石油存储罐压力容器设计(共34页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目录毕业设计任务书.开题报告.评阅教师评语.答辩会议记录 中文摘要外文摘要精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1 1 前言前言随着的发展，液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。然而,由于液化石油气具有易燃易爆的特性,与空气混合能形成爆炸性混合物.遇热和明火有燃烧爆炸的危险。因此，液化石油气的储存安全性、可靠性、实用性、经济性就自然被作为设计液化石油气

2、储罐的基本考虑因素。本次设计的50立方米液化石油气储罐常用于乡镇的液化石油气加气站储存液化石油气，对于生产生活具有重要意义。本次设计中综合考虑经济性、实用性、安全可靠性等。各项设计参数都参考了行业使用标准或国家标准，这样使设计有章可循，并考虑结构方面的要求，合理进行设计。其设计包括了液化石油气储罐的工艺设计、机械设计、壁厚设计、人孔的开孔及补强、安全阀、液面计等部件的选型，对应的接管、法兰、垫片等选取，支座的选型，焊接头的设计等。通过这些时间的学习，现在储罐的发展趋势为：（1）大型化 通过大量大型储罐的设计、建造和使用发现,采用大容量油罐储油具有节省钢材、减少占地面积、方便操作管理、减少油罐附

3、件及管线长度和节省投资等优点 （2）新型材料的应用油罐的大型化而产生的主要问题之一就是对材料的要求更高。为了避免底层罐壁过厚带来的整体热处理问题和解决焊接问题,对于大型油罐的设计,均采用高强度钢。大型油罐一般采用屈服强490MPa 级的钢材。武钢联合有关单位自主研制的WH610D2 钢板不仅具有高强度、高韧性,而且具有优良的焊接性能,尤其是能够适用于大线能量焊接工艺条件 对于公称容积小于100立方的液化石油气储罐，目前国内研究已趋向于成熟，因此，这次的设计相对于其他小型储罐的设计没有太大的区别。安全性和经济性作为设计的两大准则。 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2 2 选题背景选题背

4、景 题目来源：随着我国经济社会的全面发展,能源行业亦面临着巨大的发展空间。中国的能源结构中，煤炭占据着很大的比例，石油液化气作为一种较清洁能源，现在正被广泛地使用。但是液化石油气具有遇明火易燃易爆的危险性和一定的毒，随之而来的问题就是液化石油气的储存问，液化石油气的储罐要求非常严格。因此，液化石油气储罐的设计对于日常生活和石油天然气行业的发展就显得尤为重要。尤其是在安全性何方或防爆方面。液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形石油液化气贮罐,因为圆筒形石油液化气贮罐具有加工制造安装简单, 安装费用

5、少等优点。卧式圆柱形石油液化气贮罐应用也极为广泛。由于它具有承受较高的正压和负压的能力，有利于减少油品的蒸发损耗，也减少了发生火灾的危险性。本课题的目的：本课题所设计的储罐公称容积为 50 立方米，属于小型储罐，这种小型储罐应用也极为广泛。由于它具有承受较高的正压和负压的能力，有利于减少油品的蒸发损耗，也减少了发生火灾的危险性。它可在机械，一成批制造，然后运往工地安装，便于搬运和拆迁，机动性较好。缺点是容量一般较小，用的数量多，占地面积大。它适用于小型分配油库、农村油库、城市加油站、部队野战油库或企业附属油库。在大型油库中也用来作为附属油罐使用，如放空罐和计量罐等。本课题所设计的液化石油气储罐

6、对于日常生活生产具有重要意义。3 3 方案论证方案论证 根据本次设计的储罐容量为 50 立方米，而且使用地点问湖北荆州，设此储罐在液化石油气加气站使用。此储罐容量小于 100 立方米，根据经验，选用卧式储罐；根据液化石油气大体的成分，初步计算出液化石油气的设计压力为 1.9MP 左右，故根据化工工艺设计手册（下）常用设备系列，Pc4MP,承受内压的容器，常采用卧式椭圆形封头容器。优点：便于成批制造，然后运往工地安装，便于搬运和拆迁，机动性较好；而且避免了立式储罐过高引起人们恐慌。缺点：容量一般较小，用的数量多，占地面积大。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4 4 工艺设计工艺设计 4.

7、14.1 液化石油气参数的确定液化石油气参数的确定液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。取其大致比例如下：表表 1 1 液化石油气成分液化石油气成分组成成分异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔各成分百分比0.012.2549.323.4821.963.791.190.02对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下：表表 2 2 各温度下各组分的饱和蒸汽压各温度下各组分的饱和蒸汽压饱和蒸汽压力，MPa温度，异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔-2501.30.20.060.040.0250.0070-2001.380.270.0750.0480.030.0

8、090002.3550.4660.1530.1020.0340.02402003.7210.8330.2940.2050.0760.058050071.7440.670.50.20.160.00114.24.2 设计温度设计温度 根据本设计工艺要求，使用地点为荆州市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-2048，介质为易燃易爆的气体。从表中我们可以明显看出,温度从50降到-25时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。所以，取最高设计温度t=50，最精选优

9、质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业低设计温度t=25。根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50为设计温度。4.34.3 设计压力设计压力该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此，不需要设保温层。根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如表：表表 3 3 各成分在相应温度下的饱和蒸汽压各成分在相应温度下的饱和蒸汽压饱和蒸气分压, MPa温度, 异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戍烷正戍烷乙烯-2500.0290.09460.0140.00880.000950.0-2000.0310.1270.01

10、760.01050.001140.0000.0530.22040.03590.02240.001290.02000.0840.3940.0690.0450.002880.0006305000.1580.08250.15730.10980.007580.00190有上述分压可计算再设计温度 t=50时，总的高和蒸汽压力P=0.01%0+2.25%7+47.3%1.744+23.48%0.67+ （1）iniipy81=21.96%0.5+3.79%0.2+1.19%0.16+0.02%0.0011=1.25901 MPa 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业因为：P异丁烷（0.2）P液化气

11、(1.25901)P丙烷（1.947）当液化石油气在 50时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在 50时的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，则取 50时丙烷的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。对于设置有安全泄放装置的储罐，设计压力应为 1.051.1 倍的最高工作压力。所以有 Pc=1.11.744 =1.92MPa。4.44.4 设计储量设计储量参考相关资料，石油液化气密度一般为 500-600Kg/m3，取石油液化气的密度为 580Kg/m3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为： W=Vt=0.950580=26.1t （2） 5 5 机械设计机械设计5.15.1 初步选型：初步选型：对于承受内压，且设

12、计压力 Pc=2.1417MPa50m 计封2D33公称容积误差小于百分之五 且比较接近，所以结构设计合理。50.1323500.3%5%50e精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业6 6 壁厚设计壁厚设计6.16.1 各项参数各项参数（1）设计温度 T=50。（2）差得液化石油气的密度约为 580Kg/m3,设计压力 P=1.92MPa，液体静压力，由计算可知液体静压力可以2LP =gh=5809.82.7=1534.68Pa5%P=9.6 10 Pa水忽略不计。（3）材料选择：根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-2048，最高工作压力等条件。根据 GB150-1

13、998 表 4-1，选用筒体材料为低合金钢 16MnR（钢材标准为 GB6654）t=185MPa。选用 16MnR 为筒体材料，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大（8mm）的压力容器。（4）腐蚀裕量 C2：查腐蚀数据手册 ，Q345R 耐天然气腐蚀，其这里取，若设计寿命为 20 年，则腐蚀余量取为aK0.1mm/yaK =0.1mm/y。2aC =BK =20 0.1=2mm（5）焊缝系数：根据压力容器安全技术监察规程规定，液化石油气储罐应视为第三类压力容器，筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝，且 100%无损探伤，所以。1.0（7）液柱静压力：根据设计为卧式储罐，所以储存液体最

14、大高度 h maxD=2600mm。P静（max）=gh maxgD=5809.82.3=14.05Kpa 可以忽略不记。3max614.05 10/100%0.56%5%2.1417 10cPP静（7）许用应力：假设钢板厚度在 1635mm 之间，查表 3.1 得。50 =185aMP表表 5 5 16351635 钢板许用应力钢板许用应力在下列温度（）下的许用应力（MPa）2010016MnR185185精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业（8）钢板负偏差 C1：对于低碳钢和低合金钢，需满足腐蚀裕度 C21mm，取 C2=2mm查标准 HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定

15、表 7-1 知，钢板厚度负偏差 C1=0.25mm。而当钢材的厚度负偏差不大于 0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取 C1=0，C=C1+C2=2+0 =2。6.26.2 筒体壁厚设计计算筒体壁厚设计计算6.2.16.2.1 壁厚计算壁厚计算根据 GB150，初选厚度为 625mm，最低冲击试验温度为-20，热轧处理。 （6）2.14172600=16.02mm2 -2 185 0.92.1417citcPDP d=+C2=16.02+2=18.0mm ， n=d+C1=16.51+0=16.51mm圆整后取名义厚度 n=18mm ，t没有变化，故取名义厚度 18m

16、m 合适。式中：筒体的计算厚度，mm；计算压力，MPa；cP焊接接头系数；筒体的内直径，mm；iD设计温度下筒体材料的许用应力，MPa； t，1.92cPMPa12600iD 185tMPa6.2.2 筒体水压试验校核对于 Q345R 材料，试验时水温应高于 5，其常温许用应力和在试验压力下的2 citcPDP 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业许用应力，屈服点，卧置试压。内压容器液压试验压 =163atMPy=325Mpa力规定为： （7）50TP =max1.25P / P+0.1 =max1.25 1.92+0.1 =2.4MPa，1. 92 式中：试验压力，；TPaMP设计压力

17、，；PaMP容器元件材料在试验温度下的许用应力，； MPa容器元件材料在设计温度下的许用应力，； tMPa不计-6LiP =Dg=2.69800 100.02548MPa5%P水，故可忽略 应力校核时应计入液柱静压，由于压力试验时容器承受的试验压力高于TP其设计压力，因此在压力试验时应按式（3-3）对试验压力下容器壳体的周向应力P进行校核。T （8）()2TieTeP D式中： 试验压力下的筒壁周向薄膜应力，；TaMP 试验压力，；TPMPa 圆筒内直径，；iDmm 圆筒的有效厚度，；emm水压试验下的筒壁周向薄膜应力圆筒的有效厚度 (9) 12180216enCCmm精选优质文档-倾情为你奉

18、上专心-专注-专业 所以筒体壁厚满足水压试验时的强度要求。 6.36.3 封头壁厚设计与强度校核封头壁厚设计与强度校核6.3.16.3.1 封头计算封头计算 厚度按下列公式计算： (10) 2 0.5citcKPDP 式中：系数，对标准椭圆形封头；K1K 封头的计算厚度，mm；设计压力，MPa；cP焊接接头系数；封头的内直径，mm；iD设计温度下筒体材料的许用应力，MPa； t将数据， 带入（10）式，1.92cPMPa12600iD 同理，选取 C2=2 mm ，C1=0 mm 。 n=+C1+C2=13.53+2+0=15.53mm 取名义厚度为 n=18mm，跟筒体一样，选择厚度为 18

19、mm 的 16MnR 材料合适。()2.4(260016)196.20.922 160.9325292.5TieTseP DMPaMPa1 1.92260015.532 0.52 185 1.00.5 1.92citcKPDmmP 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业6.3.2 封头最小壁厚校核：封头最小壁厚校核：因为： (11) 182160.15%3.9eniCDmm因此选择名义厚度为 20mm 的封头厚度满足要求。6.3.36.3.3 设计温度下的应力校核设计温度下的应力校核在设计温度下根据公式可得： （12）()1.92(260016)22 16159.6 185cietetP

20、DttMPaMPa满足要求7 7 开孔补强和人孔的设计开孔补强和人孔的设计7.1 人孔设计选型人孔设计选型图图 2 2 水平吊盖人孔水平吊盖人孔查压力容器与化工设备实用手册 ，因筒体长度 85009000mm，只需开一个人孔，可选水平吊盖人孔。由使用地为荆州市室外，确定人孔的公称直径 DN=500mm，精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业以方便工作人员的进入检修。配套法兰与上面的法兰类型相同，根据 HG/T 21518-2005回转盖带颈对焊法兰人孔 ，查表 3-1，由 PN=2.5MPa 选用凹凸面的密封形式MFM，8.8 级 35CrMoA 等长双头螺柱连接。其明细见下表 6表表 6

21、 6 人孔法兰形式表（参照回转盖带颈对焊法兰）人孔法兰形式表（参照回转盖带颈对焊法兰） 图图 3 3 回回转盖带颈转盖带颈对焊法兰对焊法兰人孔人孔7.27.2 人孔补强计算人孔补强计算7.2.17.2.1 人孔选型人孔选型对筒体：， =185atMP10.35Cmm22Cmm密封面形式公称压力公称直径dwsdD1D1H2Hb1b2bABL0d螺柱数量螺母数量凹凸面2.5MPa50053012500730660270134485455405200300302040精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业根据公称压力 PN2.5MPa，公称直径 DN500mm，选择回转不锈钢人孔，密封面型式 F

22、M，尺寸为，接管材质为 20 号钢管。530 12mm对接管，按 GB/150 标准，则t =185atMP =185atMP110%10% 121.2tntCmm 121.223.2ttCCCmm min,1min1,11 ttrtf开孔直径接管计算厚度 （13）225302 1223.2512.4ottddCmm接管有效厚度 （14）103.26.8etnttCmm开孔所需要的补强面积 22(1)512.4 168198.4etrAdfmm（15） 有效补强范围确定如下有效补强宽度 （16）22(1)512.4 168198.4etrAdfmm外侧有效补强高度 （17）1min,300mi

23、n 512.4 12,30078.41nthd内侧有效补强高度 2min,00nthd1.92(5302 12)2.642 2 185 1.01.92ittPdmmP 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业在有效补强范围以内，壳体的多余补强面积为 （18） 1()()2()(1)eeterABdf 2512.4(1613.53)1265.63mm在有效补强范围以内，接管的多余补强面积为 （19） 21222 ()2()ettrettrAhfhCf2278.41 (122.64)1467.84mm在有效补强范围内，焊缝面积为（焊缝腰高取较薄板222312144Amm 的厚度） 。在有效补强范

24、围内，总有效补强面积 （20）21231265.63 1467.841442877.47eAAAAmm因为 222877.478198.4eAmmAmm所以开孔后需要补强。7.2.2 补强圈的计算与选型补强圈的计算与选型补强圈的计算如下：补强圈材料选用与壳体相同材料，即 16MnR应该增加的补强面积 按JB/T 4736-2002 补强圈 标准中 C 型 15坡口，时，补强圈500NDmm外径，所以所需要的补强圈的厚度284Dmm28198.42877.475320.93eeAAAmm精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 （21）425320.9315.65840-500oAmmDd 考

25、虑到腐蚀裕量和钢板厚度负偏差，取补强圈的名义厚度。补强圈20ncmm标记为： 50020Q345RNDC/4736JB T图图 4 4 补强圈示意图补强圈示意图8 8 安全阀和液面计选型安全阀和液面计选型8.18.1 安全阀的选型与校核安全阀的选型与校核8.1.18.1.1 安全阀的选型安全阀的选型液化石油气储罐的设计压力在 1.6MP 以上，属于第三类压力容器，必须设置安全阀。安全阀的选型时，首先要根据安全阀的排放压力进行初步选型，再根据设备超压所需的最大泄放量应小于所选安全阀的最大泄放量为标准进一步校核。50时液化石油气的饱和蒸汽压最高为 1.744MPa(表压)，安全阀的排放压力： （2

26、2） 1.744 1.10.12.02()dPMPa绝对选择型号为 A42Y-16C 的弹簧式全启封闭型安全阀，密封面材料为硬质合金，阀体为碳钢，公称压力为 2.5MPa（25kg/cm2） 。按我国压力容器安全技术监察规程规定，液化石油气储罐的安全泄放量用下式计算：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 （23）50.822.55 10 F AGq 式中： 液化石油气储罐的安全泄放量，kg/h；G 在泄放状态下液化气体的汽化潜热，kJ/kg；q系数，对于容器在地面上时，=1；FF容器的受热面积，m2；A （24）2(0.3)2700+19282000.32700+192)77.56ooA

27、D LDm（）（对封头为椭圆形的卧式容器安装在地面上，无喷淋装置，查有关手册可得排放状态，液化石油气的汽化潜热为，系数。将数据带入公式可得427.1kJ / kgq 1F 储罐的安全泄放量为： （25）50.8250.822.55 102.55 101 77.562115.99/427.1FAGkg hq 安全阀额定排量可按下式计算： （26）doMGCP A XZT式中：安全阀的额定排量，kg/h；G安全阀的排放压力（绝对） ，MPa；dP安全阀的排气温度，K；T介质的分子量，；M/g mol安全阀的排气面积，；oA2mm气体的特性系数；X精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业已知丙烷的

28、绝热指数，则其特性系数为1.13k （27） 11.13 111.13 12239.48()39.481.13 ()25.0511.13 1kkXkk全启式安全阀的公称直径与流道直径如下表 4.3 所示。可得的全100DN启式安全阀（PN2.5） ，流道直径为。所以安全阀的流道面积为：80odmm （28）22211805026.5544ooAdmm表表 7 7 全启式安全阀的公称直径与流道直径表全启式安全阀的公称直径与流道直径表公称直径（mm）202532405080100150PN1.6,2.5,6.42025325065100PN10202532405080PN16,321520全启式P

29、N1.6,2.5,4.0,6.416202532406580PN1612流道直径mm微启式3214查有关数据可得液化石油气的临界压力；临界温度4.26()cPMPa绝对；饱和蒸汽压为 1.92的液化石油气，其饱和温度约排放370cTKMPa327(54)K状态的液化石油气，其对比压；对比温度rP/1.92/ 4.260.45cP P。查表得液化石油气在此条件下的压缩系数为。r/327 / 3700.884cTP P0.75Z 液化石油气的分子量约为。44.1M 将上述数据带入以下公式，得安全阀的额定排量为： （29）44.10.75 1.925026.5525.05323 0.7378414.

30、4/doMGCP A XZTkg h比较安全阀的排量与容器的安全泄放量可知：安全阀设定泄放量和额定泄放量，选择，DN100，PN2.5，型号 A42Y-16 启封78414.4/2115.99/Gkg hGkg h闭型的弹簧式全安全阀符合要求。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图图 5 5 安全阀示意图安全阀示意图8.1.28.1.2 安全阀法兰的确定安全阀法兰的确定查 HG510658 知安全阀进口法兰的型号为凹凸面对焊法兰，其尺寸如下：表表 8 8 安全阀法兰规格型号安全阀法兰规格型号公称直径管子法兰重量双头螺栓橡胶石棉垫DNdHDD1D2D4D6bh凸面凹面数量直径/长度外径内径

31、厚度10010823019016214915024627.256.538M167514910828.28.2 液面计的选型液面计的选型根据容器的工作温度为-20480C,设计压力为 Pc=1.92MP，密度为 580kg/m3，查化工容器及设备设计简明手册玻璃管液面计适用于工作压力小于 1.6MP；选精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业择磁性液面计：测量范围 300-10000mm,工作压力：（高压性）=4.0MP, 介质温度：（标准型）-200C-1500C，。故选择磁性液面计3450/kg m25图图 6 6 磁性液面计磁性液面计精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业9 9 接管

32、，法兰，垫片和螺栓的选择接管，法兰，垫片和螺栓的选择9.19.1、接管和法兰、接管和法兰图图 7 7 筒体整体、接管、人孔分布图筒体整体、接管、人孔分布图液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。根据压力容器与化工设备实用手册PN=2.5MPa 时，可选接管公称通径DN=80mm。根据设计压力 PN=1.9184MPa，查 HG/T 20592-97钢制管法兰表 4-4，选用PN2.5MPa 带颈平焊法兰（SO） ，由介质特性和使用工况，查密封面型式的选用，表3.0.2。选择密封面型式为突面（RF） ，压力等级为 1.

33、04.0MPa，接管法兰材料选用16MnR。根据各接管公称通径，查表 4-4 得各法兰的尺寸。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图图 8 8 带颈平焊钢制管法兰带颈平焊钢制管法兰表表 9 9 法兰尺寸法兰尺寸连接尺寸法兰内径B1名称公称通径DN钢管外径B法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓Th法兰厚度C法兰高度H法兰颈B 系列坡口宽度b液位计口3238140 100188M16183060395放气管8089200 160188M162440118916安全阀口100 108100 160188M162440118916排污口8089200 160188M16244

34、0118916液相出口8089200 160188M162440118916液相进口8089200 160188M162440118916压力表口202510575144M12162645264温度计口202510575144M12162645264接管外径的选用以 B 国内沿用系列（公制管）为准，对于公称压力 0.25PN25MPa 的接管，查压力容器与化工设备实用手册普通无缝钢管，选材料为 16MnR。对应的管子尺寸如精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业下如表：表表 1010 管子尺寸管子尺寸名称公称直径管子外径数量管口伸出量管子壁厚伸长量质量（kg）液位计管323821003.50

35、.447放气管8089115041.26安全阀100108115041.26排污口8089115041.26液相出口8089115041.26液相进口8089115041.26压力表口2025115030.244温度计口2025110030.244精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业9.29.2 垫片的选择垫片的选择查钢制管法兰、垫片、紧固件 ，表 4.0.2-3 凹凸面法兰用 MFM 型垫片尺寸，根据设计压力为 Pc=1.9184MPa，采用金属包覆垫片，选择法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封） 。金属材料为纯铝板 L3，标准为 GB/T 3880，最高工作温度200，最大硬度 40

36、HB。填充材料为非石棉纤维橡胶板，代号为 NAS，最高工作温度为 290。得对应垫片尺寸如下：图图 9 9 垫片垫片表表 1111 垫片尺寸垫片尺寸管口名称公称直径DN(mm)内径D1(mm)外径D2(mm)厚度(mm)液位计口3261.5823放气管801201423人孔5005305753安全阀801201423排污口801201423液相出口801201423液相进口801201423气相管2045.5613压力表口2045.5613温度计口2045.5613精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业9.39.3 螺栓（螺柱）的选择螺栓（螺柱）的选择 根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷，

37、选择合适的螺柱材料。计算螺栓直径与个数，按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。选择螺栓材料为 Q345。查钢制管法兰、垫片、紧固件中表附录，得螺柱的长度和平垫圈尺寸：图图 1010 双头螺柱双头螺柱图图 3 3 螺母螺母表表 1212 螺栓及垫片尺寸螺栓及垫片尺寸紧固件用平垫圈 mm管口名称公称直径螺纹螺柱长d1d2h液位计管32M168517303放气管80M1610017303安全阀80M1610017303精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业排污口80M1610017303液相出口80M1610017303液相回流管80M1610017303液相进口80M1610017303气相管80M1

38、610017303压力表口20M127513242.5温度计口20M127513242.51010 鞍座选型和结构设计鞍座选型和结构设计10.110.1 鞍座选型鞍座选型常用卧式容器支座形式主要有鞍式支座,圈座和支腿三种。鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。鞍式支座适用于较重的大设备，由一块鞍形板、两块支撑板、一块底板及一块竖板组成。支撑板焊于鞍形板和底板之间，竖板被焊接在它们的一侧，底板搁在地基上，并用地脚螺栓加以固定。卧式设备一般用两个鞍式支座支承，当设备过长，超过两个支座允许的支承范围的，应增加支座数目。双鞍座中一个支座为固定支座，另一个鞍座为滑动支座。所以本次设计选择鞍式支座。根据工作

39、温度为-2048，按 JB/T 4731-2005 表 5-1 选择鞍座材料为 16MnR，使用温度为-20250，许用应力为sa= 170MPa。估算鞍座的负荷：计算储罐总重量 m=m1+2m2+m3+m4 (30)其中：m1 为筒体质量：对于 16MnR 普通碳素钢，取 =7.85103kg/m3精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 m1=DL (31) =2.68.51810-37.85103=9805.3722kg m2为单个封头的质量：查标准 JB/T 4746-2002 钢制压力容器用封头中标B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知 m2=1064.2kg m3为充液质量：液化石

40、油气水故 m3（max）=水V=1000V (32) =1000（/42.628.5+22.5131）=50168.72kg m4为附件质量：选取人孔后，查得人孔质量为 331 kg，其他接管质量总和估为 400 kg。综上述：总质量 m=m1+2m2+m3+m4=9805.3722+21064.2+50168.72 +400=45593.845kg 62502.4922kg (33) 每个鞍座承受的重量为 G/2=mg/2=62502.49229.8/2=306.2 kN (34)由此查 JB 4712.1-2007 容器支座。选取轻型，焊制 A，包角为 120，有垫板的鞍座.，筋板数为 6

41、。查 JB 4712.1-2007 表 3 得鞍座尺寸如表 5，示意图如下图：表表 1313 鞍座支座结构尺寸鞍座支座结构尺寸公称直径DN2600腹板210b4500允许载荷Q/kN440 l3295410鞍座高度h250筋板b2268垫板e120精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业l11800b3290螺栓间距l21640b130038螺孔/孔长D/l20/40底板114弧长3030重量kg298图图 4 4 鞍座鞍座10.210.2 鞍座位置的确定鞍座位置的确定因为当外伸长度 A=0.207L 时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度

42、，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸 A 不超过 0.2L 值，为此中国现行标准 JB 4731 钢制卧式容器规定 A0.2L=0.2（L+2h） ，A 最大不超过 0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。由标准椭圆封头 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 (35)22()iDHh有 h=H-Di / 4=690-2600/4=40mm故 A0.2(L+2h)=0.2(8500+240)=1716mm由于接管比较多，所以固定支座位于储罐接管较多的左端。此外，由于封头的抗弯刚度

43、大于圆筒的抗弯刚度，故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB 4731 还规定当满足 A0.2L 时，最好使 A0.5R m（Rm=Ri+n/2） ，即 Rm=1716+18/2=1725mm 。A0.5Rm =0.51716=858 mm ,取 A=860 mm 综上述：A=860 mm （A 为封头切线至封头焊缝间距离，L 为筒体和两封头直边段的总长）注：接管和法兰按最大重量的选取。注：接管和法兰按最大重量的选取。1111 焊接接头的设计焊接接头的设计11.111.1 筒体和封头的焊接：筒体和封头的焊接： b=0

44、2 p=236 2060 70采用 Y 型对接焊接头和手工电弧焊，综合考虑材料选用 16MnR焊条类型：E5018 铁粉低氢钾型图图 5 5 Y Y 型坡口型坡口精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业11.211.2 接管与筒体的焊接：接管与筒体的焊接： b=2+0.5 p=2+0.5 0014551Ht1kt2k(8)cc 3k0.7(8)cc 图图 6 6 带补强圈焊接接头结构带补强圈焊接接头结构1212 主要参数汇总表主要参数汇总表表表 1414 储罐各项参数储罐各项参数钢制卧式容器设计人杨雪静计算条件简图设计压力 P1.92MP设计温度500C筒体材料名称16MnR(正火)封头材料

45、名称16MnR(热轧)封头类型椭圆形筒体内径2600mm筒体长度8500mm筒体名义厚度18mm筒体厚度附加量 C2mm筒体焊接头系数1封头名义厚度18mm筒体质量9805.3722kg封头质量1064.2kg精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业封头厚度附加量2mm鞍座材料名称16MnR鞍座宽度500mm鞍座包角1200C鞍座高度 H250mm支座形心至封头切线距离A860mm支座垫板名义厚度14mm储罐底壁坡度0.010.0213 总结压力容器的用途十分广泛。它是在、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、 、 、密封元件、开孔和接管、支座等六

46、大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和。近两个星期的液化石油气储罐设计，可以说是对自己综合知识、能力的挑战。从刚开始设计时的蒙头苍蝇到如今的灵活运用。在设计期间我锻炼了很多，也收获了很多！首先，通过液化石油气储罐的设计，我全面综合的了解了液化石油气的组成成分和各参数的确定。其次，通过大量相关资料和书籍的参考，我对液化石油气储罐的设计过程有了初步的了解。着手开始设计

47、的那段时间确实比较痛苦，感觉无从下手。正所谓万事开头难，通过与同学们的讨论，我找到了一种绝处逢生的感觉，有了头绪和思路之后设计就显得水到渠成了。不管是筒体、封头、鞍座、法兰、接管还是螺栓螺柱，每一种结构的设计都需要有相关工具书作指导和标准的参考，设计起来的工作量很大。不过我在设计过程中也找了很多快乐，和大家讨论时的积极劲儿，这让我设计起来非常有动力。我按精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业着设计的时间安排一步一步的完成设计。到画草图和 CAD 制图时我们又迎来了新的挑战，这次 CAD 的制图，让我们的 CAD 制图技术得到了很大提高。总之，这次的设计让我们收获的不只是知识，同时也是各种能

48、力的提升与锻炼。参考文献参考文献1 国家质量技术监督局.GB150钢制压力容器 ，中国标准出版社，20112 国家质量技术监督局.压力容器安全技术监察规程 ，中国劳动社会保障出版社，19993 国家经济贸易委员会.中华人民共和国行业标准 JB/T 4736-2002钢制压力容器用封头.昆明：云南科技出版社，20024 国家经济贸易委员会.中华人民共和国行业标准 JB/T 4746-2002补强圈.昆明：云南科技出版社，20025 潘红良，郝俊文 过程设备机械设计M上海：华东理工大学出版社，20066 樊元三 液化石油气储罐的设计要点及安全性论证J煤气与热力，1994，14(4)：24-257

49、上海华蓬防爆科技有限公司中国标准化JAQ 3001-2005 汽车加油（气）站、轻质燃油和液化石油气汽车罐车用阻隔防爆储罐技术技术要求（一） ，2008 (10)：78-798 刑志祥,蒋军成天然气工业J 16MnR 钢容器在高温(火灾)条件下的力学响应 ，2003，23(5)：3-59 赵琦化工设计J 浅谈大型低温液化石油气储罐设计方案的选择 ，2003，41(3)：43-4410侯庆华，钟书明J. 油气田地面工程J液化石油气储罐设计中应注意的几个问题，2006，25(12)：3511余国琮主编.化工机械工程手册M.北京，2003 上卷第 11 篇12郑津洋 董其伍 桑芝富 主编 过程设备设

50、计M.北京,2010 11712513贺匡国主编化工容器及设备简明设计手册M.北京，2002 64472014曲文海编压力容器与化工设备实用用手册M.北京，2000，17020015中华人名共和国国家改革和发展委员会.JB/T 4712.14712.4-2007. 容器支座S.200716国家经济贸易委员会.GB/T 4746-2002.钢制压力容器用封头.S.200217陈国理主编.压力容器及化工设备.第二版.广州：华南理工大学出版社，199418丁伯明,蔡仁良编著.压力容器设计原理及工程应用M.北京：化学工业出版社，1994精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业19中华人民共和国工业和