甲醇儲(chǔ)罐的課程設(shè)計(jì)

1、學(xué)院0誠(chéng)為i課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 工藝參數(shù):課題：甲醇貯罐的機(jī)械設(shè)計(jì)最高使用溫度：T=50C公稱(chēng)直徑：DN=2200mm筒體長(zhǎng)度（不含封頭）：Lo=3819mm 十內(nèi)容：1. 筒體材料的選擇2. 罐的結(jié)構(gòu)尺寸3. 罐的制造施工4. 零部件型號(hào)及位置5. 相關(guān)校核計(jì)算 設(shè)計(jì)人： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間：1目錄1010118一、材料及結(jié)構(gòu)選擇 1材料的選擇2結(jié)構(gòu)的選擇2.1封頭的選擇2.2人孔的選擇2.3法蘭的選擇2.4液面計(jì)的選擇2.5鞍式支座的選擇 二、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容 設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力的確定 1.1設(shè)計(jì)溫度的確定 1.2貯罐長(zhǎng)度以及內(nèi)徑確定.1.3設(shè)計(jì)壓力的確定 罐體壁厚設(shè)計(jì)封頭厚度設(shè)計(jì) 3.1

2、計(jì)算封頭厚度3.2校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) .選配工藝接管.7.1堿液進(jìn)料管7.2堿液出料管7.3 排污管.7.4液面計(jì)接管7.5放空管接口管7.6安全閥接口管 總裝置配圖9991010參考文獻(xiàn)1112鞍座設(shè)計(jì)64.1罐體質(zhì)量m64.2 圭寸頭質(zhì)量 m274.3甲醇質(zhì)量mi74.4 附件質(zhì)量 m474.5 貯罐總質(zhì)量8人孔設(shè)計(jì)84、材料及結(jié)構(gòu)選擇1材料的選擇甲醇的物理化學(xué)性質(zhì)化學(xué)名稱(chēng)：甲醇，別名：甲基醇、木醇、木精分子式CH 3OH ,分子量32.04 ,有類(lèi)似乙醇?xì)馕兜臒o(wú)色透明，易揮發(fā)性液體, 密度（20C） 0.7913g/mL,熔點(diǎn)為一97.8 C,沸點(diǎn)為64.65 C。甲

3、醇是一種無(wú)色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，略有酒精氣味。甲醇是最常用的有機(jī)溶劑之一, 與水互溶且體積縮小，能與甲醇乙酸等多種有機(jī)溶劑互溶，甲醇為有毒化工產(chǎn)品, 用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，主要用于精細(xì)化工、塑料等領(lǐng)域, 用來(lái)制造甲醛。醋酸、甲氨、硫酸等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料 之一。儲(chǔ)罐可選用一般鋼材，但由于壓力較大，可以考慮Q245R Q345R這兩種鋼材。如果純粹從技術(shù)角度看，可用 Q245R類(lèi)的低碳鋼板，16Mn鋼板的價(jià)格雖比Q245R貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià)，Q345R鋼板較為經(jīng)濟(jì)，所許用應(yīng)力/MPa以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封

4、頭的材料。室溫強(qiáng)度指標(biāo)鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度/mmR/MPa Rei/M Pa 1636500325185185正火36 60490315181 1812結(jié)構(gòu)的選擇2.1封頭的選擇從受力與制造方面分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是 目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。 平板封頭因直徑厚度都較大，加工與焊 接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來(lái)看：球形封頭用材最少，比橢圓封頭 節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓 圭寸頭最為合理。2.2人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空

5、間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)，法蘭，蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。選用時(shí) 應(yīng)綜合考慮公稱(chēng)壓力，公稱(chēng)直徑，工作溫度以及人，手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸多方 面的因素。人孔的類(lèi)型很多，選擇使用上有很大的靈活性。公稱(chēng)壓力為2.5 MPa公稱(chēng)直徑為450mm, H為250mm勺水平吊蓋對(duì)焊法蘭人孔。2.3法蘭的選擇法蘭連接的主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠，強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是不能快速拆 卸，制造成本較高。壓力容器的法蘭分平焊法蘭和對(duì)焊法蘭。 法蘭設(shè)計(jì)的優(yōu)化原 則是：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近許用應(yīng)力值， 即結(jié)構(gòu)材料在各個(gè)方向的強(qiáng) 度都得到充分的發(fā)揮。2.4液面計(jì)的選擇液面計(jì)是用以指示容器內(nèi)

6、物料液面的裝置， 其類(lèi)型大體上可以分為四類(lèi)：有 玻璃板液面計(jì)，玻璃管液面計(jì)，浮子液面計(jì)和浮標(biāo)液面計(jì)。在中低壓容器中常用 前兩種。玻璃板液面計(jì)有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度在0-250攝氏度。玻璃管液面計(jì)適用于工作壓力小于1.6MPa,介質(zhì)溫度在0-250攝氏度情況下。玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均適用于物料沒(méi)有結(jié)晶等堵塞固體的場(chǎng)合。板式5 液面計(jì)承壓能力強(qiáng)但比較笨重，成本較高。2.5鞍式支座的選擇鞍式支座是應(yīng)用較為廣泛的一種臥式支座。從應(yīng)力分析來(lái)看，理論上支座數(shù) 目越多越好。但實(shí)際上，臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成雙支座， 這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)過(guò)多 時(shí)，各支撐平面的影響均會(huì)影響支座反力的分布， 因而采用

7、多支座不僅體現(xiàn)不出 理論上的優(yōu)越性反而會(huì)造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來(lái) 不利影響。在此選擇輕型的鞍式雙支座，一個(gè) S型，一個(gè)F型。、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容1設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力的確定1.1設(shè)計(jì)溫度的確定選擇設(shè)計(jì)溫度t=50 C1.2貯罐長(zhǎng)度以及內(nèi)徑確定貯罐內(nèi)徑Di=2400mn長(zhǎng)度L=5000mm1.3設(shè)計(jì)壓力的確定設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì) 載荷，其值不得低于工作壓力。液柱靜壓力 P1=p g h=1.84 X 103X 9.8 X 5=0.09016 MPa查飽和蒸汽壓P2=0.0555 MPa工作壓力 Pw= F0 + P2 = 0.101

8、+ 0.0555 = 0.1565 MPa設(shè)計(jì)壓力 P=1.1 Pw = 0.17215 MPa計(jì)算壓力 Pc=0.17215+0.09016=0.26231 MPa2罐體壁厚設(shè)計(jì)壁厚S公式:PcD2 tPc本貯罐50C時(shí)甲醇飽和蒸氣壓為 0.0555 MPa,貯罐上需要安裝安全閥，故取 Pc = 0.26231 MPa Di = 2400 mm t = 189MPaRi = 345 MPa = 1.0（雙面焊對(duì)接接頭，100 %無(wú)損檢測(cè)）0.2623124002 189 1 0.262311. 7mm取腐蝕裕量C2 = 2 mmC21.7 23.7 mm取鋼板厚度的負(fù)偏差 C = 0.3 m

9、mS d+C=3.7+0.3=4 mm圓整后取名義厚度S n=4mm3封頭厚度設(shè)計(jì)3.1計(jì)算封頭厚度封頭厚度S公式:PCD2 t 0.5 Pc于是1. 70.262312400218910.50.26231C=G+C2=2.3 mmS +C=2.3+1.7=4 mm圓整后取名義厚度S n=4mm3.2校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式PT DT270. 9ReL式中P t=1.25P=1.25 X 0.26231=0.33 MPaS e= S n C=4 2.3=1.7 mm恵=345 MPa0.3324001.7則T廠方233.1MPa而 0.9 ReL0. 91345310.5 MPa因?yàn)?

10、T 0. 9ReL，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠4鞍座設(shè)計(jì)叫 + m3 + m4貯罐總質(zhì)量式中m1罐體質(zhì)量m 2封頭質(zhì)量m 3甲醇質(zhì)量m 4附件質(zhì)量m = m, +4.1罐體質(zhì)量m1DN=2400 mmS n=4 mm的筒節(jié)，質(zhì)量為 qi=236.4 Kg/mm1= q 1L=1181.8 Kg4.2封頭質(zhì)量m2DN=2400 mm S n=4 mm直邊高度 h = 40 mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，mi = 150.9 Kgm 2 = 2 m 21 =301.8 Kg4.3甲醇質(zhì)量m3V = V 封 +V 筒=19.54 m 3甲醇密度0.7913g/mL，則m=15461.46 Kg水密度為1000

11、Kg/m3m 3= 19540 Kg所以m取水壓試驗(yàn)滿水質(zhì)量4.4附件質(zhì)量m4m=500 Kg4.5貯罐總質(zhì)量m3 + m41181 . 821523mg301 . 819540500Kg21523 . 69. 81105.6 kN每個(gè)鞍座只承受105.6 kN負(fù)荷查表得，可以選用輕型帶墊板，包角為120的鞍座，即JB/T 4712.1 2007鞍座 A2400-FJB/T 4712.1 2007鞍座 A2400-S表3.3 A型鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸(mm)腹底板板筋板墊板螺栓連接尺寸公稱(chēng)允許鞍座直徑載荷高度螺螺孔間距孔紋長(zhǎng)DN/kNh11b198213b2b39 弧長(zhǎng)b49e12dM12400447

12、250172024014102652082908 280050010100152024M20405人孔設(shè)計(jì)根據(jù)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度、最高工作壓力、材質(zhì)、介質(zhì)及使用求等條件，選用公稱(chēng)壓力為2.5MPa的水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔(HG/T21524 2005),人孔公稱(chēng)直徑選定為450mm采用榫槽面密封面(TG型)和石棉橡膠墊片。表3.2人孔PN2.5 DN450明細(xì)表件號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱(chēng)數(shù) 量材料尺寸/mm1筒節(jié)1Q345RdWXS=480 XI2，H1=3202HG/T 20592-2009法蘭116Mn ()3HG/T 20592-2009墊片1石棉橡膠板5 =3代號(hào) A?G)4HG/T 20592-2

13、009法蘭蓋1Q345Rb1=39， b2=445GB/T 5782-2000螺柱2035M33X2 X756GB/T 6170-2000螺母4025M337吊環(huán)1Q235-A. F8轉(zhuǎn)臂1Q235-A. Fd0=369墊圈201100HV10GB/T 6170-2000螺母M2024級(jí)11吊鉤1Q235-A. F12環(huán)1Q235-A. F13無(wú)縫鋼管12014支承板1Q345R6人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)人孔開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為 Q345R根據(jù)JB/T 4736 2002，確定補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑 D1=484mm外徑D2=760mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為20mm7選配工藝接管7.1堿液進(jìn)料管進(jìn)料管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)部并將

14、管的一端切成45C，為的是避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)以減少磨蝕和腐蝕。為了在短時(shí)間內(nèi)將物料注滿容器。采用57mm 3-5mm的無(wú)縫鋼管。配用具有突面密封的帶頸對(duì)焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：HG20595法蘭 WN50-2.5 RF 20。接管長(zhǎng)500mm不需補(bǔ)強(qiáng) 。7.2堿液出料管在化工生產(chǎn)中，需要將液體介質(zhì)運(yùn)送到與容器平行的或較高的設(shè)備中去，并且獲得純凈無(wú)雜質(zhì)的物料。故采用可拆的壓出管25mm 3mm，將它用法蘭固定在接口管 57mm 3.5mm內(nèi)。罐體的接口管法蘭采用 HG20595法蘭WN32-2.5 RF 20。與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與 HG20595法蘭 WN32-

15、2.5 RF20相同,但其內(nèi)徑為25mm液氨壓出管的端部法蘭采用 HG20595法蘭WN20-2.5 RF 20。這些小管都不必補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐2.6m。7.3排污管貯罐右端最底部安設(shè)一個(gè)排污管，管子規(guī)格：57mm 3.5mm，管端焊有一與截止閥J41W-16相配的管法蘭 HG20595法蘭 WN50-2.5 RF 20。7.4液面計(jì)接管本貯罐采用透光式玻璃板液面計(jì) AT 2.5-W-1450V兩支。與液面計(jì)相配的接管尺寸為14mm 3mm，管法蘭為HG20595法蘭WN10-2.5 RF 20。7.5放空管接口管為了在注入液體時(shí)，將容器內(nèi)的空氣排到罐體外以便能順利快速地注入，需安設(shè)一放空

16、管。采用 38mm 3.5mm無(wú)縫鋼管，法蘭為HG20595法蘭WN32-2.5RF 20。7.6安全閥接口管安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。 本貯罐選用38mm 3.5mm的無(wú)縫鋼管，法蘭為HG20595法蘭WN32-2.5 RF 20。各接管的長(zhǎng)度都是 200mm8總裝置配圖貯罐的總裝配圖見(jiàn)附頁(yè)，各零部件的名稱(chēng)，規(guī)格、尺寸、材料等見(jiàn)明細(xì)表。 貯罐技術(shù)要求：本設(shè)計(jì)按 GB 150-1998鋼制壓力容器進(jìn)行制造，試驗(yàn)和 驗(yàn)收；焊接材料、對(duì)接焊接接頭形式及尺寸可按 GB 985-80中規(guī)定（設(shè)計(jì)焊接接 頭系數(shù)取1.0）；焊接采用電弧焊，焊條牌號(hào)E4303；殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無(wú)損探傷檢 查，探傷長(zhǎng)度為100% ;設(shè)