基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計計量罐的設計

1、畢業(yè)設計苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計計量罐設計phenyl phenol formaldehyde resin complete sets of equipment designthe design of the tank 班級 過程裝備與自動化 學生姓名 學號 指導教師 職稱副教授/高級工程師 導師單位 機電工程技術學院 論文提交日期 2013年11月30日 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計任務書課題名稱： 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計 計量罐的設計 課題性質： 工程設計類 系 名 稱： 機電工程系 專業(yè)： 過程裝備與自動化 班級： 過程裝備與自動化 指導教師： 學生姓名： 一選題意義及背景對于

2、目前的酚醛樹脂的生產和使用有可能因為甲醛處理不完全，影響生態(tài)環(huán)境，然而注意或加強治理，包括廢水處理和廢舊酚醛樹脂產品及其復合材料的循環(huán)利用，可使酚醛樹脂健康而快速發(fā)展。而對于今后有關酚醛樹脂的開發(fā)和研究工作，主要圍繞著增強、阻燃、低煙以及成型適用性方面開展，向功能化、精細化發(fā)展，各國科學家部以高附加值的酚醛樹脂材料為研究開發(fā)對象。而對于整個合成樹脂的裝置中計量的工作必不可少。2 畢業(yè)設計（論文）主要內容：生產合成樹脂生產裝置設計計量槽的結構設計三計劃進度：1.第一周：查閱資料，完成論文的緒論，完成初步方案論證2.第二周：完成計量槽筒體封頭壁厚及接管法蘭的選用3.第三周和第四周：完成計量槽基本結

3、構的設計制作4.第五周：查缺補漏，修改論文和圖紙，并提交畢業(yè)設計相關資料，準備答辯四畢業(yè)設計（論文）結束應提交的材料：.畢業(yè)設計（論文）報告.畢業(yè)設計論文評閱表和交叉評閱表.答辯評分表.論文真實性承諾及指導教師聲明.設計計算書.圖紙.其它相關資料指導教師 教研室主任 年 月 日 年 月 日論文真實性承諾及指導教師聲明學生論文真實性承諾本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，內容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術不端行為。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方

4、式標明。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學術不端行為，本人愿承擔本聲明的法律責任和一切后果。畢業(yè)生簽名： 日 期： 指導教師關于學生論文真實性審核的聲明本人鄭重聲明：已經對學生論文所涉及的內容進行嚴格審核，確定其內容均由學生在本人指導下取得，對他人論文及成果的引用已經明確注明，不存在抄襲等學術不端行為。指導教師簽名： 日 期： 19摘要摘 要計量罐是根據生產工藝和技術要求，取得檢測儀器得到的物料高低位差信號、通過信號放大自動控制物料進出口執(zhí)行部件（如泵、閥等），對物料進行有效的計量和控制的一類儲罐。在工業(yè)領域，隨著大多企業(yè)對于罐體的要求越來越多，所以儲罐的發(fā)展也更上一層樓。使得罐體呈現(xiàn)多樣化、實

5、用化。計量罐就是儲罐發(fā)展的重要基石。本文主要介紹了在固定的工作環(huán)境中對計量槽結構的設計方案。通過對計量槽的筒體封頭支座等零部件進行計算選型來使計量罐體適應當地的工作條件而達到計量罐所處的作用，能夠在工業(yè)領域得到廣泛的應用。關鍵詞：苯基苯酚樹脂 計量 工業(yè)領域 基石abstractmetering tank is according to the requirements of production process and technology, the acquisition of a material detection level instrument obtains the differ

6、ence signal, the signal amplification control the material inlet and outlet execution unit (such as pump, valve and so on), a kind of tank measurement and control to the material.in the industrial field, as most enterprises and more requirements for the body, so the tank development also strive for

7、further improvement. the tank has diversified, practical. metering tank is an important cornerstone of the development of the tank.this paper mainly introduces the fixed work environment design of the metering tank structure. the selection of metering tank was calculated to adapt to local conditions

8、 to achieve the function of metering tank through the metering tank cylinder head support and other components, can be widely used in the industrial field.keywords: phenyl phenol resin calculate industrial areas cornerstone目錄目錄第一章 緒論11.1 苯基苯酚甲醛樹脂簡介11.1.1 產品名稱介紹11.1.2 產品合成簡介11.1.3 產品中所需介質性質介紹11.1.4 產

9、品現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景展望11.2 計量罐11.2.1 計量罐簡介11.2.2 通用計量方法及原理21.2.3 計量罐結構型式21.2.4 罐體的國內外發(fā)展2第二章 計量槽結構材料的選擇確定4第三章 計量槽結構設計53.1 罐體的直徑計算53.2 罐體高度的計算53.3 圓筒厚度設計53.4 封頭厚度設計63.5 筒體和封頭的結構設計63.6 接管、法蘭的設計73.6.1 放空口(a)73.6.2 進料口(b)83.6.3 真空口(c)83.6.4 出料口(d)83.6.5 液位計口(e1-2)93.6.6 真空表口(f)93.6.7 備用口(g)93.7 支座設計103.7.1 支座類型的選用

10、103.7.2 支座制造與安裝要求113.8 液面計的設計選擇113.9 壓力計的設計選擇12第四章 開孔與補強設計13第五章 強度校核145.1筒體應力校核：145.2封頭應力校核：145.3水壓試驗應力校核145.4支座應力校核：14第六章 焊接結構設計156.1焊接結構設計的一般要求：156.2焊縫的布置：156.3焊接的方法：156.4.1 罐底的焊接順序166.4.2 罐頂的焊接順序166.4.3 罐壁的焊接順序16總結17致謝18參考文獻19苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計計量罐的設計第一章 緒論1.1 苯基苯酚甲醛樹脂簡介1.1.1 產品名稱介紹苯基苯酚甲醛樹脂產品外觀為淡黃色至紅棕

11、色粘稠液體或透明固體，能溶于乙醇。有熱塑性和熱固性兩種。目前以油溶性鄰苯基苯酚甲醛樹脂為主，能做出壽命長、而且對水和堿穩(wěn)定性能極好的清漆，這種清漆具有極強耐久性和耐候性，特別適用于潮濕寒冷和海上船只使用。尤其是船舶漆，具有極佳的耐久性，特別適用于海上船只。1.1.2 產品合成簡介苯基苯酚甲醛樹脂是以鄰苯基苯酚和甲醛為原料，經陰離子交換樹脂(或陽離子交換樹脂)催化縮合、過濾、蒸餾等過程制得產品，研制出一種新型催化法工藝路線。1.1.3 產品中所需介質性質介紹甲醛：一種無色，有強烈刺激性和窒息性氣味的氣體；分子式為ch2o，分子量為30.03。乙醇:結構簡式為c2h5oh，俗稱酒精，它在常溫、常壓

12、下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略帶刺激性。1.1.4 產品現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景展望我國在苯基苯酚甲醛樹脂方面沒有成熟的生產技術，僅檢索到以鄰苯基苯酚 和甲醛為原料的氫氧化鈉催化縮合工藝、以苯酚和甲醛為原料的氫氧化鈉及鹽酸催化縮合工藝，對于以苯基苯酚和甲醛為原料的無機酸、堿性陰離子交換樹脂、酸性陽離子交換樹脂催化縮合工藝末見報到。這次實驗，我們采用 naoh、hc1、h2so、堿性陰離子交換樹脂、酸性陽離子交換樹脂催化劑制備苯基苯酚甲醛樹脂。堿催化法生產 的苯基苯酚甲醛樹脂,帶有羥甲基為反應型樹脂，酸催化法生產的苯基苯酚甲醛樹脂，不帶有羥甲基,為非反應

13、型樹脂。苯基苯酚是重要的新型精細化工中間體。鄰苯基苯酚用途廣泛，主要用于合成樹脂、殺菌防腐劑、紡織印染助劑和表面活性劑等,對苯基苯酚主要用于涂料、熱敏信息染料和印染助劑等。國外多采用合成法生產鄰苯基苯酚，主要企業(yè)在日本、美國和德國。美國陶氏是最早廠家 ，主要采用氯苯為原料生產。德國拜耳公司主要采用環(huán)己酮為原料，經過二聚脫氧生產鄰苯基苯酚。國外現(xiàn)已開發(fā)出從環(huán)己酮一步催化法合成鄰苯基苯酚，時聯(lián)產對苯基苯酚的方法，該技術關鍵在于催化劑制備與選擇。目前世界苯基苯酚總年產能力約7000噸，主要生產廠家有美國陶氏公司、英國煤化工產品公司、德國拜耳公司和日本三光興產化學公司。 而苯基苯酚甲醛樹脂將來的前景發(fā)

14、展主要傾向于催化法的合成發(fā)展，包括高粘度苯基苯酚甲醛樹脂的固體酸催化合成及低粘度苯基苯酚甲醛樹脂的固體酸催化合成新工藝研究。據資料分析我國市場需求量約15002500哲年，目前遠遠不能滿足需求，隨著我國石油化工快速發(fā)展，應盡快利用環(huán)己酮一步法催化合成苯基苯酚技術進行商品化開發(fā)。1.2 計量罐1.2.1 計量罐簡介計量罐按計量介質分為液體計量、粉末顆粒固體計量兩大類。按計量精度等級分為普通計量、精確計量兩個等級。制造計量罐采用材料分類有；碳鋼、鋁、鈦、塑料、大容量計量罐采用碳鋼外殼十內襯防腐有色金屬板、碳鋼外殼十內襯塑、襯膠。結構有立式、臥式兩種型式。對于本生產流程中計量罐在其中的作用是舉足輕重

15、。一方面是流程最開始的部分，主要作用是對按一定比例的原料甲醛和乙醇進行工作。另一方面對于計量罐來說原料的進入需要充分考慮到介質對容器的影響及其完成計量工作之后的出處都是要充分做好準備。而且此次的設計環(huán)境設立在一個封閉的實驗室環(huán)境中，更需要各方面注意。1.2.2 通用計量方法及原理采用液位計、超聲波檢測儀、壓力測量儀等檢測儀器測量物料在容器中高低差，計算出物料儲存量，根據生產工藝和技術要求，取得檢測儀器得到的物料高低位差信號、通過信號放大自動控制物料進出口執(zhí)行部件（如泵、閥等），對物料進行有效的計量和控制。它的特點是結構簡單、操作方便、可實現(xiàn)自動化控制。適用于物料儲存、計量精度要求不高場合使用。

16、計量有定量檢測、和稱重檢測兩種計量方式。定量檢測計量：它是在普通計量方法和原理基礎上、通過對容器結構改進，最大限度地放大最終液體在測量管中的液位高底差而達到對物料高精度0.5%計量，它有兩種產品適用不同的場所使用，一種是每只計量罐只能計量一種容量如20升、50升、100升、500升、1000升等規(guī)格。適用人員對液體流量裝置、設備檢驗使用準確性，和生產工藝中定量不變的場合使用。另一種為了達到生產過程中需要改變定量數而改進的一種產品，它是通過對計量罐內部結構改造達到一只計量罐有幾種定量計量功能，適用于對液體高精度計量又經常變更容量的生產工藝和場合。稱重檢測計量：采用重力計量加注的方法，無需計算液體

17、重量，采用“托利多”稱重傳感器與稱重終端來實現(xiàn)液體與其他原料比例加料。為了精度被嚴格的檢,整個系統(tǒng)采用三菱或西門子plc控制，觸摸屏顯示操作,在計量時物料產生的波動被plc中運算后自動補償。系統(tǒng)計量精確度被控制在0.5%。1.2.3 計量罐結構型式計量罐結構型式分為：上下封頭立式、上封頭下錐底立式、平蓋下錐底立式、平底平蓋立式、雙封頭臥式、平頭封頭臥式計量罐。1.2.4 罐體的國內外發(fā)展壓力容器制造隨著技術的不斷成熟，應用的范圍也在隨之增長其發(fā)展也越來越快，它主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是壓力容器向大型化過渡，容器直徑和壁厚成倍增長；二是低合金高強度鋼的廣泛應用，大部分壓力容器均采用了各種級別的

18、低合金高強度鋼；三是焊接新工藝、新技術的廣泛應用，使得焊接質量進一步提高，從而提高了這些大型產品質量的可靠性。目前，壓力容器用材料的主要研究成果和技術進步表現(xiàn)在以下幾個方面：材料的高純凈度：冶金工業(yè)整體技術水平和裝備水平的提高，極大地提高了材料的純凈度，提高了壓力容器用材料的力學性能指標，提高了壓力容器的整體安全性；材料的介質適應性：針對各種腐蝕性介質和操作情況，已研究開發(fā)出超級不銹鋼、雙相鋼、特種合金等金屬材料，使之適合各種應用條件，給容器設計者以更多選擇的空間，為長期安全生產提供了保證；材料的應用界限：針對高溫蠕變、回火脆化、低溫脆斷所進行的研究，準確地給出材料的適用范圍。中國是壓力容器的

19、生產大國，目前生產的目的主要是滿足國內的需求。隨著我國加入wto和國民經濟持續(xù)高速發(fā)展，壓力容器制造業(yè)今后也必然會有一個很大的發(fā)展，只有認清發(fā)展趨勢，才能把握住自己的發(fā)展方向，才會使壓力容器制造業(yè)有更好的發(fā)展。第二章 計量槽結構材料的選擇確定第二章 計量槽結構材料的選擇確定筒體封頭材料：根據此次中式裝置反應的工作條件和環(huán)境為實驗室且根據文獻2故可取其材料為不銹鋼0cr18ni9。其在常溫下的許用應力t=137mpa，筒體內徑為600mm,高度為700mm；封頭根據文獻2表2-3知取封頭的直邊高度h支座材料：根據jb/t47312,支座選用材料為0cr18ni9。法蘭材料：由于法蘭必須具有足夠大

20、的強度和剛度，以滿足連接的條件，使之能夠密封良好，也可使用不銹鋼16mn。接管材料：接管要求焊接性能好且耐腐性好。選16mn制作各型號接管。苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計計量罐的設計第三章 計量槽結構設計3.1 罐體的直徑計算已知通體容積v=0.03m3,求該罐體直徑。由于計量苯基苯酚甲醛樹脂合成過程中的甲醛、乙醇混合溶液呈常溫狀態(tài)，故裝料系數應取0.85，故而盡可能提高設備的利用率，因此罐體體積v與實際操作容積v的關系可表為：v0=v=0.850.03=0.0255m3對于液液物料，高徑比h/di為11.3，故可選取h/di=1.2,則故將計算結果圓整至公稱直徑標準系列可選取筒體直徑di=60

21、0mm。3.2 罐體高度的計算由上文已知di=600mm,則查標準jb/t4746-2002可知該標準橢圓形封頭的曲面高度hi=150mm,封頭容積vk =0.0352m3,則：故筒體長度圓整為h=700mm。于是h/di=700/600=1.2,基本復核結果符合原定范圍。3.3 圓筒厚度設計在工作溫度為常溫的條件下，查文獻3中表2-9常用容器鋼板（管）許用應力表按設計溫度25，取得t=137mpa。表2-11得鋼板厚度負偏差為0.3；表2-10取焊縫系數為=1，因材料為不銹鋼故取c2=0且因其設計壓力取負壓值故按外壓薄壁圓筒計算壁厚且只要滿足筒體外壓小于或等于筒體內壓即可滿足工藝條件。1)因

22、為工作條件需要對容器進行抽真空，即取計算外壓力pc =0.1mpa。設罐體名義厚度n =4mm，則：e=n-c=n-(c1+c2)=4-0.3=3.7mm d0=di+2n=600+8=608mm 計算長度 l=l+2hi（1/3）+2h=700+100+50=850mm 則l/d=1.398 d0/e =164.320 2)根據文獻3圖3-5(外壓或軸向受壓圓筒幾何參數計算圖)知：l/d與d0/e在圖上交點處對應的值a為0.0045。3)讀圖3-8得系數b=60mpa,則： 4)由ppc ，故假定壁厚符合要求；若通過試驗壓力下的應力校核，可確定壁厚為4mm。注:銘牌及銘牌座設在筒體上500m

23、m居中見裝備圖。3.4 封頭厚度設計壓力容器封頭分為凸形封頭、錐殼、變徑段、平蓋及緊縮口等，其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和球冠形封頭。而橢圓形封頭應用最為廣泛。橢圓形封頭是由半個橢球面和短圓筒組成，直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。設計結合文獻2，取封頭公稱直徑dn=di=600mm，選用標準橢圓形封頭，即長短軸比值為2，由文獻2中 表2-3得封頭曲面深度為150mm，直邊高度取25mm。1)設罐體名義厚度n =4mm，則 e=n- c =3.7mm h0=hi+n=154mm 2)d0/2h0=608/308=2，查文獻3

24、得k1=0.9，計算得：r0=k1d0=0.9x608=547.2mm r0/e=547.2/3.7=147.89 3) 根據文獻4表3-14計算系數a得： 4)由文獻2中圖3-8得系數b=20,由式3-15知： 5)由ppc且接近pc,故橢圓形封頭壁厚為4mm，符合設計要求。 3.5 筒體和封頭的結構設計由筒體的結構為長圓柱形，具體見厚度設計。需要指出的是筒體材料性能對裝置的影響，由于外壓圓筒有因剛度不夠造成的失穩(wěn)和強度不夠造成的破壞，可見對外壓筒體強度和剛度要求至高，所以校核期間應特別注意。而對于橢圓形長短軸之比為2，即di/2hi=2，得hi=di/4=150mm。封頭查文獻2中表2-3

25、、圖2-1可知橢圓形封頭內表面積、容積，質量，見表3-1和圖3-1。由：v=/4dil0+2v封（取裝料系數為0.85）， 則：v/0.85=/4dil0+2v封即： 算得l0=0.77mm,圓整后取為l0=1mm。表3-1 封頭尺寸表公稱直徑 di/mm曲面高度 hi/mm 直邊高度 h/mm內表面積a f/ 容積 v/ 質量 kg60015025 0.436 0.0352 14圖3-1 橢圓形封頭(未按尺寸標注)3.6 接管、法蘭的設計本次設計的裝置中在計量槽的罐體上分別設置了放空口、進料口、真空口、出料口、液位計口、真空表口和一個備用口。以上接管材料皆為低合金鋼管16mn。其各管口方位見

26、圖3-4-1。根據文獻9表3-32接管伸出長度除真空表口皆為100mm；表3.2.2確定法蘭密封面除真空表口連接面形式為內螺紋外其余均采用rf（突面密封）。且可確定六個法蘭類型皆為板式平焊法蘭。其詳細參數見圖3-4-2，法蘭各參數整理根據hgt_20583-2011_鋼制化工容器結構設計規(guī)定如表3-4。 圖3-4-1 管口方位圖圖3-4-2 板式平焊法蘭(未按尺寸標注)公稱通徑dn管子外徑 a連接尺寸法蘭厚度c法蘭內徑b坡口寬度b法蘭理論重量kg法蘭管徑d 螺栓孔中心圓直徑k螺栓孔直徑l 螺栓、螺柱數量n螺紋th20259065114m1014260.6253210075114m1014330

27、.73表3-4 pn0.6mpa（6bar）板式平焊鋼制管法蘭3.6.1 放空口(a)由于根據工藝要求所定，需開公稱直徑dn=25mm的放空口，故可根據鋼制管法蘭，基礎（hg 20592-2009）表1-1公稱尺寸和鋼管外徑選用32x3.5的無縫鋼管。1)確定放空口公稱直徑為25mm,查文獻4得其接管尺寸為32x3.5mm。2)由接管尺寸為32x3.5選取法蘭a、已知32x3.5接管法蘭公稱直徑為25mm,即dn=25mm；b、根據接管材料為16mn和設計溫度t=25，按照設計壓力不得高于對應工作溫度下最高無沖擊工作壓力的原則，查文獻5得16mn最高無沖擊壓力0.25mpa,確定管法蘭公稱壓力

28、pn=0.25mpa；c、根據pn=0.25mpa，dn=25mm，查文獻3表4-6確定法蘭類型為板式平焊法蘭，突面密封面；表4-14確定墊片為石棉橡膠墊片，表4-15和4-16確定螺栓為a2-50，螺母為i型六角螺母；d、查標準hg20593-1997知法蘭結構尺寸。綜上所知：hg20593-1997 法蘭 pl 20-0.25 rf 16mn。3.6.2 進料口(b)由于根據工藝要求所定，需開公稱直徑dn=25mm的進料口，故可根據鋼制管法蘭，基礎（hg 20592-2009）表1-1公稱尺寸和鋼管外徑選用32x3.5的無縫鋼管。1)確定進料口公稱直徑為25mm,查文獻4得其接管尺寸為32

29、x3.5mm。2)由接管尺寸為32x3.5選取法蘭a、已知32x3.5接管法蘭公稱直徑為25mm,即dn=25mm；b、根據接管材料為16mn和設計溫度t=25，按照設計壓力不得高于對應工作溫度下最高無沖擊工作壓力的原則，查文獻5得16mn最高無沖擊壓力0.25mpa,確定管法蘭公稱壓力pn=0.25mpa；c、根據pn=0.25mpa，dn=25mm，查文獻3表4-6確定法蘭類型為板式平焊法蘭，突面密封面；表4-14確定墊片為石棉橡膠墊片，表4-15和4-16確定螺栓為a2-50，螺母為i型六角螺母；d、查標準hg20593-1997知法蘭結構尺寸。綜上所知：hg20593-1997 法蘭

30、pl 20-0.25 rf 16mn。3.6.3 真空口(c)由于根據工藝要求所定，需開公稱直徑dn=25mm的真空口，故可根據鋼制管法蘭，基礎（hg 20592-2009）表1-1公稱尺寸和鋼管外徑選用32x3.5的無縫鋼管。1)確定真空口公稱直徑為25mm,查文獻4得其接管尺寸為32x3.5mm。2)由接管尺寸為32x3.5選取法蘭a、已知32x3.5接管法蘭公稱直徑為25mm,即dn=25mm；b、根據接管材料為16mn和設計溫度t=25，按照設計壓力不得高于對應工作溫度下最高無沖擊工作壓力的原則，查文獻5得16mn最高無沖擊壓力0.25mpa,確定管法蘭公稱壓力pn=0.25mpa；c

31、、根據pn=0.25mpa，dn=25mm，查文獻3表4-6確定法蘭類型為板式平焊法蘭，突面密封面；表4-14確定墊片為乙丙橡膠墊片，表4-15和4-16確定螺栓為a2-50，螺母為i型六角螺母；d、查標準hg20593-1997知法蘭結構尺寸。綜上所知：hg20593-1997 法蘭 pl 20-0.25 rf 16mn。3.6.4 出料口(d)由于根據工藝要求所定，需開公稱直徑dn=25mm的出料口，故可根據鋼制管法蘭，基礎（hg 20592-2009）表1-1公稱尺寸和鋼管外徑選用32x3.5的無縫鋼管。1)確定出料口公稱直徑為25mm,查文獻4得其接管尺寸為32x3.5mm。2)由接管

32、尺寸為32x3.5選取法蘭a、已知32x3.5接管法蘭公稱直徑為25mm,即dn=25mm；b、根據接管材料為16mn和設計溫度t=25，按照設計壓力不得高于對應工作溫度下最高無沖擊工作壓力的原則，查文獻5得16mn最高無沖擊壓力0.25mpa,確定管法蘭公稱壓力pn=0.25mpa；c、根據pn=0.25mpa，dn=25mm，查文獻3表4-6確定法蘭類型為板式平焊法蘭，突面密封面；表4-14確定墊片為石棉橡膠墊片，表4-15和4-16確定螺栓為a2-50，螺母為i型六角螺母；d、查標準hg20593-1997知法蘭結構尺寸。綜上所知：hg20593-1997 法蘭 pl 20-0.25 r

33、f 16mn。3.6.5 液位計口(e1-2)由于根據工藝要求所定，需開兩個公稱直徑dn=20mm的液位計口，故可根據鋼制管法蘭，基礎（hg 20592-2009）表1-1公稱尺寸和鋼管外徑選用25x2.5的無縫鋼管。1)確定液位計口公稱直徑為20mm,查文獻4得其接管尺寸為25x2.5mm。2)由接管尺寸為25x2.5選取法蘭a、已知25x2.5接管法蘭公稱直徑為20mm,即dn=20mm；b、根據接管材料為16mn和設計溫度t=25，按照設計壓力不得高于對應工作溫度下最高無沖擊工作壓力的原則，查文獻5得16mn最高無沖擊壓力0.25mpa,確定管法蘭公稱壓力pn=0.25mpa；c、根據p

34、n=0.6mpa，dn=20mm，查文獻3表4-6確定法蘭類型為板式平焊法蘭，突面密封面；表4-14確定墊片為乙丙橡膠墊片，表4-15和4-16確定螺栓為a2-50，螺母為i型六角螺母；d、查標準hg20593-1997知法蘭結構尺寸。綜上所知：hg20593-1997 法蘭 pl 20-0.25 rf 16mn。3.6.6 真空表口(f)1)選用z-50z軸向無邊型真空壓力表（精確度為正負2.5）；2)確定出料口公稱直徑為20mm,查文獻6得表口以內螺紋連接尺寸標準為m20x1.5mm，伸出長度為50mm。3.6.7 備用口(g)由于根據工藝要求所定，需開公稱直徑dn=25mm的備用口，故可

35、根據鋼制管法蘭，基礎（hg 20592-2009）表1-1公稱尺寸和鋼管外徑選用32x3.5的無縫鋼管。1)確定備用口公稱直徑為25mm,查文獻4得其接管尺寸為32x3.5mm。2)由接管尺寸為32x3.5選取法蘭a、已知32x3.5接管法蘭公稱直徑為25mm,即dn=25mm；b、根據接管材料為16mn和設計溫度t=25，按照設計壓力不得高于對應工作溫度下最高無沖擊工作壓力的原則，查文獻5得16mn最高無沖擊壓力0.25mpa,確定管法蘭公稱壓力pn=0.25mpa；c、根據pn=0.25mpa，dn=25mm，查文獻3表4-6確定法蘭類型為板式平焊法蘭，突面密封面；表4-14確定墊片為乙丙

36、橡膠墊片，表4-15和4-16確定螺栓為a2-50，螺母為i型六角螺母；d、查標準hg20593-1997知法蘭結構尺寸。綜上所知：hg20593-1997 法蘭 pl 20-0.25 rf 16mn。3.7 支座設計3.7.1 支座類型的選用立式容器有耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座等四種。因其公稱直徑dn=600mm，故可采用腿式支座。根據腿式支座標準jb/t4712.2-2007進行結構和尺寸的定位。根據標準可確定腿式支座中支柱選用角鋼制作，因角鋼可與容器的圓筒容易吻合，焊組裝容易些，并選用an型帶有墊板的樣式。其標記為：jb/t4712.2-2007，支腿 an-600-4。支

37、腿各部分參數如表3-7所示，結構如圖示3-7所示：表3-7 an型腿式支座參數表支座號允許載荷（在h高度下）q0/kn適用公稱直徑dn/mm支腿數量殼體最大切線距l(xiāng)max/mm最大支撐高度hmax/mm尺寸/mm角鋼支柱h2焊縫長度 hf 底板 蓋板 規(guī)格 bbd長度 lh邊長 b厚度 b邊長 c2106003300080080801094596511512020190137003500 附表一墊板 地腳螺栓 支腿質量/kg寬度ap長度ax厚度a孔徑db規(guī)格中心圓支柱底板蓋板總質量（不含墊板）參數d直徑db230180取筒體一致24m20 563d0=d+211.22.30.814.3 665

38、圖3-7 an型腿式支座結構示圖3.7.2 支座制造與安裝要求（1）支座應平直，且無凹坑和損傷等明顯的缺陷，支柱直線度允許誤差長度lh/1000。（2）焊接采用電弧焊，所有的角焊縫尺寸均等于較薄件厚度，且為連續(xù)焊。焊縫表面不得有裂紋、弧坑和夾渣等缺陷。（3）支柱或墊板組焊時，凡被覆蓋的殼體焊縫應先進行無損檢測。有熱處理要求的容器，墊板與容器殼體的焊接應在熱處理之前。墊板與殼體的焊接應在熱處理之前進行。墊板與殼體的焊接在最低處留10mm不焊。（4）各支腿底板應在同一水平線上，其最高與最低相差不得超過3mm。（5）支腿與容器焊接后，應于容器中心軸線平行，其允許誤差小于h/500，且不得大于2mm。

39、3.8 液面計的設計選擇液面計其類型大體上可分為四類，有玻璃板液面計、玻璃管液面計、浮子液面計和浮標液面計。而應用最多的即是玻璃板液面計。液面計的選用標準：a、根據工作條件和環(huán)境條件，選擇玻璃板液面計。（hg/t21592-1995）b、考慮到計量罐內液位高度變化，用一只液面計不能滿足要求，故需選用兩只液面計e1、e2。c、玻璃管液面計尺寸如表3-8。 表3-8 液面計標準 型號公稱壓力使用溫度 結構特征 標準號結構形式液面計主體材料d0.6mpa0-250不保溫型0cr18ni9hg/t21592-1993d、液面計結構布局示意圖3.9 壓力計的設計選擇壓力表的選用應根據使用要求，針對具體情

40、況做具體分析。在滿足工藝要求的前提下.應本著節(jié)約的原則全面綜合地考慮，一般應考慮以下幾個方面的問題:儀表類型的選用儀表類型的選用必須滿足工藝生產的要求。例如是否需要遠傳、自動記錄或報警;被側介質的性質(如被測介質的溫度高低、粘度大小、腐蝕性、臟污程度、是否易燃易爆等)是否對儀表提出特殊要求，現(xiàn)場環(huán)境條件(如濕度、溫度、磁場強度、振動等)對儀表類型的要求等。因此根據工藝要求正確地選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產的重要前提。(2)儀表測量范圍的確定為了保證彈性元件能在彈性變形的安全范圍內可靠地工作，在選擇壓力表量程時，必須根據被側壓力的大小和壓力變化的快慢，留有足夠的余地，因此，壓力表的上

41、限值應該高于工藝生產中可能的最大壓力值。根據“化工自控設計技術規(guī)定”，在測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的2/3;測量脈動壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的1/2;測量高壓時，最大工作壓力不應超過測量上限值的3/5。一般被測壓力的最小值應不低于儀表測上限值的1/3。從而保證儀表的輸出量與輸入量之間的線性關系，提高儀表測量結果的精確度和靈敏度。(3)考慮到原料甲醛具有腐蝕性介質，結合文獻7故應選用不銹鋼膜片壓力計，其技術指標：精度等級：（0.6）公稱直徑 測量范圍：00.6mpa。第四章 開孔與補強設計考慮到容器開孔后承載面積減小使整體強度削弱，同時由于開孔使器壁材料的連續(xù)性

42、被破壞，在開孔處產生較大的附加應力，結果使開孔附近產生較大的附加應力，出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，故若容器需要進行開孔補強應綜合考慮，采取合理的補強措施。工程中采用的補強方法有補強圈補強、厚壁接管補強及整體鍛件補強。設計中常采用補強圈補強，此種補強方法在中低壓容器中應用較多，補強圈貼焊在殼體和接管連接處并以全焊透將外部補強件與接管、殼體相焊接。為了便于檢驗焊接情況，在補強圈上開有小螺紋孔，以便焊后通壓縮空氣看有無不緊密之處，補強圈的結構如圖4-1所示。圖4-1 補強圈結構 根據文獻2中規(guī)定的可不另行補強的最大開孔直徑，滿足無需開孔的四個條件即：(1)設計壓力小于或等于2.5mpa；(2)兩相鄰開孔中心的

43、間距（對曲面間距以弧長計算）應不小于兩孔直徑之和的兩倍；(3)接管外徑小于或等于89；(4)接管最小壁厚滿足表4-1要求表4-1 不另行補強的接管外徑及其最小厚度/mm接管公稱外徑253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0故綜上所述，本設計中所有接管因滿足以上四個條件故無需考慮開孔補強。第五章 強度校核第五章 強度校核5.1筒體應力校核：因內壓圓筒的設計壓力為-0.1mpa的負壓，即pc=0.1mpa的內壓。按外壓穩(wěn)定設計的壁厚一定能滿足內壓設計要求，即可不再作內壓設計校核。5.2封頭應力校核：因內壓圓筒的設計壓力為-0.1mpa的負壓，即pc=0.1mpa的內壓。按

44、外壓穩(wěn)定設計的壁厚一定能滿足內壓設計要求，即可不再作內壓設計校核。5.3水壓試驗應力校核常溫下，水的壓縮系數比氣體小的多，且來源豐富，是常用的介質。(1)按以下公式確定水壓試驗壓力pt為：故由上式得0.125作為水壓試驗的壓力，可取為0.3mpa。(2)水壓試驗壓力校核：(3)查文獻8（不銹鋼熱扎鋼板屈服強度統(tǒng)計表）得厚度4mm的0cr 18ni9的屈服極限為205mpa 常溫水壓試驗時的許用應力為：0.9s=0.9205=184.5mpa，故t甲，水壓試驗充滿罐體,取水=1000kg/m3即m3=水v=353kgm4-附件質量：接管法蘭質量總和約取10kg。綜上所述：m=m1+2m2+m3+

45、m4=597.6+28+353+20=988.6kg(2)取3個支座，即n=3，故：每個鞍座只承受3.2kn負荷，由標準jb/t4712.2-2007得在允許載荷（在h高度下）q0=10kn，因3x3.2=9.6kn10kn故校核成功。苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計計量罐的設計第六章 焊接結構設計6.1焊接結構設計的一般要求：(1)合理選材 在滿足使用結構性能要求的前提下，盡量選用焊接性能好、價格便宜的材料，如低碳鋼、低合金鋼對于各種焊接方法都具有優(yōu)良的焊接性，是焊接結構最常用的材料。普通熱軋鋼材比冷軋剛材便宜，在滿足結構使用性能情況下，應優(yōu)先選擇熱軋鋼材。鎮(zhèn)靜鋼比沸騰鋼含雜質少，焊接不易產生氣

46、孔、裂紋等工藝缺陷，重要結構（如低溫下承受動載荷、沖擊載荷的結構）應優(yōu)先選擇鎮(zhèn)靜鋼。設計中應盡量可能不用或少用貴重金屬材料，根據結構各部位的工作條件和性能要求，選配最適宜的材料。盡可能利用型材、鍛件和沖壓件代替板材拼焊。對于本次設計的工作環(huán)境為實驗室故選用了奧氏體不銹鋼進行焊接具體見6.3。(2)保證焊接結構具有足夠的強度、鋼度以及適應于實際運行工作條件下的其他性能要求（如高溫、低溫、壓力、腐蝕、沖擊和磨蝕等），并在結構有效期限內穩(wěn)定。(3)應使焊接接頭的變形和應力減至最小，避免產生過大的應力集中現(xiàn)象。(4)合理選擇焊接方案 在滿足焊接質量的前提下，盡量選用工藝簡便、成本低的焊接方法（如手弧焊

47、、co2電弧焊和氣焊等）。注意采用焊接新技術、新工藝。(5)應使焊接施工和焊后熱處理易于進行，保證施工質量。盡量減少焊接工作量和輔助工作量（如坡口的加工處理、夾具的設計制造的等）。(6)焊接接頭處應便于進行質量檢測，以保證結構的安全可靠。6.2焊縫的布置：根據文獻10確定罐壁焊縫的布置：根據板長條件設計縱焊縫的數量，2條環(huán)焊縫，為減少焊接影響和變形，相鄰兩壁板的縱向焊接接頭應相互錯開，錯開的最小距離應大于下層壁板厚度的5倍，且不得小于100mm。罐壁縱向接頭應采用全焊透的對接形式，環(huán)向接頭均應采用全熔透的對接形式。頂部包邊角鋼與最上一圈罐壁板間可采用搭接接頭連接。罐底的焊縫布置：罐底的中幅板大

48、部分是用整塊鋼板拼接而成。四周與罐壁圈相連接的一圈為邊緣板。中幅板鋼板與鋼板之間絕大部分是搭接焊縫，只是直接處在罐底圈板下的一部分為對接焊縫，邊緣板與壁板之間為t形接頭，里外圈都為環(huán)焊縫。其中短焊縫之間要錯開200300mm。罐頂的焊縫布置：罐頂由中心板和扇形板組成，可用一塊鋼板切成。每一塊扇形由兩塊鋼板焊成縱焊縫，扇形板與扇形板之間也是縱焊縫，扇形板與中心板之間焊成環(huán)焊縫，與邊緣板之間也是環(huán)焊縫焊接。6.3焊接的方法：生產中常用的方法是手工電弧焊、氬弧焊和埋弧自動焊。co2氣體保護焊，因合金元素氧化燒損和增碳，一般不宜采用。(1)手工電弧焊 手工電弧焊是奧氏體不銹鋼中應用最多的焊接方法，一般

49、用直流弧焊機，并用反接。焊接電流一般比碳鋼小20%左右。手工電弧焊應注意選用焊條。奧氏體不銹鋼焊條有堿性低氫型藥皮和鈦鈣型酸型藥皮兩種。前者抗裂性良好，但工藝性差，電弧不穩(wěn)定，飛濺多，脫渣性不好，焊波較粗糙，對腐蝕不利。相反，后者工藝性好，焊波平滑，利于腐蝕，但抗裂性差。實際生產中大多著眼于工藝性，因此大都采用鈦鈣型酸型焊條。(2)埋弧自動焊 奧氏體不銹鋼的埋弧焊，一般用于6mm以上厚度鋼板焊接。故不適合本次設計。其生產效率高，勞動條件好，但易產生弧坑熱裂紋，對腐蝕不利，對于埋弧焊焊劑的選擇需注意防止熱裂紋的產生。(3)氬弧焊 目前氬弧焊已廣泛應用于不銹鋼焊接，其優(yōu)點也是熔池保護好，焊縫質量可靠。電弧熱量集中，焊件變形小。 表6-3 焊接材料選用表焊接方法焊條/焊絲焊劑埋弧焊h0cr21ni10hj260手工電弧焊e308-16a102注：本設計中采用手工電弧焊，采用鈦鈣型酸性焊條。6.4焊接的順序確定：在壓力容器簡體結構中，不允許環(huán)縫和縱縫呈十字形相交的焊縫。必須將相鄰倆焊縫錯開。這樣大型的拼版構件可以看成由若干t字形對接焊縫焊接而成。6.4.1 罐底的焊接順序1)邊緣板與罐壁的焊接，順序是先焊邊緣板上的對接焊縫，再焊接邊緣板與罐