30m3液化石油气储罐设计

1、课程设计任务书题目：30m3液化石油气储罐设计设计条件表序号项目数值单位备注1最高工作压力1.893MPa由介质温度确定2工作温度-20 48C3公称容积（V ）30m34装量系数（v）0.95工作介质液化石油气6使用地点太原市，室内管口条件：液相进口管DN50；液相出口管DN50；安全阀接口 DN80；压力表接口 DN25；气相管 DN50；放气管DN50；排污管DN50。液位计接口和人孔按需设置。设计计算说明书1.储存物料性质1.1物料的物理及化学特性1.2物料储存方式常温常压保存，不加保温层。2.压力容器类别的确定储存物料液氯为高度危害液体，工作压力为1.303MPa，储罐属低压容器。P

2、V沱0.2MPa.m3,根据压力容器安全技术监察规程，所以设计储罐为第三类容器。3.1储罐筒体公称直径和筒体长度的确定公称容积 V =30m3，则 n D L=30。Di = 1 计算，得 D =2.335m，L=7.006.。 g4 iL 3i取D=2.3m,此时查表ii，得封头容积V1 =2X1.7588 = 3.517 m3，直边段长度为40mm。计算筒体容积 V = 30 - 2 x 1.7588 = 26 .4824 m3， 虹L = 26 .4824 ，解得241L = 6.3772 mm。取筒体长度为6.4m。兀V = ( 2.3)2 x 6.4 + 2 x 1.7588 = 3

3、0.10 真 4此时(k真-V)/V = (30.10 - 30)/30 x 100% = 0.3% 5%，所以合适，画图发现比例也合适。最后确定公称直径为2300mm，筒体长度为6400mm。3.2封头结构型式尺寸的确定公称直径DN= D. = 2300mm，封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，且中低 压容器经常采用的封头型式是标准椭圆形封头，根据JB / T4746 2002 11，选用封头标准 号为EHA2300 X 1116MnR。公称直径DN=2300mm，总深度H=615mm，内表面积A= 60233 mm 2， 容积 V= 1.7588 m33.3物料进出口管及人孔等各种管

4、口的布置所需管口：液氯进口管、液氯出口管、液位计接口、安全阀接口、进气管、放气管、 人孔、一侧椭球型封头上还有两个液位计接管。为了部管方便选择集中部管。人孔放在一侧， 管放在一侧。由于筒体长为6400，选择两个人孔就可以。4.受压壳体厚度设计及其校核4.1设计温度的确定设计温度不得低于远近金属在工作状态可能达到的最高温度11】。储罐工作温度为一2050C。故设计温度取50 C。4.2设计压力的确定工作压力pw = 1.893 MPa。设计储罐装有安全阀，安全阀的开启压力取1.05倍的工作压力1.37 MPa。(装有安全阀的容器，一般取设计压力p=(1.051.10) p 1)w设计压力p =

5、2.05 MPa4.3壳体材料的选择普通低合金钢的屈服极限比碳素钢的高出许多，采用这类钢材制造压力容器，可以显著 减小设备重量、降低制造成本，同时给设备的运输和安装也带来很大的方便，故壳体材料选 择16MnR钢。4.4壳体A/B类焊接接头的设计封头与圆筒连接属A类焊缝，采用双面对接焊焊接接头形式。接头坡口设计形式为X形，4.5壳体厚度设计及其校核卧式容器不考虑液柱静压力，故计算压力p =p = 1.37MPa。20R与16MnR是常用的两 种材料。筒体假设在616mm厚度范围内，材料用16MnR50C下其许用应力g t =163MPa。计算厚度5 =%D1d 2 In Jt - pc式中，p

6、计算压力，MPa；D.圆筒内直径，mm；bt 容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa；。圆筒的焊接接头系数，。=1.0。计算得5 = 14.55mm负偏差C. =0.3。腐蚀裕量C =2mm。厚度附加量C = C + C = 2.3mm。名义厚度5n取17mm即可，为不常用钢板。名义厚度在假设范围之内，计算有 效。4.6压力试验种类和试验压力的确定压力试验采用以水为试验介质的液压试验门。试验温度20 C。试验压力pT=1.25p式中，2容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa；bt 容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa。本次试验压力p = 2.5 MPa4.7压力试验校核压力试验前

7、，校核圆筒应力b = PT(Di +S e) 0 顶nT2 8se式中b试验压力下圆筒的应力，MPa；D.圆筒内直径，mm；8圆筒的有效厚度，mm；b圆筒材料在试验温度下的屈服点，MPa；4 圆筒的焊接接头系数。设计容器bt =210.46 MPa0.9 g =292.5 MPa，故校核合格。4.8卧式容器的应力校核筒体质量 p 钢(L-2 x 0.04 Wd. +8-D= 6168kg封头质量 2 x A x8 x p = 1607.6kg容器总重包括筒体质量和封头质量，为7775.kg充液质量 p 水 x V =30000 kg故，容器总质量 7775+30000 = 37775 kg，容

8、器总重 37775X9.8 =370200.88N将容器重量简化为沿容器轴线作用的均布载荷，则力学模型为以受均布载荷作用的简 支梁。合理布置支座且考虑容器稳定性，支座作用点距同侧梁端距离a=0.5R. = 575mm0梁 总长 L=6400mm。计算，得 最大弯距M=50940 N m最大拉应力 b = 4D + 了 max . =91.76MPa,强度条件b b t =163 MPaee最大压应力 b = M max . =7.2 MPa，系数 A= 0,094 =0.001133。查表，得 e0 eIn = B = 140 MPa。crn ,：7礼+ ,.d28 2式中，d1 筒体DN；8

9、 筒体8 ；n1nd2 筒体 DN；5筒体5 。计算，人孔左侧外轮廓线距左侧焊缝距离d 330 mm,故中心线距焊缝距离630mm。5.3各物料进出管及检测仪表等接口管的外伸长度，接管内 伸形式的确定及接管法兰的设计液相 进口管安全阀 接口放气管液相 出口管排污管压力表 接口液位计 接口公称 直径(mm)80805080802525外径(mm)89895789893232壁厚(mm)6.06.05.06.06.03.53.5安装位置筒体上部筒体上部筒体上部筒体上部筒体下部筒体上部左侧封头外伸 长度(mm)180180180180180180235接管法兰SO 50-2.5RFSO 80-2.5

10、RFSO 50-2.5RFSO 50-2.5RFSO 50-2.5RFSO 25-2.5RFSO 20-2.5 M6.液位计的设计6.1液位计选型采用磁性液位计。标准号 HG/T 21584 95 UZ 2.5M17000.45 A F 321 C 。】磁性液位计的特点：1.适用范围广、安装形式多样，适合任何介质的液位、界面的测量； 2.集现场指示、远传变送、报警控制开关于一体，功能齐全；3.被测介质与指示结构完全隔 离，密封性能好，防泄露，不受高、低温度剧变的影响，不需多组液位计的组合，适应高压、 高温、腐蚀条件下的液位测量，可靠性高；4.全过程测量无盲区，双色指示、连续直观、醒 目、测量范

11、围大，观察方向可任意改变；5.耐振动性能好，能适应液位波动大的情况下工作; 6.结构简单，方便安装，维护费用低。6.2液位计接口设计连接法兰：带颈对焊法兰，密封面型式：凸密封面，DN25 mm，PN2.5 MPa凶。7. C/D类焊接接头设计接管与壳体连接属CD类焊缝，采用搭接焊焊接接头形式，100%无损检测，进行磁粉检测1314。注：1,液化石油气属于易燃气体，高度危害需要进行焊后热处理。2液化石油气属于易燃介质，容器为第三类压力容器，则需要进行气密性试验，压力 等于一倍的设计压力，试验计算如水压试验计算一样，容器合格。参考文献GB 1501998钢制压力容器.北京：中国标准出版社,1998

12、国家质量技术监督局.压力容器安全技术监察规程.北京：中国劳动社会保障出版社，1999国家医药管理局上海医药设计院.化工工艺设计手册（第二版）.北京：化学工艺出 版社，1996吴粤 主编.压力容器安全技术手册.北京：机械工业出版社,1999HG / T20668-2000化工设备设计文件编制规定.国家石油和化学工业局发布, 2001.06 实施全国化工设备设计技术中心站.化工设备图样技术要求.2000年11月JB / T4712-2007容器支座.北京：新华出版社,2007HG 2059220637-97钢制管法兰、垫片、紧固件.JB47004707-2000.压力容器法兰.昆明：云南科技出版社

13、,2000HG/T21584-95 磁性液位计JB / T4736-2002, JB / T4746-2002,补强圈 钢制压力容器用封头HG/T2058020585钢制化工容器设计基础规定等六项标准JB / T4730-2005承压设备无损检测.北京：新华出版社,2005JB / T4709-2000钢制压力容器焊接规程.昆明：云南科技出版社,2000HG/T2151421535-2005钢制人孔和手孔.北京：中国计划出版社,2005 李世玉主编.压力容器设计一工程师培训教程.北京：新华出版社,2005结束两周的课程设计终于完了，对大学以来已修学科过程装备、工程制图等课程的复习， 巩固了我们

14、所学的知识，也让我们体会到了其中的乐趣。这次课程设计不仅在学习上有所收获，也体会到了合作的快乐，互帮互助，还有老师 的耐心辅导与指点，在这里我要感谢辛勤的刘老师和帮助过我的同学。开始时的兴奋，但后来就是一大堆的计算，画图，和电脑跟前的画图让我觉得好吃力， 腰酸背痛，真是刻骨铭心的回忆，正是这样我又巩固了以前的知识同时与同组间的讨论也增 进了同学间的友谊。两周的课程设计就这样过了，最让我感动的就是刘老师那样的尽责，他都不停的在每个 同学之间辅导，直到很晚才会吃饭，觉得老师好敬业，以后不管在哪个岗位都要像刘老师那 样敬业，在这里像老师说一声：老师，您辛苦了！目 录 TOC o 1-5 h z HY

15、PERLINK l bookmark1 o Current Document 课程设计任务书1 储存物料性质21.1物料的物理及化学特性2 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 1.2物料储存方式2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 压力容器类别的确定2 储罐构形的确定 错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 3.1储罐筒体公称直径和筒体长度的确定23.2封头结构型式尺寸的确定2 HYPERLINK l bookmark20 o Cur

16、rent Document 3.3物料进出口管及人孔等各种管口的布置3 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 受压壳体厚度设计及其校核3 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4.1设计温度的确定3 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 4.2设计压力的确定3 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 4.3壳体材料的选择3 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 4.4壳

17、体A/B类焊接接头的设计3 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 4.5壳体厚度设计及其校核4 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 4.6压力试验种类和试验压力的确定4 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 4.7压力试验校核5 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 4.8卧式容器的应力校核5 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 零部件设计6 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 5.1支座的设计6 HYPERLI