3-设备设计及选型说明书

广州石化黄埔分厂年产8万吨MMA项目设备设计及选型说明书2018年“东华科技-陕鼓杯”第十二届全国大学生化工设计大赛广东石化黄埔分厂年产8万吨MMA项目设备设计及选型说明书江南大学H I Ge 团队成员：赵克凡、章正强、熊贤娟、刘芷汀、徐丽丽指导老师：倪邦庆、钮腾飞、葛新、刘冰、杜立永第一章总述11.1过程设备的选型目的和基本要求11.2过程设备类别11.3过程设备设计主要内容与选型原则11.3.1过程设备设计主要内容11.3.2过程设备设计选型原则21.4设计标准与依据21.5全厂设备概况3第二章反应器设计32.1反应器设计目标32.2反应器类型32.3 生产MAL反应器42.3.1反应方程式42.3.2动力学方程42.3.3催化剂42.3.4反应器类型的选择42.3.5设计过程52.3.6 反应器附件设计122.3.7 壳程换热152.3.8 设计结果152.3.9反应器工艺条件图172.3.10MAL反应器机械强度校核172.4 MMA反应器272.4.1 反应器内原料组成272.4.2 反应器设计条件282.4.3 反应器结构设计282.4.4 MMA反应器机械强度校核30第三章塔设备设计393.1设计要求393.2塔的类型393.2.1 填料塔和板式塔的比较393.2.2 塔设备选型原则403.2.3 板式塔的具体选择403.2.4 填料塔的具体选择413.2.5 本厂实际情况的选择423.3T0301精馏塔的设计423.3.1 T0301塔的流量和组成423.3.2 T0301水力学核算433.3.3 T0301塔高设计623.3.4 T0301接管设计633.3.5 T0301工艺条件图653.3.6 T0301机械强度校核65第四章换热器设计794.1 换热器选型依据794.2换热器类型简介794.3换热器选型原则804.3.1 基本要求804.3.2 介质流程814.3.3 终端温差814.3.4 流速选择814.3.5 压力降824.3.6传热膜系数824.3.7物流污垢热阻系数824.3.8 换热管834.4换热器型号表示方法844.5换热器选型示例（以E0101为例）854.5.1 选型软件854.5.2 流股确定854.5.3 设计温度854.5.3 设计压力854.5.4 传热系数864.5.5 流体空间选择864.5.6 EDR设计校核换热器864.5.7 E0101工艺条件图944.5.8 E0101校核结果94第五章泵1295.1选型依据1295.2选型示例1295.3选型结果130第六章压缩机1316.1 概述1316.2 选用要求1316.3 选型示例反应精馏塔顶出气压缩机C01011316.4 选型结果131第七章储罐1327.1储罐选型原则1327.2选型示例1327.2.1 C4储罐1327.2.2 萃取精馏塔塔顶回流罐1327.3选型结果132第八章气液分离器1338.1设计目标1338.2气液分离器类型1338.3设计示例1338.3.1物流参数1338.3.2类型选择1338.3.3 尺寸设计：1338.3.4 气速计算1348.3.5 入口接管1348.3.6出口接管1358.3.7 高度计算1358.3.8 壁厚计算1358.4选型结果136第九章液液分相器1379.1概述1379.2设计步骤1379.2.1分散相和连续相的确定1379.2.2确定分散相的沉降速度1379.2.3计算分相器直径和长度1389.2.4核算分散相在分散带的停留时间1389.3设计实例1389.3.1设计目标1389.3.2设计过程1399.3.3液液分相器一览表139第一章总述1.1过程设备的选型目的和基本要求过程设备的第一个基本要求是能满足工艺要求，对于工艺上所要求的温度、压力、液位、流量等都需要过程设备来实现。在满足工艺要求的同时，同时要满足安全性与经济性，为了确保安全与经济，过程设备应满足以下基本要求。首先，结构合理，安全可靠。过程设备所有部件都必须具有足够的强度、刚度和稳定性，可靠的密封性和一定的耐久性。其次，设备必须具有先进的技术经济指标，要考虑尽量降低设备的生产费用和操作费用。1.2过程设备类别化工设备从总体上分为两类，一类称定型设备或标准设备，这是由一些加工厂成批成系列生产的设备，通俗地说，就是可以买到的现成的设备，如泵、反应釜、换热器、大型储罐等；另一类称非定型设备或非标准设备，是指规格和材料都是不定型的、需要专门设计的特殊设备，如反应器、塔器等。1.3过程设备设计主要内容与选型原则1.3.1过程设备设计主要内容（1）确定单元操作所用设备的类型。这项工作应与工艺流程设计结合进行。（2）确定设备的材质。根据工艺操作条件（温度、压力、介质性质）和工艺要求确定符合要求的设备材质。（3）确定设备的设计参数。设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、设备的工艺计算多项工作得到的。对塔设备，需要确定进出口物料的流量、组成、温度、压力、塔径与塔的材质、填料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等，对于精馏塔还要确定塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷、换热流体的种类等；对换热器，则需要知道热负荷、换热面积、冷热流体的种类及流量。(4) 确定定型设备(即标准设备)的型号或牌号以及数量。定型设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备，即那些可以直接向生产厂家订货或购买的现成设备。对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。随着中国化工设备标准化的推进，有些本来用于非标设备的化工装置，已逐步走向系列化、定型化。这些设备包括换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1型浮阀和浮阀塔塔盘系列等，它们已经有了国家标准。(5) 设计非标设备。化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图，明确设备的型式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承要求及其他要求(如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等)。(6)编制工艺设备一览表在初步设计阶段，根据设备工艺设计的结果，编制工艺设备一览表，可按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。初步设计阶段的工艺设备一览表作为设计说明书的组成部分提供给有关部门进行设计审查。1.3.2过程设备设计选型原则1.合理性即设备必须满足工艺需求，与工艺流程、生产规模、工艺条件及工艺控制水平相适应，在设备的许可范围内，能够最大限度地保证工艺的合理和优化并运转可靠。2.可靠性和先进性工艺设备的型式、牌号多种多样，实现某一化工单元过程，可能有多种设备，要求设备运行可靠。在可靠的基础上考虑先进性，便于连续化和自动化生产，转化率、收率、效率要尽可能达到高的先进水平，在运转的过程中，波动范围小，保证运行质量可靠，操作上方便易行，有一定的弹性，维修容易，备件易于加工等。3.安全性设备的选型和工艺设计要求安全可靠、操作稳定、无事故隐患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求，工人在操作时劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件、附材，创造良好的工作环境和无污染。4.经济性设备的选择力求做到技术上先进，经济上合理。1.4设计标准与依据化工设备设计基础规定 HG/T 20643-2012钢制化工容器强度计算规定 HG/T20582-2011钢制化工容器结构设计规定 HG/T20582-2011石油化工塔型设备设计规范 SH/T3030-2009固定式压力容器 GB 150-2011设备及管道保温设计导则 GB 8175-2008压力容器封头 GB/T 25198-2010石油化工塔器设计规范 SHT 3098-2011钢制化工容器结构设计规定 HG/T 20853-2011工艺系统工程设计技术规范 HG/T 20570-1995塔顶吊柱 HG/T 21639-2005常压人孔 HG 21515-2014HG_T20570-95 工艺系统工程设计基础规范（塔的温度和压力确定）石油化工储运系统罐区设计规范SHT3007-2007钢制球形储罐型式与基本参数 GB/T17261-2011钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列 HG 21502.2-921.5全厂设备概况经过工艺选择、组合、模拟以及优化，最终设计的工艺流程包括反应器4个，塔设备11个，泵64台，换热器30台，各类储罐24个，气液分离器5个、压缩机3台，鼓风机2台，共计设备143台。除塔设备、反应器及气液分离罐等为自主设计非标设备外，其余设备均为标准设备。对于非标设备，均详细书写了设计说明书，对于标准设备，均做了设备选型，并整理了设备一览表。全厂重型机器多，如反应器，吸收塔等设备安装时多采用现场组焊的方式。第二章反应器设计2.1反应器设计目标反应器是工程设计中典型的非标设备，是整个项目的核心内容，故准确设计反应器尺寸等在工程设计中起着重要的作用。应器为工艺流程中反应进行的场所，主要需要满足：l 反应器有良好的传热能力；l 反应器内温度分布均匀；l 反应器有足够的壁厚，能承受反应压力；l 反应器结构满足反应发生的要求，保证反应充分；l 保证原料有较高的转化率，反应有理想的收率；l 降低反应过程中副反应发生的水平；l 反应器材料满足反应物腐蚀要求；本次设计主要对反应器进行了筒体壁厚、封头壁厚、法兰复核、内构件设计、管口设计以及强度校核，并且列出了反应器的设计压力、设计温度、设备直径及计算长度。2.2反应器类型常用的反应器有固定床反应器和流化床反应器。固定床反应器又称填充床反应器，是一种装填有固体催化剂用以实现多相反应的反应器。固体催化剂通常呈颗粒状，粒径 215 mm，堆积成一定高度（或厚度）的床层，床层静止不动，流体通过床层进行反应。流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态时进行气固相或液固相反应过程的反应器。现将二者性能比较列在下表：表2-1 反应器对比型式适用的反应优缺点固定床气-固（催化或非催化）相返混小，高转化率时催化剂用量少，催化剂不易磨损；传热控温不易，催化剂装卸麻烦流化床气-固（催化或非催化）相；特别是催化剂失活很快的反应传热好，温度均匀，易控制，催化剂有效系数大；粒子输送容易，但磨耗大；床内返混大，对高转化率不利，操作条件限制较大2.3 生产MAL反应器2.3.1反应方程式主反应方程式副反应2.3.2动力学方程T-温度，kCIB-浓度，mol/l2.3.3催化剂本反应异丁烯选择性氧化制MAL的催化剂采用Mo12Bi1.6Co8.0Fe1.0Ce0.4Cs0.4的复合氧化物体系,每克催化剂表面积达到10.9m2，孔体积为0.121m3。且催化剂可通过压制粘合技术制成不同颗粒形状不同大小的晶粒。本反应催化剂，堆密度为385kg/m3，孔隙率为0.5。2.3.4反应器类型的选择固定床中催化剂颗粒固定不动，返混少，反应物的平均浓度高，反应速率较快，除此之外，固定床层内的流体流动接近平推流，有利于实现较高的转化率与选择性；可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能力；结构简单、催化剂机械磨损小，适合于贵金属催化剂；反应器的操作方便、操作弹性较大。基于本氧化反应过程中热效应，氧化反应选择列管式固定床反应器进行模拟计算，管内装填固体颗粒催化剂，管外走换热介质。2.3.5设计过程2.3.5.1 反应器内原料组成表2-2 反应器内原料组成反应器进口反应器出口温度269.6966380压力bar2.52.5气相分率11摩尔流量kmol/h1539.5871539.587质量流量kg/h47444.8647444.86体积流量m3/h27795.1233472.58摩尔分率C4H80.07179325.1034E-06O20.19485750.1230693N20.73303420.7330342CO200CO00MAL00.0717881H2O00.07178812.3.5.2反应条件（1）设进料温度为270，反应温度为380，反应压力为0.25Mpa。（2）反应器为列管式固定床反应器。（3）管间采用饱和低压水强制外循环换热，熔盐进口温度280，饱和低压水对管壁传热系数2，根据本工艺实际换热介质，2取0.441J/(m2sK)。（4）催化剂床层空隙率B为0.50。（5）反应进口流量V0=27795.12m3/h。（6）在380，0.2Mpa下反应混合物有关物性数据如下：热导率= 0.0426504J/msK粘度=2.6657210-5pas密度 = 1.417425kg/m3比热容Cp=37917.87J/(Kmolk)2.3.5.3催化剂列管式固定床液相丙烯环氧化反应器结构参数：反应器反应管382mm，管长7m，转化率约99.99%。工艺操作参数：操作压力0.2MPa，床层进口温度540K，催化剂床层堆密度770kg/m3。（1）装填催化剂的量原料体积流率为27795.12m3/hr，空速1800kg/（kg.hr)，由此得催化剂装填体积15.44m3催化剂颗粒密度770kg/m3，粒度4mm，空隙率为0.5，堆积密度385kg/m3，由此计算得催化剂装填质量为5944.4kg。（2）催化剂床层截面积原料体积流率为27795.12m3/hr，u为空床操作气速，取1.5m/s；列管截面积S=V/u=34579.79/（3x3600）=5.15（3）催化剂床层高度床层高度：H=V/S=15.44/35.15=3.0mV催化剂床层体积m3H催化剂床层高度m(4)反应器管数给定管子442mm，故管内径dt为40mm，即为0.04m；管长为3.1m，管心距50mm。因此n=S/(0.25xxdt2XL)=1322反应器管数为1322根，呈正三角形排列。2.3.5.4 反应器壳体内径反应器管数为1322根，每个反应器采用错列正三角形排列。采用焊接法，则管心距为：t=1.25xd0=1.25x34=50mm图2-1 反应器内管子排列方式横过管束中心线的管数为：nc=1.1xn0.5=40壳体内径为：D=tx(nc-1)+2e其中e为管束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离，一般情况下取e=(11.5)d0本工艺取e=1.25d0=1.25x40=50mm则壳体内径为：D=50x(40-1)+2x50=2050mm所以壳体内径为D=2.1m。2.3.5.5折流板的设计本工艺采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为：h=0.25xD=0.25x2.1=525mm所以取h=525mm取折流板间的距离B=0.3xD=0.3x2.1=630mm折流板的数目为：NB=L/B-1=3100/630-1=3.92取4折流板厚度为：10mm2.3.5.6反应器总传热系数求取总括给热系数h0和传热介质的给热系数总括给热系数h0相对于空管传热过程中的管内壁的给热系数，是床层内对流、传热和辐射三种传热的综合，其数值比相同空管流速下的管内壁给热系数大得多，关联h0值的经验公式有许多，其中比较简单的是Leva公式：当床层被加热时（吸热反应）：（4-1）当床层被冷却时（放热反应）:（4-2）式中，反应管内径，mG质量通量，kg/(m2s)气体粘度，kg/(ms)气体导热系数，kJ/(msK)颗粒直径，m异丁烯氧化反应为放热反应，用式（4-2）计算总括给热系数h0。查水蒸汽的给热系数外为2000。以管内床层某截面上平均温度与同一截面上管外传热介质温度之差定义的总传热系数K可用下式计算：（4-3）反应器单管体积：=(44-4)10-3m=0.034mV1=0.7850.0423.1=0.00389m3反应器单管横截面积：A1=0.7850.042=1.25610-3m2反应器单管摩尔流量：=进料时混合液体的平均分子量=30.82进料总质量通量：由式（8-2）=；气体平均导热系数：= 0.0426504J/msK J/m2sKK=0.440J/m2sK2.3.5.7 反应器的层床压降（1）流速u=1.5m/s（2）层床压力降计算修正的雷诺数:其中：层床高度；摩擦系数，流体密度；流体粘度；催化剂颗粒的当量直径；层床空隙率。带入数据计算得： Re=0.0041.51.4174252.6657210-511-0.5=638.07f=150638.07+1.75=1.99所以层床压降为：P=1.993.11.521.4174251-0.50.0040.53=19674.21Pa在压降小于20%范围内,满足设计要求2.3.5.8 反应器筒体壁厚的设计(1）设计参数的确定设计压力的相关确定设计压力P：此处取：设计温度的相关确定Q345R的使用条件为-20-475，故可以选用经济耐用的 Q345R。由于该反应操作在温度为380，压强在2.5bar下进行操作，取焊接接头系数（双面焊对接接头，100无损探伤），则查化工设备设计手册可知Q345R材料在400时的许用应力；腐蚀裕量。筒体的壁厚计算厚度dh =2.31mm设计厚度=2.31+2=4.31mm已知钢板腐蚀裕量；负偏差，则：名义厚度筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度15.00m，故取15mm(2）筒体封头设计反应器的封头选用标准椭圆型封头，内径与筒体相同，封头采用不锈钢材料制造。标准椭圆形封头是中低压容器中经常采用的封头形式,其最新的标准为JB/T 4746-2002.该标准规定以内径为公称直径的标准椭圆形封头(代号EHA)的直边高度只与公称直径有关DN2000mm时,直边高度为25mm；DN2000mm时,直边高度为40mm。由于所设计的筒体公称直径DN=2100mm=2100mm，所以直边高度为40mm，又根据EHA椭圆形封头内表面积及容积查得：DN=2100mm时，总深度H=565mm，内表面积A=5.0443，容积V=1.35082.3.5.9 容器的压力试验所谓压力试验，就是用液体或气体作为工作介质，在容器内施加比它的设计压力还要高的试验压力，以检查容器在试验压力下是否有渗漏、明显的塑性变形以及其他缺陷。压力试验分为液压试验和气压试验两种，一般采用液压试验，而且普遍采用水为液压试验介质，故本次设计采用水压试验。根据GB150-2011标准的规定，液压试验时式中，容器元件材料在试验温度下的许用应力，；容器元件材料在设计温度下的许用应力，。所以而圆筒的应力。式中试验压力下圆筒的应力，；圆筒内直径，mm；圆筒的有效厚度，mm；圆筒材料在试验温度下的屈服点，；圆筒的焊接接头系数。液压试验的强度校核该材料的屈服极限，则：所以水压强度足够,厚度校核合格。.反应器高度列管长度：由工艺计算中可知，床层高度L=3.1m。筒体顶部空间：根据压力容器手册， Ha=1m；筒体底部空间：根据压力容器手册， Hb=1m；则筒体长度为：L=5.2m。由以上可得：反应器高度 H=L+Ha+Hb+2H=3.1+1.0+1.0+2*(0.565+0.04)=6.31m2.3.6 反应器附件设计（1）裙座选用圆筒形裙式支座，材质为Q345R，裙座与塔体的连接采用对接式焊接，裙座筒体外径为2100mm，厚度为15mm，高度为3米，地脚螺栓的结构选择外螺栓作结构形式，螺栓规格为M806，个数为36个。因为反应器筒体大、高，需要在裙座内部设置梯子。裙座上开设1个人孔方便检查，选择公称直径为450mm的人孔（根据HG 21515-95）。为减少腐蚀以及在运行中可能有气体溢出，需要在裙座上部设置排气管，根据反应器直径，设置排气管规格1004，数量四个，排气管中心距裙座顶端距离H1=335mm、H2=500mm。设置保温圈以免引起不均匀热膨胀。一般筒体的保温延伸到与塔釜封头的连接焊缝4倍保温层厚度的距离为止。考虑到裙座的防火问题，在裙座内外侧均敷设防火层，防火材料为石棉水泥层（容积密度约为1900kg/m3），厚度为50mm。（2）筒体法兰的设计根据筒体内操作压力、温度和筒体直径，查压力容器法兰分类和规格表和压力容器法兰分类与技术条件（JB/T4700-2000），选带衬环的甲型平焊法兰，法兰材料为16MnR。查标准非金属软垫片（JB/T4704-2000）、缠绕垫片（JB/T4705-2000）、金属包垫片（JB/T4706-2000）及压力容器法兰分类与技术条件（JB/T4700-2000）。查标准JB/T4701-2000甲型平焊法兰，公称压力PN=0.25MPa，公称直径DN=2000mm，则法兰标记为：法兰C-RF2000-0.25JB/T4701-2100。查标准压力容器用非金属软垫片（JB/T4704-2000），选用垫片为平形的耐油橡胶石棉板，标记为：垫片2000-0.25JB/T4704-2000。（3）接口管的设计反应器进料管，进料的总体积流量为27795.12选进入反应器之前总管道运输速度为27m/s,接口管的直径为：采用无缝钢管，钢管外径为630mm，厚度为8mm的压力管口。反应器出料管根据aspen流程模拟结果得到反应器出口的总体积流量为41803.66m3/hr。同样取出料管内流速为20m/s，则出料管内径：圆整后选取外径720mm，厚度为15mm的压力管口。（4）气体分布板设计（1）.气体分布板的形式工业应用的气体分布板形式很多，主要有直流式、侧流式、填充式、短管式，以及无分布板的漩流式。此反应器选用侧缝式锥帽分布板。（2）分布板的压降分布板的压降可用下式表达：式中：u操作孔速，m/s；分布板的开孔率；分布板的阻力系数，一般为1.52.5，对于侧缝帽分布板为2；气体密度，。理想的气体分布板压降必然是同时满足均匀布气和具有良好稳定性这两个条件的最小压降。（3）均匀布气压降Richardson建议分布板的阻力至少应是气流阻力的100倍，即：（4）稳定性压降Agarwal等指出，稳定性压降应不小于列管式固定床层压降的10%，并且在任何情况下，其最小约为3500Pa。由此，分布板的最小压降可表示为：这里，均匀布气压降就成为次要问题，只考虑稳定性压降就可以了。所以床层压力降：式中p压力，Pa；fm修正的摩擦系数；流体密度，kg/m3；u0空塔线速，m/s；dp催化剂颗粒直径，m；床层空隙率；H床层高度，m； 流体的绝对黏度， Pa s ；a、b系数，采用 Ergun 提出的数值，a1.75，b150。dp=0.004m, =1.372039kg/m3, u0=3m/s, =2.6567210-5Pas=0.5热导率= 0.0426504J/msK粘度=2.6657210-5pas密度 = 1.417425kg/m3比热容Cp=37917.87J/(Kmolk)所以:，取板厚:取板厚15mm孔数和孔径的确定Di=2100mm,取孔径d=10mm，则孔数为：在分布板中心部分按等边三角形排列，这样，每一圈是正六边形，最外23圈为同心圆排列，同心圆与正六边形之间的大空隙处，适当补加一些孔。设孔间距为s，有公式则：，取锥帽外径40mm，实际排孔数1110个，此时，满足要求。2.3.7 壳程换热为了降低入口流体的横向流速，消除流体诱发的管子振动，采用外导流式的进出口结构。2.3.8 设计结果表2-3 反应器设计结果反应器类型固定床列管式反应器设计压力（Mpa）0.25设计温度（）380催化剂Mo12Bi1.6Co8.0Fe1.0Ce0.4Cs0.4内径（mm）2100筒体材质Q345R筒体壁厚（mm）15催化剂填充高度（m)3.1反应管长长度（m）3.1尺寸（mmmm）442材料Q345R个数（根）1322排列正三角形封头封头类型标准椭圆形封头材质Q345R壁厚（mm）15总高度（mm）565裙座裙座类型圆筒形裙式支座裙座内径（mm）2100裙座壁厚（mm）15裙座高度（m）3人孔直径（mm）450个数22.3.9反应器工艺条件图图2-1 反应器工艺条件图反应器装配图见CAD文件夹中2.3.10MAL反应器机械强度校核表2-4 SW6-2011校核计算结果说明书固定管板换热器设计计算计算单位压力容器专用计算软件设计计算条件壳程管程设计压力0.275MPa设计压力0.275MPa设计温度400设计温度400壳程圆筒内径Di2100 mm管箱圆筒内径Di2100mm材料名称Q345R材料名称Q345R简图计算内容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头(平盖)校核计算开孔补强设计计算前端管箱筒体计算计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力pc 0.28MPa设计温度 t 400.00 C内径Di 2100.00mm材料 Q345R ( 板材)试验温度许用应力s 189.00MPa设计温度许用应力st 125.00MPa试验温度下屈服点ReL 345.00MPa负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度及重量计算计算厚度d = = 2.31mm有效厚度de =dn - C1- C2= 12.70mm名义厚度dn = 15.00mm重量 2425.33Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值pT = 1.25p = 0.5500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平sTsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力sT = = 45.75MPa校核条件sTsT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力pw= = 1.50282MPa设计温度下计算应力st = = 22.87MPastf 125.00MPa校核条件stfst结论 合格前端管箱封头计算计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力pc 0.28MPa设计温度 t 400.00 C内径Di 2100.00mm曲面深度hi 525.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力st 125.00MPa试验温度许用应力s 189.00MPa负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT = 1.25p= 0.5500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 45.61MPa校核条件sTsT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = = 1.0000计算厚度dh = = 2.31mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 12.70mm最小厚度dmin = 3.15mm名义厚度dnh = 15.00mm结论满足最小厚度要求重量584.83 Kg压力计算最大允许工作压力pw= 1.50735MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力pc 0.28MPa设计温度 t 400.00 C内径Di 2100.00mm材料 Q345R ( 板材)试验温度许用应力s 189.00MPa设计温度许用应力st 125.00MPa试验温度下屈服点ReL 345.00MPa负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度及重量计算计算厚度d = = 2.31mm有效厚度de =dn - C1- C2= 12.70mm名义厚度dn = 15.00mm重量 2425.33Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值pT = 1.25p = 0.5500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平sTsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力sT = = 45.75MPa校核条件sTsT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力pw= = 1.50282MPa设计温度下计算应力st = = 22.87MPastf 125.00MPa校核条件stfst结论 合格后端管箱封头计算计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力pc 0.28MPa设计温度 t 400.00 C内径Di 2100.00mm曲面深度hi 525.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力st 125.00MPa试验温度许用应力s 189.00MPa负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT = 1.25p= 0.5500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 45.61MPa校核条件sTsT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = = 1.0000计算厚度dh = = 2.31mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 12.70mm最小厚度dmin = 3.15mm名义厚度dnh = 15.00mm结论满足最小厚度要求重量584.83 Kg压力计算最大允许工作压力pw= 1.50735MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力pc 0.88MPa设计温度 t 400.00 C内径Di 2100.00mm材料 Q345R ( 板材)试验温度许用应力s 189.00MPa设计温度许用应力st 125.00MPa试验温度下屈服点ReL 345.00MPa负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度及重量计算计算厚度d = = 7.38mm有效厚度de =dn - C1- C2= 12.70mm名义厚度dn = 15.00mm重量 2425.33Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值pT = 1.25p = 0.5500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平sTsT 0.90 ReL = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力sT = = 45.75MPa校核条件sTsT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力pw= = 1.50282MPa设计温度下计算应力st = = 72.78MPastf 125.00MPa校核条件stfst结论 合格开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件接管: N1, 63015计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力pc0.875MPa设计温度400壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径Di2100mm壳体开孔处名义厚度n15mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t125MPa椭圆形封头长短轴之比 2凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() -0 接管实际外伸长度100mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度1mm接管材料0Cr25Ni20接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差C1t1.5mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力t122MPa补强圈许用应力tMPa开孔补强计算非圆形开孔长直径607mm开孔长径与短径之比1 壳体计算厚度6.6266mm接管计算厚度t2.1594 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数fr0.976开孔补强计算直径d607mm补强区有效宽度B1214 mm接管有效外伸长度h195.42mm接管有效内伸长度h21 mm开孔削弱所需的补强面积A4026mm2壳体多余金属面积A13683 mm2接管多余金属面积A21758mm2补强区内的焊缝面积A360 mm2A1+A2+A3= 5501mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件接管: N2, 73015计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力pc0.875MPa设计温度400壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径Di2100mm壳体开孔处名义厚度n15mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t125MPa椭圆形封头长短轴之比 2凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() -0 接管实际外伸长度100mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度1mm接管材料0Cr25Ni20接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差C1t1.5mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力t122MPa补强圈许用应力tMPa开孔补强计算非圆形开孔长直径707mm开孔长径与短径之比1 壳体计算厚度6.6266mm接管计算厚度t2.5193 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数fr0.976开孔补强计算直径d707mm补强区有效宽度B1414 mm接管有效外伸长度h1100mm接管有效内伸长度h21 mm开孔削弱所需的补强面积A4689mm2壳体多余金属面积A14291 mm2接管多余金属面积A21772mm2补强区内的焊缝面积A360 mm2A1+A2+A3= 6122mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件接管: N3, 10015计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力pc0.875MPa设计温度400壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径Di2100mm壳体开孔处名义厚度n15mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t125MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角() 0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()接管实际外伸长度100mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度1mm接管材料0Cr25Ni20接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称Q345R凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径100mm补强圈厚度15mm接管厚度负偏差C1t1.5mm补强圈厚度负偏差C1r0.3mm接管材料许用应力t122MPa补强圈许用应力t125