容器设计的基本知识(云南大学2010版).ppt

1、1,第二篇化工容器设计,第二章容器设计的基本知识,教学重点： 容器的分类 教学难点： 对容器的基本感性认识,2,设备，如何满足工艺要求？ 结构！ 安全性！,下一步考虑的问题：,3,1.卧式容器,2.换热器,3.塔设备,4.反应釜,分析化工设备的结构特点,4,必须有一个外壳及相应附件，即容器！ 与大气环境隔开，获得适于工艺要求的温度、压力、介质条件，实现工艺目标。,结构上的共同点？,5,第一节 容器的分类与结构,一、容器的结构,图2-1 卧式容器的结构简图,6,压力容器主要结构包括：,筒 体,封 头,密 封 装 置,开 孔 和 接 管,支 座,附 件,7,8,压力容器 能够承受压力载荷的密闭容器

2、。承受气态和液态介质压力的密闭容器都属于压力容器。主要用于传热、传质、反应等工艺过程，以及贮存、运输有压力的气体或液化气体。,9,要保证该生产的正常运行! 安全性要求！ 容器压力的安全性 压力是压力容器的一个最重要的工作参数，容器压力越大，发生破裂和爆炸的可能性与危害性越大。,10,11,12,2.1.2 压力容器分类 1.按工艺要求分类： 盛装或储存储罐、计量槽、压力缓冲器； 实现化学反应合成塔、反应釜、变换炉等； 实现传热加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、废热锅炉、水洗塔等； 实现传质、分离分馏塔、吸收塔、干燥塔、过滤器、分离器等。 ,13,2.按容器的形状分类：,14,15,16,17,3

3、.按连接方式,固定式 具有固定的安装和使用地点，工艺条件稳定,容器位于一定的工艺流程中，用管道与其他设备连接。,18,移动式 贮运容器，用于盛装或运输压缩气体、液化气体和溶解气体，流动范围和环境变化大。,1.气瓶,19,2.气桶,20,3.槽车,21,4.按压力等级分类 内压： 低压容器（L） 0.1MPa P1.6MPa 中压容器（M） 1.6MPa P10.0MPa 高压容器（H）10.0MPa P100MPa 超高压容器（U） P100MPa 外压： 容器外部压力大于内部压力时 容器的内压力一个大气压(0.1MPa)时称为真空容器,22,按承压（表压）高低分类 低压容器 0.1P1.6

4、MPa 中压容器 1.6 P10 MPa 高压容器 10 P100 MPa 超高压容器 P100 MPa,23,1、常温容器 壁温-20 200 2、高温容器 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。 碳钢420;合金钢450;奥氏体不锈钢550 3、中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器； 4、低温容器 指壁温低于一20条件下工作的容器。 其中-20 -40 (浅冷容器) 低于-40者为(深冷容器),5.按容器壁温分类：,24,1、薄壁容器,2、厚壁容器,S/Di 0.1 (K=D0/Di 1.2),S/Di 0.1 (K=D0/Di 1.2),6.按容器壁厚分类:,25,7.按安全综合分类 压

5、力容器安全技术监察规程，综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。,26,27,易燃及有毒介质分类：,常见易燃介质：一甲胺，乙烷，乙烯，氯甲烷，环氧乙烷，环丙烷，氢，丁烷，三甲胺，丁二烯，丁烯，丙烷，丙烯，甲烷等。 毒性程度举例： 极度危害、高度危害介质：氟，氢氰酸，光气，氟化氢，碳酰氟，氯等； 中度危害介质：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳，乙炔，硫化氢等； 轻度危害介质：氢氧化钠，四氟乙烯，丙酮等。,28,判断下列容器属一、二、三类容器的哪一类？ 1）2000的液氨储罐 2）p为4MPa的剧毒介质容器 3）p为10MPa，V

6、为800L的乙烯储罐。,29,2.2.1 标准化的意义 设计无需计算和制图，按已有标准图选择。 制造有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。 维修备件规格尺寸通用，实现互换性。 通商贸易国内、国际间通用，消除贸易障碍。 我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。,2.2 容器零部件的标准化,30,二、容器零部件标准化的基本参数,1.公称直径DN 标准化的直径:指标准化以后的标准直径，以DN表示，单位mm，例如内径1200mm的容器的公称直径标记为DN1200。 1）压力容器 2）管子 3）其它零部件 2. 公称压力PN 规定的标准压力等级

7、:容器及管道的操作压力经标准化以后的标准压力称为公称压力，以PN表示，单位MPa。,31,公称直径（DN) 公称压力 (PN)。 规定: （1）圆筒体的公称直径：板卷制的筒体内径； 无缝钢管制的筒体外径。 （2）法兰与其相配的管子或筒体的PN、DN相一致。 注意：钢管的DNDi,D0,32,1. 压力容器的公称直径 钢板卷焊筒体和成型封头的公称直径是内径。,33,34,容器直径较小，可直接用无缝钢管制作。公称直径指钢管外径。,表2-7 无缝钢管制作筒体时 容器的公称直径（mm）,35,2.无缝钢管和有缝钢管的公称直径是小于外径的一个数值。,36,2.压力容器的公称压力,工作压力不同，相同公称直

8、径的压力容器其筒体及其零部件的尺寸也不同。 将承受的压力范围分为若干个标准压力等级，即公称压力。 表2-9压力容器法兰与管法兰的公称压力,37,1.压力容器安全监察的范围 同时具备如下条件： (1).最高工作压力pw0.1MPa（表压，不含液体静压力； (2).内直径Di0.15m，且容积V0.025m3; (3).介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点（大气压力下的饱和温度）的液体。 上述压力容器所用的安全附件亦属于本规程管辖范围。,2.3 压力容器的安全监察,38,2.我国压力容器常用法规标准简介,(一)GB150-98钢制压力容器 参照ASME标准，近期国际同类标准针对GB1

9、50-89的修订。属于常规设计标准。 1、适用范围 设计压力： 0.1MPa p35MPa且真空度不低于0.02MPa 设计温度： 钢材允许的使用温度 只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器,39,2、管辖范围 除壳体本体外，还包括,与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、第一个螺纹接头端面、第一个法兰密封面，以及专用连接件或管件连接的第一个密封面。,其他如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件，以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直接连在容器上的超压泄压装置。,40,(二) JB4732-95钢制压力容器分析设计标准,弹性失效准则、塑性失效准则、弹塑性失效准则。 根据应力对容器失效所构

10、成的危害程度, 将应力进行分类, 对各类应力用不同的限制值进行控制。,本标准适用于 设计压力：0.1MPa p100 MPa且真空度不低于0.02MPa 设计温度：低于以钢材蠕变控制其应力强度的相应温度，不同的钢材该温度不同,41,(三)JB/T4735钢制焊接常压容器,常规设计标准 适用范围为： 设计压力：-0.02MPa p0.1MPa 设计温度：大于-20350 不适用于盛装高度毒性或极度危害介质的容器,42,（四）压力容器安全技术监察规程 容规对压力容器的材料、设计、制造、使用、检验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出了基本规定。 压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据,容规是安

11、全技术法规，是政府对压力容器实施安全技术监督管理的依据!,43,(五) ASME American Society of Mechanical Engineering,共有11卷，包括锅炉、压力容器、核动力装置、焊接、材料、无损检测等内容。 与我国相关的有第卷压力容器和第卷玻璃纤维增强塑料压力容器(非金属材料篇)。,44,2.3 容器机械设计的基本要求,1.容器机械设计条件： （1）工艺结构要求及基本工艺尺寸； （2）工作压力、工作温度及工作介质； （3）容器的工作环境、重要程度；,科学严谨的态度 合格的设计质量,45,确定设计依据及相关标准,开始,选择材料,确定容器类别,结构设计,壁厚设计,零部件设计,压力试验核算,绘制施工图,校核,审核,结束,合格,合格,不合格,不合格,批准,2.机械设计程序,46,2.4 机械设计的基本要求,1.强度不发生破坏 如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。 2.刚度不发生过大变形 如塔体倾斜，塔盘下凹等。 3.稳定性不发生瘪塌或褶皱 如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽负瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。,47,4.耐久性保证使用寿命。一般化工设备设计使用寿命为1015年。大多取决于腐蚀情况，有些取决于疲劳、蠕变或振动。 5.密封性包括内漏