然气工业用的脱水吸附器多为固定床式吸附器，流程中设3座或2座吸附器轮换使用，再生气最好用干气；但对于低压力、处理量大的吸附法脱水，也研究了类似流动床和移动床的吸附脱水装置，但这些装置尚处于实验阶段。2.2.3 直接冷却法天然气中饱和含水汽量随的压力升高和温度下降而降低据此，被水汽饱和的天然气可采用直接冷却至低温的方法，或先将天然气增压再冷却至低温的方法脱水。冷却法流程简单，成本低，特别适用于高压气体，因而被广泛地应用在高压天然气的脱水上，高压天然气经节流膨胀制冷以脱除其中的一部分水分。对于要求深度脱水的气体，该法也可作为辅助脱水方法，将天然气中大部分水分先行脱除，然后再用其他方法进行进一步的脱水，如用分子筛深度脱水。目前，我国各陆上油田对油田气的脱水方法几乎都采用这种方法。2.2.4 膜分离技术膜分离技术是近20多年来发展起来的一门新的分离技术，它包括反渗透、超过滤、微过滤、渗析、电渗析、过膜蒸发及气体的膜分离等。膜分离过程就是使混合物中各组分在压力差或浓度差或电位差的作用下，通过特定的界面“膜”进行传质。由于混合物中各组分在膜中具有不同的渗透能力，从而实现各组分的分离。用分离技术净化天然气，可脱出其中的CO2、H2S和水分。我国石油大学于1991年曾用膜技术分离胜利油田河口地区所产油田气中的CO2，取得了非常好的效果。2.2.5 膨胀剂制冷脱水法该脱水方法是通过膨胀降温使天然气中的水汽冷凝并分离。在气源有压力降可以利用的情况下，使能量利用得到充分利用。气体膨胀降温的制冷设备有节流设备、透平膨胀机、热分离机及气波制冷机等。气波制冷脱水技术与前面体积的各种脱水方法比较，有许多特点和长处该项技术属膨胀制冷技术领域。2.3 小结总之，工业化天然气脱水的方法很多，应根据脱水的目的、要求和处理规模等，并结合各种脱水方法的特点进行经济和技术比较，从而选择出最合适的脱水方法和脱水工艺。2.4 甘醇脱水工艺及主要设备通常，采用甘醇法脱水即可使天然气的露点满足管道输送的要求。甘醇法脱水主要采用二甘醇和三甘醇作脱水吸收剂，根据要求的露点降、甘醇货源情况和天然气组成等进行比较后选择其中的一种。现已广为应用的三甘醇为例，对其脱水工艺及主要设备进行介绍。图2-1所示为典型的三甘醇脱水装置工艺流程。该装置由高压吸收系统及低压再生系统两部分组成。由于进人吸收塔的气体中不允许含有游离液体（水与液烃）、化学剂、压缩机润滑油及泥沙等物。所以，湿天然气进人装置后，先经过进口气涤器（洗涤器或分离器）除去游离液体和固体杂质。如果天然气中杂质过多，还要采用过滤分离器。进口气涤器顶部设捕雾器（除沫器），用来脱除出口气体中携带的液滴。 图2-1 三甘醇脱水原理图中所示的吸收塔（接触器）为板式塔，通常选用泡帽塔板或浮阀塔板。由进口气涤器顶部分出的湿天然气进入吸收塔的底部，向上通过各层塔板，与向下流过各层塔板的甘醇溶液逆向接触时，使气体中的水蒸气被甘醇溶液所吸收。吸收塔顶部也设捕雾器（除沫器），用来脱除出口干气中携带的甘醇溶液液滴，减少甘醇损失。离开吸收塔的干气经过气体/贫甘醇换热器（贫甘醇冷却器），用来冷却进人吸收塔的甘醇贫液（贫甘醇），然后，进人管道外输。对于小型脱水装置，气体/贫甘醇换热器也可采用盘管安装在吸收塔顶层塔板和捕雾器之间。经气体/贫甘醇换热器冷却后的贫甘醇进入吸收塔顶部，由顶层塔板依次经过各层塔板流至底层塔板。底层塔板的溢流管上装有液封槽，用以对塔板进行液封。吸收了天然气中水蒸气的甘醇富液（富甘醇）从吸收塔底部流出，先经高压过滤器除去由进料气带人的固体杂质，再与再生好的热甘醇贫液（热贫甘醇）换热后送入闪蒸分离器（闪蒸罐），经过低压闪蒸分离，分出被甘醇溶液吸收的烃类气体。这部分气体一般作为再生系统重沸器的燃料，但含疏化氢的闪蒸气则应去火炬灼烧后放空。 从闪蒸分离器底部排出的富甘醇依次经过纤维过滤器(固体过滤器)和活性炭过滤器除去甘醇溶液在吸收塔中吸收与携带过来的少量固体、液烃、化学剂及其它杂质。这些杂质可以引起甘醇溶液起泡、堵塞再生系统的精馏柱（通常是填料柱），还可使重沸器的火管结垢。如果甘醇溶剂在吸收塔中吸收的液烃较多，也可采用三相闪蒸分离器将液烃从底部分出。否则，液烃除使甘醇溶液在再生时起泡外，进入再生系统这些液烃最终将由精馏柱顶部排向大气，不仅很不安全，也会增加精馏柱的甘醇损失。由纤维过滤器和活性炭过滤器来的富甘醇经贫/富甘醇换热器预热后，进入重沸器上部的精馏柱中。精馏柱一般充填填料，例如陶瓷的英特洛克斯（Intalox）填料。富甘醇在精馏柱内向下流入重沸器时，与由重沸器中气化上升的热甘醇蒸气和水蒸气接触，进行传热与传质。精馏柱顶部装有回流冷凝器（分凝器），以在精馏柱顶部产生部分回流。回流冷凝器可以采用空气冷却，也可以采用冷的富甘醇冷却。从富甘醇中气化的水蒸气，最后从精馏柱顶部排至大气中。通常，将再生系统的精馏柱、重沸器及装有换热盘管的缓冲罐（相当于图21中的贫甘醇换热器即贫/富甘醇换热器）统称为再生塔或再生器。从精馏柱流入重沸器的富甘醇，在重沸器装置中加热到177204左右，以便脱除所吸收的水蒸气，并使甘醇溶液中的甘醇浓度提浓到99%（）以上。重沸器可以是采用闪蒸气或干气作燃料的直接燃烧加热炉（火管炉，也可以是采用热油或水蒸气作热源的间接加热设备）。图2-2 有贫液汽提柱缓冲罐的再生塔为保证再生后的贫甘醇浓度在99%（）以上，通常还需向重沸器中通人汽提气。汽提气可以是从燃料气引出的干气，将其通人重沸器底部或重沸器与缓冲罐之间的溢流管或贫液汽提柱（见图2-2所示）。用以搅动甘醇溶液，使滞留在高粘度甘醇溶液中的水蒸气逸出，同对也降低了水蒸气分压，使更多的水蒸气从重沸器和精馏柱中脱除，从而将贫甘醇中的甘醇浓度进一步提浓。若天然气要求露点很低（7395），或气体中含有较多芳烃时，也可将干燥过的芳烃预热气化后作为汽提气。通入贫液汽提柱的下方、由精馏柱顶部放空的芳烃蒸气经冷凝后循环使用。为了得到高浓度的贫甘醇，除采用汽提法外，还可采用负压法及共沸法。共沸法采用异辛烷、甲苯等作为共沸剂，干气露点可达-90以下，负压法现已很少使用。再生好的热贫甘醇由重沸器流经贫/富甘醇换热器等冷换设备进行冷却。当采用装有换热盘管的缓冲罐时,热贫甘醇则由重沸器的溢流管流入缓冲罐中，与流经缓冲罐内换热盘管的冷富甘醇换热。缓冲罐也起甘醇泵的供液罐作用。离开贫/富甘醇换热器（或缓冲罐）的贫甘醇经甘醇泵加压后去气体/贫甘醇换热器进一步冷却。然后再进人吸收塔顶部循环使用甘醇泵可以是电动泵，也可以是液动泵或气动泵。当为液动泵时，可用吸收塔塔底来的高压甘醇富液作为液动泵的动力源，甘醇富液通过甘醇泵动力端后再进人闪蒸分离器。 对于含H2S的酸性天然气，当其采用三甘醇脱水时，由于H2S会溶解到甘醇溶液中，不仅导致溶液PH值降低。而且也会与三甘醇反应使溶液变质。因此，从甘醇脱水装置吸收塔流出的富甘醇进再生系统前应先进入一个富液汽提塔。用不含硫的净气或其它惰性气提汽。脱除的H2S和吸收塔顶脱水后的酸性天然气汇合后去脱硫装置。 由图2-1可知，甘醇脱水装置高压吸收系统的主要设备为吸收塔，低压再生系统的主要设备为再生塔。3 容器设计3.1 概述3.1.1 容器的结构一般承受内压的容器，除球形容器外，大多是由筒体和封头组成。筒体是圆筒形壳体，封头则有多种形式，高压容器多采用平板封头（近年来也有采用半球形封头的）；中、低压容器的封头除平板和半球形外，还有半椭圆形封头、碟形封头、锥形封头等。中、低压容器的筒体大都用单层钢板卷焊而成。对于高压容器多采用组合式筒体结构。3.1.2 容器的分类由于化工容器操作的特殊性，如果在选材、设计、制造、检验、实验中稍有疏忽，一旦发生安全事故，其后果不堪设想。所以包括我国在内的各有关国家都对压力容器的设计、制造、检验工作通过各种途径采用取证管理及监察工作，必须持证设计、制造和检验。各国对压力容器的取证管理及监察工作在原则上都是为了保证使用的安全性，都是根据容器一旦发生事故所可能造成的危害性划分等级或类别，但在具体划分上则有所不同。我国国家质量技术监督局所制定即公布的压力容器安全技术监察规程根据设计压力的高低、在运行中可能发生危险的程度、所储介质的毒性和易燃性等级把压力容器划分为一、二、三等三个类别。其要点如下：按设计压力的高低，划分为低压、中压、高压、起高压四个压力等级。低压：0.1Mpap1.6MPa中压：1.6Mpap10MPa高压：10Mpap 10MPa起高压：p100MPa显然，压力越高，一旦发生事故而造成的危害越大，容器的类别越高。按容器的生产工艺过程中的功能，分为反应容器、换热容器、分离容器、储存容器等四种容器。一般而言，反应容器在运行过程中因化学反应而引起超压、升温的可能性较大；储存极度毒性或易燃介质的大体积容器在一旦发生事故时造成的危险性较大，所以容器的类别就高于无化学反应，且介质无毒、不易燃的小型分离器的类别。按照容器中介质毒性和易燃程度，分为极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害等四种程度。此外，再看是否属于移动式容器，是否属于低温容器，是否有可能直接接触火焰，某些特殊材料和结构，介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用等的因素，综合的将容器分为三类。属于下列情况之一者为一类容器：(1) 非易燃或无毒介质的低压容器；(2) 易燃或有毒介质的低压分离器和换热容器；属于下列情况之一者为二类容器：(1) 中压容器；(2) 剧毒介质的低压容器；(3) 易燃或有毒介质的低压反应容器或贮运容器；(4) 内径小于1米的低压废热锅炉；属于下列情况之一者为三类容器：(1) 高压、超高压容器；(2) 剧毒介质且PV乘积大于0.2Mpa.m3的低压容器或剧毒介质的中压容器；(3) 易燃或有毒介质且PV乘积大于0.5Mpa.m3的中压反应器或中压贮运容器；(4) 中压废热锅炉或内径大于1米的低压废热锅炉。其中，剧毒介质是指进入人体量50g即会引起人体机能严重损伤或致死作用的介质，如氢氰酸，F等。有毒介质是指进入人体量50g即会引起人体正常功能损伤的介质，二氧化碳、氨、一氧化碳等。易燃介质是指与空气混合的爆炸极限20%的气体，如乙烷、乙烯、氢等。对于不同类的容器，在材料的选择、设计、制造和安装方面有不同的要求。3.2 内压薄壁容器设计 3.2.1 筒体强度计算为保证筒体强度，筒体内较大的环向应力不应高于材料的许用应力，即在实际设 (3-1)计工作中，尚须考虑以下因素：(1) 焊缝系数 容器筒体一般由钢板卷焊而成。由于在焊接加热过程中，对焊缝金属组织产生不利影响，同时在焊缝处往往形成夹渣、气孔、未焊透等缺陷，导致焊缝及其附近金属的强度可能低于钢板本体的强度。因此，式(3-1)中钢板的许用应力 应该用强度较低的焊缝许用应力代替，办法是把钢板的许用应力乘以焊缝系数，1500mm，开孔最大直径dDi/3，且d1000mm；凸形封头和球壳的开孔最大直径dDi/2；锥形封头开孔的最大直径dDk/3，Dk是开孔中心处的锥体内直径。在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，应尽量将孔开设在封头中心部位附近，当需要靠近封头的边缘时，应使孔边与封头边缘之间的投影距离不小于0.1D。若开孔超出上述规定，则补强结构需做特殊考虑，必要时还应作验证性水压实验，以校核其可靠性。(3) 允许不另行补强的最大孔径 并不是容器上所有的开孔都需要补强。因为在计算壁厚时考虑了焊缝系数而使壁厚有所增加，又因为钢板具有一定规格，实际选用钢板厚度大于计算所需壁厚，同时由于容器材料有所增加，又因为钢板具有一定的塑性储备，允许承受不是十分过大的局部应力，所以当孔径不超过一定数值时，可不进行补强。允许不另行补强的最大孔径如下：两相邻开孔中心的间距（曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；壳体名义厚度大于12mm时，接管公称直径小于或等于80mm；当壳体名义厚度小于或等于12mm时，接管直径小于或等于50mm。3.4.2 封头设计封头又称端盖，按其形状可分为三类：凸形封头、锥形封头和平板形封头。凸形封头包括椭圆形封头、碟形封头、无折边球形封头和球形封头。锥形封头有无折边与带折边的两种。平板封头根据它与筒体连接方式不同也有多种结构。图3-1 椭圆形封头本设计中采用椭圆形封头。 椭圆形封头由半椭球和高度为h的短圆筒（称为直边）两部分构成。直边的作用是避免筒体与封头间的环向焊缝承受边缘应力。椭圆形封头各点曲率半径虽不一样，但变化是连续的，因而当承受内压上时，封头内的应力分布没有突变。3.4.3 人孔、手孔、视镜与液面计3.4.3.1 人孔(1) 人孔的分类与结构形式: 按压力分类有常压人孔与受压人孔； 按形状分类有圆形人孔和椭圆形人孔，有时也有矩形人孔； 按安装位置分类有垂直人孔和水平人孔； 按盖子的支承形式分类有回转盖人孔和吊盖人孔； 按盖子的结构形式分类有平盖人孔和拱形盖人孔； 按法兰的结构形式分类有平焊法兰人孔和对焊法兰人孔；按开启的难易程度分类有快开人孔和一般人孔。(2) 人孔的结构人孔的结构形式主要决定于操作压力，操作介质和启闭的频繁程度。根据使用要求，通常都是上述几种结构形式的组合。根据本设计的压力容器，为了便于移动沉重的人孔盖，采用水平吊盖人孔。由于操作压力在2.5Mpa以上，所以应采用对焊法兰。根据HG2152495（带颈对焊法兰式），其公称直径为450mm或400mm。图3-2 回转盖人孔3.4.3.2 手孔手孔最简单的结构形式是在接管上安装一块盲板，这种结构用于常压和低压，以及不经常打开的场合。需要快速启闭手孔，应设置快速压紧装置。3.4.3.3 人孔和手孔尺寸的确定人孔削弱了容器的强度，同时增加了泄露的机会。人孔的尺寸应尽量小些，但必须同时考虑成年人能够进出。在严寒地区，应考虑冬天检修时，工人穿棉衣能出入。圆形人孔的直径为400mm、450mm、500mm、600mm。只有在设备直