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天福化工甲醇壓力儲罐設計前言本設計時依據(jù)壓力容器的設計標準、參考壓力容器相關著作、查閱關于壓力容器研究的國內(nèi)外文文獻對甲醇壓力儲罐進行設計，包括容器材料選材、結構設計、強度校核、安全裝置的選擇等，在設計中設計的參數(shù)都正確參考行業(yè)使用標準或國家標準，力求讓設計有章可循。設計時綜合考慮環(huán)境條件，介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，針對天福化工廠的甲醇儲罐工作條件提供的原始數(shù)據(jù)完成設計，預期設計的甲醇壓力儲罐能滿足該化工廠安全生產(chǎn)的要求，并期望能給天福化工加強一個安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的壓力容器儲存系統(tǒng)建立提供一定的借鑒作用。并且通過此次設計提高獨立完成設計工作能力，加深對化工企業(yè)的安全運行、壓力容器罐各部分的設計的相關知識的掌握。最后能完整提交開題報告、設計說明書、設計壓力儲罐總體結構圖和封頭、法蘭、接管的細節(jié)圖。

1.設計概況本章重點介紹了化工廠的企業(yè)概況，包括企業(yè)的生產(chǎn)情況、特點、儲存介質(zhì)性質(zhì)、危害；壓力容器介紹，包括壓力容器的定義、分類、結構、工作參數(shù)等；根據(jù)工作參數(shù)，即壓力容器的工作溫度，工作壓力和相關依據(jù)進行壓力容器的選型；進行計算并確定設計壓力。1.1天?；て髽I(yè)簡介貴州天福化工有限責任公司位于貴州省福泉市，該公司利用了貴州的煤炭資源已發(fā)展成為世界領先的現(xiàn)代化大型煤化工企業(yè)，并率先運用引進，消化，最終吸收得戰(zhàn)略路線。自主創(chuàng)新了“煤焦摻燒”，為了轉變貴州省的資源優(yōu)勢找到了一種新的發(fā)展之路。該公司可以說是磷和煤化工的耦合模型。公司堅持走創(chuàng)新的動力，加強基礎，智能制造，綠色發(fā)展，逐步推進的三步戰(zhàn)略，即實現(xiàn)轉型發(fā)展，實現(xiàn)規(guī)模發(fā)展，實現(xiàn)資本運作，規(guī)劃“雙輪”（綠色能源+高端材料）帶動發(fā)展模式，最終為客戶創(chuàng)造價值。企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品有合成氨(NH3)，產(chǎn)能30萬噸/年質(zhì)量，達到國標《GB536-88》優(yōu)等品；二甲醚(C2H6O)產(chǎn)能15萬噸/年，符合GB25035-2010國家標準；精甲醇(CH4O)產(chǎn)能20萬噸/年，符合GB338-2011國家標準；液體二氧化碳(CO2)產(chǎn)能5萬噸/年符合工業(yè)；GB/T6052-201國標；液硫產(chǎn)能約1.8萬噸符合GB/T2449-2-2015；硫酸銨產(chǎn)能4萬噸/年；粉煤灰在國際、國內(nèi)都未予認定。甲醇及其危害甲醇是一種無色的液體，帶有乙醇氣味，暴露在明火中時很容易燃燒，毒性很小。其密度為0.7913kg/m3，其熔點為-97.8℃，沸點為64.7℃，燃燒時有藍色火焰。甲醇可與多種化合物反應形成具有相對活性化學性質(zhì)的共沸物，被廣泛用于化工業(yè)，是最基本的優(yōu)質(zhì)有機化工原料，也是醫(yī)藥領域內(nèi)重要的原料之一。目前甲醇經(jīng)過一定的特定工序深加工后，可以用來作為現(xiàn)代的新型清潔燃料使用，在天?；て髽I(yè)甲醇可能造成以下幾點危險：（1）火災危險甲醇引燃的溫度是385℃，爆炸的上下極限是6.5-36%，它的閃點低至11℃，遇火燃燒會分解成為CO和CO2產(chǎn)物，甲醇的點火能也很低，其測量值為0.125mJ，屬于易燃物。甲醇蒸汽很容易與空氣形成具有爆炸性的混合物，如果一遇到明火或者高溫，就會馬上引起燃燒或爆炸。當純度較高的液體甲醇與某些氧化劑接觸時，兩者就會發(fā)生化學反應甚至引起劇烈的燃燒發(fā)生火災，如果儲存甲醇的容器被加熱，則容器內(nèi)部的壓力將會大幅度的增加，導致容器存在開裂或爆炸的風險。甲醇的蒸汽密度大于空氣的蒸汽密度，可以在較低的水平面擴散到遠處的其他地方，當甲醇蒸汽遇到明火時，就會導致回燃。此外，甲醇與鉻酸和高氯酸鉛反應，后者反應會非常強烈并且通常具有爆炸的危險。（2）健康危害若甲醇儲罐發(fā)生泄漏，便會引起人員中毒，大量的甲醇對動物的眼睛結構和呼吸道會有不良作用，容易引起嚴重的病變，這是由于甲醇導致人體的代謝性酸中毒。如果在很短的時間吸入大量的甲醇蒸氣，極有可能在人體內(nèi)引起急性中毒發(fā)生上呼吸道癥狀。經(jīng)過甲醇在體內(nèi)的潛伏期以后，人體會感到明顯的不適，出現(xiàn)頭昏頭暈，猶如醉酒的狀態(tài)，甚至昏迷。甲醇導致人眼的視神經(jīng)和視網(wǎng)膜發(fā)生病變時，患者會出現(xiàn)視力模糊、復視等現(xiàn)象，嚴重中毒者會導致失明。此外，甲醇內(nèi)含的鈉引起中毒時極有可能造成對人體的神經(jīng)功能的弱化神經(jīng)功能紊亂，還會使患者的皮膚出現(xiàn)脫脂和皮炎癥狀。壓力容器《鍋爐壓力容器安全》闡述到同時滿足下表中三個條件時的容器、則被納入我國監(jiān)察范圍內(nèi)，即滿足以下三個條件的容器屬于壓力容器。表1-1壓力容器需滿足的條件Table1-1RequirementsforPressureVessels序號條件a最高工作壓力Pw≥0.1MPa（表壓、不含液柱靜壓力）b內(nèi)直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）DN>0.15m,且容積V>0.025m3c介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度≥標準沸點（標準大氣壓對應的飽和溫度）的液體壓力容器的分類（1）按照容器的設計壓力分類為表1-2中的四個壓力等級。表1-2壓力容器等級表Table1-2PressureVesselClassificationTable容器等級壓力范圍低壓等級容器（代號L）P大于或等于0.1MPa小于1.6MPa中壓等級容器（代號M）P大于或等于1.6MPa小于10MPa高壓等級容器（代號H）P大于或等于10MPa小于100MPa超高壓容器（代號U）P大于或等于100MPa（2）按在生產(chǎn)工藝過程中壓力容器發(fā)揮的作用可分為表1-3中的幾種類型。表1-3壓力容器種類表Table1-3TypeTableofPressureVessels容器類型定義應用反應式壓力容器代號R）用于制造介質(zhì)的物化反應場所的壓力容器稱為反應式壓力容器反應塔分離式壓力容器（代號S）用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器分離器、緩沖器、分汽缸換熱式壓力容器（代號E）用于完成介質(zhì)熱量交換的壓力容器稱作換熱式壓力容器熱交換器，冷凝器儲存式壓力容器（代號C、球罐代號B）用于儲存、盛裝氣體、液體，液化氣體等介質(zhì)的壓力容器各種型式的儲罐（3）按壓力容器的使用位置是否固定來劃分，可將其劃分表1-3中的兩種類型。表1-4壓力容器類型表Table1-4PressureVesselTypeTable容器類型特點應用固定式有固定安裝和固定使用地點，工作時用管道與其他的運作設備之間相連各類反應時壓力容器、換熱式的壓力容器、各種大型的儲罐容器。移動式?jīng)]有固定的安裝和使用的的地點數(shù)量很大，使用的范圍很廣鐵路的罐車和汽車的罐車、氣瓶（4）按壓力的等級容積以及盛裝的介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過程中容器所起到的作用分為三類。①下表中的情況之一的定義為第三類壓力容器（Ⅲ類）。表1-5第三類壓力容器表Table1-5ClassIIIPressureVesselTable序號容器類型a高壓容器b中壓容器(只限毒性程度為極度和高危害的介質(zhì))c中壓儲存容器(僅限易燒或毒性為中度危害物質(zhì)，容器的PV乘積>10MPam3)d中壓反應容器（僅限易燒或毒性為中度的危害物質(zhì)，容器的PV乘積≥0.5MPam3)e低壓容器(僅限毒性為高度，容器的PV乘積≥0.2MPam3)f高壓、中壓管殼式余熱鍋爐g中壓搪玻璃容器h使用強度級別高(抗拉強度值下限大于或等于540MPa)的材料制造i移動式壓力容器j球形儲罐（容器容積≥50m3）、低溫絕熱容器（容積≥5m3）②具有下表情況之一的，屬于第二類壓力容器（Ⅱ類）。表1-6第二類壓力容器表Table1-6ClassIIPressureVesselTable序號容器類型a中壓的容器b低壓的容器（毒性程度為極度和高度的危害介質(zhì))c低壓的反應器和低壓的儲存容器（易燃介質(zhì)或毒性程度為中度的危害介質(zhì))d低壓管殼式余熱鍋爐e低壓搪玻璃壓力容器③低壓的容器屬于第一類（I類）壓力容器分類（除了上述的①、②條規(guī)定）。壓力容器的結構類型壓力容器的結構有很多種，最常見的就是圓筒形容器、球形容器、箱形容器、錐形容器等。（1）圓筒形容器圓筒形的容器外觀沒有形狀突變，所以它整體得受載應力的分布得也比較均勻，圓筒形的容器分為臥式的容器和立式容器，這種容器的整體承載的能力比較高，受力狀態(tài)雖比不上球形的容器，但是其結構制造比球形的方便容易，更容易保證容器總體的質(zhì)量，且內(nèi)部零件更容易正確的安排和裝拆。（2）球形容器它是將一個整體的球殼制造成一個球形而得的容器，其大多數(shù)都選擇焊接結構，這種容器的直徑在一般情況下都比較大，要由很多相同的塊按一定尺寸經(jīng)特定工序壓制成型，這使得它制造比較困難，在施工過程中很難整體成形。雖然在相同的設計參數(shù)條件下，球形容器可以節(jié)省30%-40%的制造材料。但其制造的復雜、拼焊技術的要求很高，而且當容器作為傳質(zhì)、傳熱或反應的容器時，內(nèi)部的工藝附件不易安裝，介質(zhì)很難流動，所以這類容器只有在大型貯罐場合才被使用。（3）箱形容器箱箱形的容器結構被劃分成方形結構和矩形結構，該容器的外部形狀是突變的，整體的應力分布非常的不均勻，并且在拐角處的局部應力相對較高，所以這種類型的容器是較少使用，通常只在壓力相對低的情況下使用。（4）錐形容器錐形容器在生產(chǎn)工藝過程中很少見，因它的連接處受到壓力載荷的時候會產(chǎn)生比較大的附加彎曲的應力，一般都是由錐形體與圓筒體兩者組合成容器結構。這類兩者結合的區(qū)域還會存在很大的局部應力，所以這類容器常在生產(chǎn)工藝過程中有特殊要求的時候才采用。1.2.3壓力容器的組成雖然壓力容器的種類分化較多，形式也較多樣，但是其最基本結構都只是一個全密閉的殼體，在大多數(shù)情況下，殼體的內(nèi)部都設計有內(nèi)件，這些內(nèi)件和殼體受力一起承受一定的壓力。（1）簡體壓力容器的筒體的主要作用是提供工藝過程所需要承受壓力的特定空間，它是最主要受壓元件之一，在設計時，它的內(nèi)徑、筒體長度、筒體厚度和設計容積都需要由工藝條件參數(shù)要求進行計算確定。在制造時，小直徑（小于500mm）的容器和那些直徑較大的容器的制造方法又完全不同。（2）封頭封頭是指與筒體焊接連接在一起的的并且不可拆卸的結構，它分為凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。工程上廣泛采用的是凸形封頭，凸形封頭又進一步劃分為半球形的封頭、蝶形的封頭、橢圓形的封頭、無折邊形的封頭。封頭和筒體一起連接構成了一臺容器殼體的主要部分，與筒體一樣封頭也是最主要的受壓元件之一。①半球形封頭是一個完整的半球體，直徑較小這類的封頭可通過整體壓制的方法制造成型，制造直徑較大的與制造球形容器相似，難以制造，它的優(yōu)點是結構受力較均勻，缺，多用在壓力比較高且直徑比較大的工藝場合中。②橢球形封頭由半橢球體和內(nèi)徑與筒體相同的筒體形式兩部分連接而成，通常情況下要求這類封頭內(nèi)直徑與封頭的深度的2倍之比不可大于2.6，如果封頭的內(nèi)直徑與封頭的深度的兩倍的比值為2，便稱之為標準橢圓形封頭。它的受力狀態(tài)優(yōu)于蝶形封頭的受力狀態(tài)，但不如半球形的封頭的好，是目前制造壓力容器時常用的一種封頭。③蝶形封頭：由半徑為R的一個球面，高度為L的一個圓筒形折邊與半徑為小r的連接球面三部分組成。這樣存在的過渡區(qū)使得球面體、圓筒體在連接的地方可以平緩的過渡，減少了局部應力，這種封頭的制造較容易，可以模壓成型，也可以用手工鍛打制造，但是只適合用于小型容器的制造。④錐形封頭：這種封頭分為無折邊的和有折邊的兩種結構形式，有折邊的是指帶有一定的過渡圓弧的封頭，錐形封頭包括圓錐體、折邊和圓筒體三個部分，標準的有折邊錐形封頭分為錐角為30

和45

兩種，無折邊的封頭是把筒體和椎體直接連接在一起，形成一種結構形狀上不連續(xù)，易產(chǎn)生很大的局部應力的結構，故而這類封頭在使用的時候必須要進行局部的加強。只在有時為了要使容器內(nèi)的氣體均勻分布，或是要改變內(nèi)部介質(zhì)的流速的時候用錐形封頭。⑤平封頭：這種結構簡單，制造方便的封頭常用中低壓容器余容器的人孔和手孔的蓋板，對于高壓的容器的設計制造，除了那種整體鍛造式的是在筒體外部端部直接鍛造出凸形的封頭、采用沖壓方式形成的半球的封頭外，多采用平封頭。（3）法蘭連在管道或者連接在容器某個端部的圓環(huán)稱作法蘭結構，在它的上面會開有若干個特定尺寸的螺栓孔，一對法蘭結構之間裝有墊片，螺栓將兩者連接固定連接在一起，法蘭按照下表進行分類。表1-7法蘭的分類Table1-7ClassificationofFlanges法蘭類型使用規(guī)范應用備注板式平焊不得用于易燃、易爆和高度、極度危害場合用于D類管道（無毒、不燃的公用管道）PN≤1.6MPa帶頸平焊可用于劇烈循環(huán)操作條件，N＞7000次/年有角焊縫，不能拍片探傷，A、B類管道不用帶頸對焊承載能力最好，適用于任何管道適用于任何管道承插焊用于小尺寸管道，不適用縫隙腐蝕或強腐蝕介質(zhì)用于壓力較高管道的放空、導淋，不適用有潔凈要求，高凝固點物料螺紋法蘭不得用于易燃、易爆和高度、極度危害場合有特殊連接要求，如和設備、儀表的連接場合對焊環(huán)松套用于腐蝕介質(zhì)管道，在一定范圍內(nèi)可替代帶頸對焊法蘭用于PN≤2.5MPa的不銹鋼管道，不推薦在極度毒性和高真空下使用。對焊環(huán)為不銹鋼制造平焊環(huán)松套設備制造廠使用一般不用多為對焊環(huán)松套法蘭替代整體法蘭用于閥門、泵等制造等設備鑄件中只在制造管道過濾器中使用，工藝管道一般不用法蘭蓋不銹鋼襯里法蘭蓋大直徑法蘭值得參考的是對焊環(huán)松套法蘭具有平焊法蘭的結構，具有帶頸對焊法蘭的連接方式，使用方便，價格還相對較低，與板式平焊法蘭相比，約可節(jié)省費用10%，和帶頸對焊法蘭相比，約可節(jié)省費用15%。密封元件用來保證在兩法蘭之間介質(zhì)不發(fā)生泄漏的關鍵元件便是密封元件，其分有金屬和非金屬等數(shù)種。①非金屬的軟墊片是用彈性比較好的某些非金屬的材料制成，按照法蘭的封面不同直徑和不同的寬度制一個圓環(huán)結構，非金屬的軟墊片所用材料有橡膠板、石棉板等。②金屬墊片是將石棉的材料包進薄金屬的板內(nèi)，在用卷制工序制造成圓環(huán)，這類墊片的耐高溫、彈性較好、還有很好的防腐能力和密封性能，通常用在直徑比較大的低壓容器或中壓容器上。（5）容器內(nèi)件容器殼體內(nèi)部工藝構件都稱為容器內(nèi)件。（6）容器支座壓力容器設備本身重量加上內(nèi)部儲存的介質(zhì)的重量要由支座來支撐，在設計容器選擇支座的時候還要充分考慮到支座要承環(huán)境的受風載或地震載荷給壓力容器造成的荷載，支座也是容器的主要受力元件之一。它對壓力容器起到支撐和固定的作用，分為立式容器的容器支座（懸掛式、支撐式及裙式）、臥式的容器的容器支座（鞍式、圈座及支撐式）、球形的容器支座這三種類型。主要技術參數(shù)技術參數(shù)對于壓力容器來說是企業(yè)在對它的設計、制造、使用和檢驗過程中的重要的依據(jù)，在設計過程主要應用到的技術參數(shù)有下表8類。表1-8主要技術參數(shù)表Table1-8MainTechnicalParametersTable參數(shù)定義備注工作壓力是指壓力容器在工作時容器頂部可能達到的最高壓力。內(nèi)壓容器指容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力，真空的容器是容器出現(xiàn)在其頂部的最大真空度，夾套器是在頂部可能出現(xiàn)的最大的壓力差值。設計壓力設計壓力是用來確定壓力容器的厚度的壓力，在相應的設計的溫度下確定。當壓力容器的整體工作壓力小于0.1MPa的時候，設計壓力取0.1MPa以進行計算。計算壓力計算壓力是用來確定容器各部位元件結構厚度的壓力?？紤]是否包括液柱靜壓力，元件承受到的液體液柱靜壓力不足容器設計壓力的5%時忽略不計，壓力容器的計算壓力取最大工作壓力的1.0—1.1倍。工作溫度壓力容器在工作時，容器內(nèi)部的零部件有可能達到的最高溫度。設計溫度用來確定殼體設計厚度的溫度，根據(jù)工藝過程來確定實際的工作溫度。在實際工作的溫度基礎向上整圓后得到容器的設計溫度。公稱直徑按照容器的零部件標準化的系列而選定殼體的直徑，以DN表示。采用無縫鋼管制作的筒體，它的公稱直徑就是它的外徑，采用焊接的圓筒體，公稱直徑是它的內(nèi)徑。容器壁厚包括計算厚度（δ）、名義厚度（δn）、有效厚度（δe）、設計厚度（δd）應力計算公式計算得計算厚度；計算厚度加上壁厚附加量得設計厚度；設計壁厚向上入取整得名義厚度；名義厚度減壁厚附加量獲得有效厚度。裝量系數(shù)允許充裝的介質(zhì)體積與容器的實際體積的比，容器充裝液體或液化氣體的時候需考慮到裝量系數(shù)。1.3.1設計原始數(shù)據(jù)設計參數(shù)的確定是根據(jù)設計任務要求的數(shù)據(jù)進行選擇的，由儲罐的要求最終確定。表1-9設計原始數(shù)據(jù)表Table1-9Designingrawdatatables序號項目數(shù)值單位備注1名稱甲醇儲罐2用途甲醇廠3工作壓力1.3M·Pa4工作溫度-10-43℃5公稱容積（Vs）40m36裝量系數(shù)(φv)設計參數(shù)確認（1）容器滿載容積容器的設計滿載容積運用公式（1-1）計算式中，m3；，m3。查表1-2可得，Vs=40，φv=0.9，所以容器設計的實際滿載容積為：V=40/0.9=44.44m3取整為45mm3。（2）筒體的長度及內(nèi)徑的計算根據(jù)公式（1-1）可得，已知，裝量系數(shù)，則設備的體積V=45，再根據(jù)以下幾個公式可計算得容器筒體長度與內(nèi)徑。,式中：DN—公稱直徑，m；L0—筒體長度，m；V—壓力容器積，m3；V0—封頭容積，m3。式中：hi—橢球深度，m。由于是標準封頭，故hi=DN/4。整理式（1-2）、（1-3）可得：又根據(jù)GB/T150-2011規(guī)定，設計可取兩者比值為3進行計算，則有：將已知數(shù)值導入公式可得：解得DN=2.491m,取整為DN=2.5m，則L=7.5m。所以設計中取公稱直徑為DN=2500mm，筒體長度為L=7500mm。（3）設計壓力的計算①液柱靜壓力故P1=ρgh=0.7193×9.8×2.5=0.01016MPa②工作壓力Pw=1.3MPa③設計壓力P=1.1Pw=1.43MPa④計算壓力Pc=1.43+0.01016=1.44016MPa，取1.5MPa（4）設計溫度確定查表1-3可得工作溫度在-10—43℃，所以選定容器的設計溫度為50℃進行設計。

2.材料及結構的選擇正確地選擇制造壓力容器結構的材料對于保證容器設備的安全使用和提高經(jīng)濟性非常重要，所選材料要符合設備結構、制造工藝和實際的工作條件（工作壓力、工作溫度、介質(zhì)特性等），還要充分考慮材料的力學性能、物理性能等諸多的有關因素。材料選擇安全可靠性與設計的經(jīng)濟性是壓力容器設計的重要特性，容器殼體與構件的選材在符合設計情況的條件下，還必須要符合相關標準和規(guī)范。選材要求GB/T150—2011對于壓力容器的選材有如下幾點要求：（1）需要優(yōu)良的綜合力學性能：考慮具體操作條件（T、P、介質(zhì)、使用環(huán)境等），確定相應的性能要求；良好塑性、韌性(抵抗超負荷)；較小應變時效敏感性(容器冷成形后不變脆)。（2）需要由較強的抗腐蝕性能：要綜合加工工藝性與容器材料性能之間的協(xié)調(diào)。(內(nèi)部介質(zhì)腐蝕速度應≤0.1-1mm/a)。（3）需要良好的工藝性能(焊接性、壓力加工性和熱處理性能)。（4）所選的壓力容器的用材質(zhì)量、規(guī)格必須要符合現(xiàn)行的標準、規(guī)范。2.2.2材料選定（1）設計壓力不大、需要按剛度選材時，盡量選用碳素鋼，如20R鋼材，要求更高時則選用低合金高強度鋼（Q345R系列中的16MnR和15MnVR）。（2）溫度在400-600℃之間時，選擇以熱強性為主的15CrMoR、12Cr2Mo1R鋼材；溫度在600-1100℃之間時，選擇高鉻鎳奧氏體耐熱鋼；同時要求高熱強性與抗氧化性時，選擇0Cr18Ni9等（高于700℃，選1Cr25Ni20）。（3）工作溫度T大于或等于-40℃時選用16MnDR、07MnNiCrVDR；當工作溫度T大于或等于-60℃小于-40℃的時候需選用09MnTiCuREDR；工作溫度T大于等于-70℃小于-60℃的時候選09Mn2VDR、09MnNiDR；工作溫度T大于等于-90℃小于-70℃的時候選06MmNbDR；工作溫度T小于-90℃的時候選用高鉻鎳奧氏體鋼。（4）超高壓用鋼選擇中碳鉻鎳鉬(釩)鋼，如30CrNi5Mo。（5）需耐蝕時可選鋼0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti奧氏體的不銹鋼。設計條件滿足上述（1）要求，選用碳素鋼和低合金剛，應當遵從該類鋼板的選材的原則：容器的設計壓力較小、以受剛度設計控制設計標準時選用普通碳素鋼；當容器的設計壓力較高且受強度設計控制設計時，選用低合金鋼，一般地，強度設計為主的設備用普通低合金鋼更為合適，因為普通低合金鋼的屈服極限比碳素鋼的屈服極限高出許多，達到減小容器設備重量、降低設計的制造成本的目的，常用低合金鋼來制造容器殼體，如此也為設備的運輸環(huán)節(jié)和安裝過程也帶來了很大的方便。16MnR是目前壓力容器的專用鋼，它具有強度較高、塑性韌性良好、含Mn量低的優(yōu)點，抗拉強度約為（450-655），伸長率約為19-21%。此外，這類鋼材還具有很好的綜合的力學性能和工藝性能、機械加工性能強、相比其他型號鋼材也比較經(jīng)濟，所以筒體與封頭的鋼板材料選擇Q345R系列的16MnR鋼材。結構選擇壓力容器有球形、立式、臥式三種形式，球形容器承壓能力強且節(jié)省材料，但制造較難且安裝內(nèi)件不方便；立式圓筒形容器容易受自然荷載的影響（如風力），容易受應力破壞；臥式容器制造安裝方便，不易受自然因素影響其特定性能，故設計選用圓筒形臥式容器，本節(jié)對所選的臥式壓力容器各個部分進行形式選擇。（1）筒體型式選擇據(jù)1.2.3的闡述，分析各類容器筒體的優(yōu)缺點，圓筒形筒體制造容易，內(nèi)件的安裝比較方便，且承受壓力能力較好，目前這類容器應用也比較廣泛，故選定圓形筒體結構進行設計。（2）封頭型式選擇據(jù)1.2.3的闡述，分析各類封頭的優(yōu)缺點，橢圓的封頭制造容器，所以結合設計的結構強度要求、經(jīng)濟性和制造方面考慮，設計選用EHA型標準橢圓封頭進行設計是最為合理。（3）人孔人孔是安裝在容器上的安全裝置，由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄四部分組成，選用人孔時應綜合考慮容器公稱壓力，本次設計容器的工作溫度50℃，設計壓力1.43MPa，故而人孔的按照公稱壓力為1.6MPa的壓力等級來選取法蘭。設計選用水平吊蓋的帶頸平焊法蘭人孔，它的公稱直徑為450mm，選擇的法蘭式人孔型號為：RFⅤ（A?G）450-1.6，RF（突面封），Ⅴ（材料16MnR），（A?G）（普通石棉橡膠板墊片），450-1.6（公稱直徑為450mm、公稱壓力為1.6Mpa。）表2-2人孔PN1.6DN450(HG21524-14)表Table2-2HumanPorePN1.6DN450(HG21524-14)件號標準號名稱數(shù)量材料尺寸/mm1筒節(jié)116MnRdW×S=480×15，H1=3202HGJ52-91法蘭116Mn(鍛件)3HGJ69-91墊片1石棉橡膠板δ=3(代號A.G)4HGJ63-91法蘭蓋116MnRb1=39，b2=445HGJ75-91P螺柱2035M33×2×1756螺母4025M337吊環(huán)1Q235-A.F8轉臂1Q235-A.Fd0=369GB95-85墊圈201100HV10GB41-88螺母M2024級11吊鉤1Q235-A.F12環(huán)1Q235-A.F13無縫鋼管12014支承板116MnR（4）法蘭選擇管法蘭需參照HG/T20635-2009標準選型，容器法蘭則需參照NB/T47021-47023-2012標準進行選型。根據(jù)法蘭應用情況，設計選用帶頸對焊法蘭，設計壓力為1.43MPa，故選擇公稱壓力為PN=1.6MPa等級的法蘭，其結構尺寸如表2-3：表2-3PN=1.6MPa的法蘭尺寸表Table2-3PN=1.6MPaFlangeSizeTable口徑DN（mm）外徑（mm）栓孔數(shù)（mm）密封面面外尺寸（mm）凸面高度（mm）法蘭厚度（mm）螺孔直徑（mm）螺栓501604100316184-M16651804120318184-M16801958135320188-M161002158155320188-M161252458185322188-M1615028016210324238-M20200335162653262312-M20250405163203302512-M22300460323754302512-M22350520324354342516-M22400580324854363016-M27450640325454403020-M27500705326084443420-M30600840367185484124-M36700910367885504124-M368001020368985524124-M369001120369985544128-M36100012554011105564828-M42（5）墊片選擇根據(jù)設計壓力，與設計溫度，本設計選擇非金屬墊片低壓橡膠石棉墊，由下表可知出它適合于此次設計參數(shù)的需求。表2-4橡膠石棉墊材料及適用范圍Table2-4RubberAsbestosMaterialandApplicationScope墊片種類材料壓力MPa溫度適用介質(zhì)橡膠石棉墊片高壓橡膠石棉板≤6.0≤450濃酸、堿、溶劑、醇類中壓橡膠石棉板≤4.0≤350低壓橡膠石棉板≤1.5≤200耐油橡膠石棉板≤2.5?40-300空氣、壓縮空氣、氨、水、海水、鹽類等。

3.壁厚計算除了在章節(jié)1.3介紹的容器的幾種厚度之外在確定容器厚度時還需要用到幾個量：鋼材厚度負偏差C1、腐蝕裕量C2、制造減薄量C3。（1）鋼材厚度負偏差C按照下表確定。表3-1鋼板負差值Table3-1NegativeDifferenceofSteelPlate鋼板厚度2.52.8-3.03.2-3.53.8-4.04.5-5.56-7負偏差鋼板厚度8-2526-3032-3436-4042-5052-60負偏差（2）腐蝕裕量C2按照下表確定。表3-2腐蝕裕量Table3-2Corrosionmargin腐蝕程度不腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕腐蝕速率（mm·年）＜0.050.05-0.130.13-0.25＞0.25腐蝕裕量（mm）0≥1≥2≥3（3）制造減薄量C3按照GB/T150-2011中的的規(guī)定，其值可按下表確認。表3-3加工工藝減薄量Table3-3Processingprocessthinning容器類型減薄量高壓或超高壓容器4中壓容器3低壓容器2在上述容器的各種厚度之間的關系通過C1、C2、C3來轉換，具體的關系表示如圖3-1：圖內(nèi)的含義為：設計厚度=計算厚度+C2；名義厚度=設計厚度+C1+向上取整圓；有效厚度=名義厚度-C1-C2，制造減薄量著確定選購鋼材是要選擇的厚度，每個制造商在能保證制造出的壓力容器壁厚能滿足企業(yè)生產(chǎn)要求的條件下可以根據(jù)自身的制造技術來選擇。圖3-1厚度之間關系圖Figure3-1ThicknessRelationDiagram3.1參數(shù)選擇（1）名義壁厚及許用應力的確定設計的壓力容器DN=2500mm，設備的鋼材為Q345R（16MnR），計算壓力為1.45MPa，設計溫度為T=50℃，根據(jù)新標準GB/T713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》，鋼板的名義厚度初步預設在6-16mm內(nèi)，C2取1.0，由表3-4可得16MnR鋼板在16-36mm厚度且設計溫度為50℃時的鋼材許用應力[σ]t=170MPa。表3-416MnR相關參數(shù)Table3-416MnRrelatedparameters鋼號厚度（mm）常溫強度指標在下列溫度下的許用應力δbδs≦2010015020030035016MnR6-1651034517017017017015614416-3649032516316316315914713436-6047030515715715715013812560-100460285153153150141128116100-120450275150150147138125113（2）減弱系數(shù)確定焊接部件的強度受焊接質(zhì)量的影響，焊縫減弱系數(shù)φ是表示在焊縫過程中可能存在的缺陷伴隨容器結構削弱的程度，值的大小取決于工藝施焊的質(zhì)量和無損檢測的情況。壓力容器相關的技術規(guī)范中，分別對焊接系數(shù)做了相關規(guī)定，如表3-5。表3-5焊接接頭系數(shù)Table3-5WeldingJointCoefficient焊縫接頭形式檢驗要求焊縫系數(shù)φ雙面焊對接接頭或相當于雙面焊的全焊透對接接頭100%無損檢測1.0局部無損檢測0.85單面焊對焊接頭100%無損檢測0.9局部無損檢測0.8本次設計選擇雙面焊對接接頭100%無損檢測，故可取φ=1.00。3.2筒體壁厚設計3.2.1筒體壁厚計算（1）筒體計算厚度考慮到計算壓力、焊縫系數(shù)及附加壁厚后，計算厚度公式為： （3-1）式中：Pc—計算壓力，MPa；DN—內(nèi)徑即公稱直徑，mm；[σ]t—許用應力，MPa；Φ—焊接系數(shù)，1.0。將已知參數(shù)導入公式可得:（2）設計厚度： （3-2）式中：δd—設計壁厚，mm；C2—腐蝕裕度，mm。將已知參數(shù)導入公式可得:（3）名義厚度：因鋼板設計壁厚為12.56mm，名義厚度在8-25mm范圍內(nèi)依據(jù)上表，取鋼板厚度負偏差則 （3-3）將已知參數(shù)導入公式可得:（4）有效厚度： （3-4）將已知參數(shù)導入公式可得:名義厚度為14mm，在假定的6-16范圍內(nèi)，故計算合理。3.3.2強度校核壓力容器由筒體和封頭組成，設計筒體和封頭的理論基礎是應力分析，用來確定當量應力和破壞判據(jù)的依據(jù)是強度理論，下表所述的第一、第三及第四強度理論是在壓力容器強度設計中經(jīng)常涉及的，（）表3-6強度理論表Table3-6DetailedTableofStrengthTheory理論定義表達式第一強度理論也叫最大拉伸應力的強度理論，理論認為不管材料處于什么應力狀態(tài)，只要是脆性斷裂，原因是組件內(nèi)最大拉伸應力σ1到極限。第三強度理論也稱為最大切應力的強度理論，理論認為不管材料處于什么應力狀態(tài)，只要屈服失效，原因是構件內(nèi)的最大切應力達到極限值第四強度理論指形狀改變比能理論，該理論認為不管材料處于什么應力狀態(tài)，只要屈服破壞，原因是材料的最大形狀改變比能可以達到極限值。壓力容器由塑性的材料制成，一般情況不會發(fā)生脆性的斷裂，故第一強度理論不適合用來進行容器失效控制；第三強度理論適用在塑性材料，目前該強度理論常運用壓力容器得強度設計；第四強度理論與第三強度理論頗為相似相似，也適用于塑性材料，但由于理論計算較為復雜，概念也不夠直觀，所以在壓力容器的強度設計使用較少，僅用于某些特定的高壓厚壁容器設計場合。（1）強度校核計算 式中：σθ—環(huán)向應力，MPa；σφ—經(jīng)向應力，MPa；R—筒體半徑，mm。將已知參數(shù)導入公式可得:因筒體為圓筒體，故其結構應力最小點應在圓筒外壁即是：則根據(jù)第三強度理論可得：①最大允許工作壓力計算將已知參數(shù)導入公式可得:②應力校核計算將已知參數(shù)導入公式可得:綜上所述：計算所得的名義厚度為14mm，在假定的6-16mm范圍內(nèi)；運用第三強度理論校核時，；最大允許工作力為3.3MPa>1.3MPa；應力校核時，故筒體設計合理。3.3封頭設計3.1.1厚度計算（1）計算厚度考慮到容器的計算壓力、焊縫系數(shù)以及附加壁厚，橢圓封頭計算厚度設計公式為： 式中：對于標準橢球形封頭：代入式（3-10）得：由式（3-9）得：（2）設計厚度由式（3-2）得故設封頭的計厚度為：（3）名義厚度封頭的設計厚度在8-25mm范圍內(nèi)，查表3-1可知厚度在范圍內(nèi)的鋼板，負偏差為由式（3-3）得故封頭的名義厚度（4）有效厚度由式（3-4）得規(guī)定封頭的有效厚度必須大于0.15%封頭內(nèi)徑，12.2mm>3.75mm名義厚度在假定范圍內(nèi)，故設計合理。3.1.2封頭結構設計由于標準封頭長短軸之比為2，可得：QUOTE整理可得根據(jù)最新的標準GB/T25198-2010規(guī)定，內(nèi)徑為公稱直徑的標準橢圓形封頭，它的直邊高度與其公稱直徑的關系如下：DN小于或等于2000mm時,封頭直邊高度取25mm；DN大于2000mm時,封頭直邊高度取40mm。本設計的公稱直徑DN=2500mm大于2000mm，故取封頭直邊高度為40mm，則可得封頭尺寸表如表3-1，封頭結構簡圖3-1示：QUOTE表3-1封頭尺寸表Table3-1HeadSizeTable公稱直徑DN（mm）橢球深度hi（mm）封頭總深度H（mm）容積（）25006256654.0888圖3-1橢圓形封頭Figure3-1EllipticalHead3.1.3強度校核（1）由式（3-7）得最大允許工作壓力：（2）由式（3-8）得應力校核：計算所得的名義厚度為14mm，在假定的6-16mm范圍內(nèi)；最大允許工作力為1.66MPa>1.3MPa；應力校核時，故封頭的設計合理。3.4.水壓試驗水壓試驗是用液體（水或者其他環(huán)保液體）作為工作介質(zhì)，根據(jù)相關操作規(guī)程在容器的內(nèi)部施加一個比容器的設計壓力還高的試驗壓力，水壓試驗目的是為了檢查容器在該試驗壓力下是否存在有滲漏、明顯的塑性變形以及其他缺陷。承壓部件在水壓試驗壓力下的薄膜應力不可超過材料在試驗溫度下屈服極限的90%。根據(jù)GB150-2011標準的規(guī)定，水壓試驗理論流程需先按公式確定水壓試驗時的壓力，取設計實驗溫度為，該溫度下選擇的鋼材的屈服極限為：式中：Pt—水壓試驗壓力P—計算壓力代入數(shù)據(jù)得圓筒的應力：將已知數(shù)據(jù)導入公式得：所以，封頭厚度校核合格，即封頭設計合理。

4.開孔補強計算在容器設計的過程中，由于工藝的需求，必須在容器筒體或封頭上開孔，開孔時會削弱容器器壁的強度，導致局部應力增加，開孔對于局部的削弱很顯著，需要增加大面積殼體的厚度來進行局部補強，使孔邊緣的應力減小到允許的范圍以內(nèi)，只有容器開孔完全滿足以下表中的四個條件時，可不另行補強。表4-1不補強的條件表Table4-1UncompensatedConditionsTable序號可不補強的條件a設計壓力小于等于2.5MPa的殼體進行開孔b所開相鄰兩孔的中心距離大于了兩孔直徑總和的兩倍c設計所選接管的外徑小于等于89mmd設計所選的接管的最小厚度能滿足表4-2的要求表4-2接管最小壁厚條件Table4-2MinimumWallThicknessConditionsforNozzles接管公稱直徑（mm）253238454857657689最小壁厚（mm）3.54.05.06.04.1補強結構分類壓力容器常用的補強結構分為表4-3中的幾類，表4-3壓力容器補強結構分類表Table4-3ClassificationTableofReinforcementStructuresforPressureVessels補強結構結構的區(qū)別補強圈補強結構補強圈補強結構是將制造好的補強圈經(jīng)過焊接接頭將其貼焊在殼體上與接管密閉的連接處，如圖4-1示，厚壁接管補強結構厚壁接管補強結構是在容器開孔處再焊上一段厚壁接管，這個厚壁接管剛好可以包裹所設計的接管或者其他附件，如圖4-2示，整鍛件補強結構整鍛件補強補強結構就是把所選接管和容器殼體的一小部分連同補強的結構做成了一個整體的鍛件形式，最后再將其與殼體焊接密合，這來補強結構把應力分布到整個鍛件，如圖4—3示（1）補強圈補強結構的特點①補強圈的結構簡單、制造方便；②這種類型的加強結構的不能完全結合到殼體的金屬，在中溫環(huán)境以上使用時，會有很大的熱膨脹差，在殼體的局部區(qū)域中產(chǎn)生大量的熱應力；③這類補強結構與殼體采用的連接方式是搭接連接，它與殼體之間難以形成一個真正受力均勻的整體，促使設備整體的抗疲勞的性能相對而言較差，但是目前對于中壓和低壓容器和制造都使用補強圈進行補強圖4-1補強圈結構補強示意圖Figure4-1StructuralReinforcementDiagramofReinforcementRing（2）厚壁接管補強結構的特點 ①厚壁接管補強處于最大的應力區(qū)域，增強了設備殼體的強度，能夠有效長久地降低了容器殼體因開孔造成的應力集中，②厚壁接管補強結構比較簡單，它的焊縫少，在進行焊接后的殼體及補強質(zhì)量檢驗比較方便容易，補強效果也不遜色于其他不簽結構，其對焊接技術精度有較高的要求。圖4-2厚壁接管結構補強示意圖Fig.4-2StructuralReinforcementDiagramofThick-walledNozzle（3）整鍛件補強補強的特點①鍛造件補強結構將金屬集中于開孔應力最大部位，這樣能夠有效快熟地降低應力容器因開孔形成的集中系數(shù)，從而達到降低集中應力的效果。②鍛造件補強結構的抗疲勞性能很好，可以有效緩解金屬疲勞，減小因應力集中造成的不良影響③工藝對于鍛件的供應困難，因它制造的成本高，使用場合較少。圖4-3整鍛件補強結構示意圖Figure4-3StrengthenedStructuralDiagramofWholeForging4.2補強準則（1）等效面積法殼面開孔會使得容器殼體的承壓金屬截面積減小，從而產(chǎn)生較強的局部應力，在設計計算時采用應用相等的面積去對容器開孔的部位進行強度補強，稱為等效面積補強法。等面積法較適用在內(nèi)壓容器和外壓容器開孔時的補強計算，簡單易行，當容器開孔較大時，只要對它開孔的尺寸和形狀予以一定配套的限制，夠保證容器在一般使用條件下能安全工作。（2）極限分析補強基于容器的安定性與材料的塑性極限分析得出，通過保證一次加載時有足夠的塑形承載能力以及多次加載時有足夠的安定性來保證開孔安全，僅適用在圓柱的殼體開孔的補強計算。4.3人孔補強計算本次設計選用結構簡單、制造方便，且可以滿足該設計補強要求的補強圈補強結構對容器的開孔進行補強設計，運用等效面積法對開孔進行補強計算。由表2-2知本設計所選用的人孔筒節(jié)公稱直徑di＝450mm，壁厚δnt＝12mm。（1）開孔所需補強面積A所需要的補強面積用式（4-1）計算確定式中：。（2）根據(jù)公式（3-1）對于圓筒殼體開口處的計算厚度為：（3）開孔直徑式中：di—筒節(jié)公稱直徑，mm；C2—腐蝕裕量，1.0；將已知數(shù)值導入公式得：將這些數(shù)據(jù)代入式(4-1)得開孔所需補強面積：（3）有效寬度B式中：δn—筒體的名義厚度，mm；δnt—接管的名義厚度,mm。將已知數(shù)值導入公式得：取兩者中較大值B=904mm.（5）有效高度①外側高度h1將已知數(shù)值導入公式得：二者中取較小值h1=73.65mm②高度h2將已知數(shù)值導入公式得：比較兩個高度的值，取兩個值中較小的值min,的到h2=0mm。（6）補強面積Ae，在本章計算過程中出現(xiàn)的字母含義如表4-3所述：表4-4字母含義表Table4-4LetterMeaningTable字母含義單位A容器設計所需要的補強面積，mm2A1殼體的有效厚度減去殼體計算厚度的面積，mm2A2接管的有效厚度減去接管計算厚度的面積mm2A3制造工藝中造成的焊縫金屬的截面積mm2在有效補強范圍內(nèi)，補強的截面積按下式計算A1按下式計算：其中接管有效厚度為將已知數(shù)值導入公式得：A2按下式計算：式中：Ct2—接管附加厚度，mm。其中接管計算厚度為：將已知數(shù)值導入公式得：A3按下式計算：故補強面積Ae為由于，故開孔需另加補強，其另加補強面積為將已知數(shù)值導入公式得：（7）確定補強圈結構外徑尺寸’式中：δ’—補強圈厚度，取與筒體名義厚度相同，14mm。將已知數(shù)值導入公式得：相同為16MnR鋼材。

5.承載量核算及鞍座設計該部分運用承載能力計算標準對壓力容器進行核算，在對支座進行合理的設計。5.1容器承載量核算容器承載量包括筒體質(zhì)量、封頭質(zhì)量、介質(zhì)質(zhì)量、其他附件質(zhì)量，其表示如下式，運用它來計算鞍座負荷。式中：；；；。（1）筒體質(zhì)量查《常用壓力容器設計手冊》可得公稱直徑為2500mm、名義厚度為14mm的筒體理論質(zhì)量為ρ=8620.4kg/m3：則根據(jù)如下公式克求得筒體質(zhì)量，將已知數(shù)值導入公式可得：（2）封頭質(zhì)量查《常用壓力容器設計手冊》可得公稱直徑為2500mm、名義厚度為14mm的標準封頭封頭質(zhì)量為764.1kg，則整體封頭的質(zhì)量為：（3）液體質(zhì)量液體指甲醇，甲醇的密度為0.7913kg/m3，容器的公稱容積為40m3，滿載容積為45m3，則液體質(zhì)量科按下式計算：將已知數(shù)值導入公式可得：（4）附件質(zhì)量附件主要包括人孔、法蘭、支管的質(zhì)量，查《常用壓力容器設計手冊》可得設計中人孔的質(zhì)量為181kg，取其他附件重量約為200kg，則有：綜上計算可得支座的符合為：由此可計算的每個鞍座的負荷為：將已知數(shù)值導入公式可得：5.2容器支座設計在國際現(xiàn)行的各類壓力容器規(guī)定中，將壓力容器的支座劃分為臥式容器鞍式支座、臥式容有分有器圈式支座和臥式容器支腿式支座三種類型。臥式容器鞍座主要應用在各種大型的臥式儲罐、換熱器等場合，有良好的抗荷載能力，制造簡單，是目前化工行業(yè)應用得最為廣泛的一種臥式容器支座，按時支座的選型選擇是根據(jù)設計的容器的公稱直徑和核算的容器的重量選用，圈座是用于直徑較大且容器壁較薄的容器容器，這種支座增加局部的剛度；支腿支座則是用在一些小型輕質(zhì)容器的設計。經(jīng)綜合考慮，由于鞍型支座有較好的承負荷能力較好且對筒體產(chǎn)生的局部應力最小,根據(jù)設計需要，根據(jù)標準JB/T4712.1—2007（支座）選擇鞍式支座進行設計。圖5-1鞍式支座圖Fig.5-1SaddleBearingDiagram鞍座是將塊相同的鋼板通過焊接工藝制成，包括墊板、腹板、肋板、底板四個部分，墊板在支座工作中的作用主要是改善容器殼體整體的局部受力情況，降低局部的應力集中，且通過墊板作用后，鞍座才能夠均勻地接受容器載荷，起到更好的支撐保護作用；肋板起到將墊板、腹板和底板連成一體的作用，相當于粘合劑，肋板的選材相當嚴格，是鞍座組成最為重要的部分。鞍座的包角有120°和150°兩種，選角沒有明確的規(guī)定，可根據(jù)實際所需選擇適合的角度，其分為A型（輕）和B型（重），重型又分為BⅠ～BⅤ五種型號。根據(jù)JB4712.1-2007，可優(yōu)先選擇輕型鞍座。A型和B型兩種類型特征見表5-1：表5-1各種型式鞍座表Table5-1Varioustypesofsaddletable型式適用公稱直徑（mm）結構特征輕型A1000-2000120。包角、焊制、四筋、帶墊板2100-4000120。包角、焊制、六筋、帶墊板重型BI159-426120。包角、焊制、單筋、帶墊板300-450500-900120。包角、焊制、雙筋、帶墊板1000-2000120。包角、焊制、四筋、帶墊板2100-4000120。包角、焊制、六筋、帶墊板BⅡ1500-2000150。包角、焊制、四筋、帶墊板2100-4000150。包角、焊制、六筋、帶墊板BⅢ159-426120。包角、焊制、單筋、不帶墊板300-450500-900120。包角、焊制、雙筋、不帶墊板BⅣ159-426120。包角、彎制、單筋、帶墊板300-450500-900120。包角、彎制、雙筋、帶墊板BⅤ159-426120。包角、彎制、單筋、不帶墊板300-450500-900120。包角、彎制、雙筋、帶墊板（1）支座量的確定根據(jù)現(xiàn)在壓力容器工作的實際情況，若是需要采用多于即兩個以上鞍座時，容器自身可能會因鞍座與鞍座之間支承面的水平高度不相等、殼體結構設計時存在的微小差異以及容器在不同的部位受力撓曲的變形程度不同等原因，會使得支座反力難以為各個支點平均分攤容器負荷，這樣便會導致殼體的某些部位的局部應力會稍大，故在沒有特殊要求時，一般設計都采用兩個支座。鞍座設計時，無論是雙鞍座、三鞍座還是多鞍座，都有且只能有一個支座是固定的支座，其余的都必須選擇滑動支座，因為這樣可以減少容器圓筒體因熱脹冷縮或者物料的質(zhì)量引起的附加載荷，設計確定為雙支座，選擇一固定式一滑動式支座。（2）墊板的選擇按照墊板的外觀形狀可以將鞍座分為帶有墊板的鞍座的和沒有墊板的鞍座兩種結構形式，當容器的圓筒符合下表的5個條件中的任意一個條件時，為了保證支座更好的分布容器的負荷，就必須要對容器的鞍座設置墊板，墊板的材料一般應與容器殼體的材料相同。表5-2設置墊板的條件表Table5-2Conditionsforsettinguppads序號條件a有效厚度≤3mmb鞍座處周向應力大于規(guī)定值c有熱處理的要求時d與鞍座間得溫差大于200℃e與鞍座材料沒有相同化學成分和性能指標（3）支座安裝的位置根據(jù)鞍座支座設計規(guī)范JB/T4712.1-2007規(guī)定，設計時應盡量使支座的中心到封頭切線的距離A≤，為圓筒的平均內(nèi)徑，當實際情況無法滿足A≤時，A的值也不能大于。將已知數(shù)值導入公式得：將已知數(shù)值導入公式得：即取鞍座的安裝位置如圖5-2：圖5—2鞍座安裝位置示意圖Fig.5-2Pictureofsaddlemountingposition

6安全附件設計 壓力容器的安全附件主要功能是保證壓力容器能安全進行生產(chǎn)，這些附件通過控制壓力容器的壓力，防止容器在運行時發(fā)生壓力超載，主要包括安全閥、壓力表、液面計，各類接管。6.1安全閥設計安全閥的作用是保證壓力容器的安全運行，是壓力容器應用得最為廣泛的和最重要的安全配件。當壓力容器在正常環(huán)境工作的時候其最大壓力超過了規(guī)定的值時，安全閥就會根據(jù)內(nèi)部連鎖反應迅速的自動開啟，完全排放出壓力容器內(nèi)部的介質(zhì)將壓力容器總體的壓力降到規(guī)定范圍內(nèi)，并在安全閥自動開啟時它還會發(fā)出報警聲，以提醒相關的工作人員必須馬上采取有效的措施進行介質(zhì)或者工作條件處理。當容器的壓力降到了另一個規(guī)定值以后，安全閥又會自動連鎖關閉，這樣的結構使得容器內(nèi)的工作壓力始終保持在低于容器實際允許的范圍內(nèi)，保證了容器的安全運行，按照安全閥的結構可以將其分彈簧式型、杠桿型、脈沖型，彈簧式安全閥是在壓力容器設計采用最為廣泛的安全閥，其結構圖如下：圖6-1彈簧式安全閥簡圖Figure6-1BriefDrawingofSpringSafetyValve1（閥座）2（閥芯）3（閥體）4（閥桿）5（彈簧）6（彈簧壓蓋）7（調(diào)整螺栓）8（外罩）9（鎖緊螺母）10（安全罩）11（手柄）6.1.1選擇安全閥根據(jù)容器的工作壓力，結合安全閥彈簧的工作壓力等級，預選擇適合的公稱壓力的安全閥。表6-1安全閥工作范圍表Table6-1SafetyValveScopeTablePN（MPa）彈簧工作壓力等級（MPa）1.60.1-0.250.25-0.40.5-0.60.6-0.81.0-1.31.3-1.64.01.3-1.61.6-2.02.5-3.23.2-4.06.32.5-3.23.2-4.05.0-6.3容器的工作壓力為1.3MPa,考慮到彈簧的工作壓力等級，所以設計可以預選全啟式公稱壓力為PN=4.0MPa的安全閥，表6-2全啟式安全閥Table6-2FullyOpenSafetyValves型號名稱公稱壓力（MPa）適用介質(zhì)閥體材料密封圈材料公稱直徑mmA42Y?16016氨、氫氣碳鋼硬質(zhì)合金32、40A42Y?40040氨、氫氣碳鋼硬質(zhì)合金40A44Y?16C1.6空氣、氨、油碳鋼硬質(zhì)合金40、50、80、100、150A44Y?404.0空氣、氨、油碳鋼硬質(zhì)合金40、50、80、100、150A44Y?10010空氣、氨、油碳鋼硬質(zhì)合金50、80由上表可以選擇型號為A44Y-40的安全閥，其公稱直徑為40mm。表6-3全啟式A44Y-40安全閥公稱通徑與流道直徑關系表Table6-3RelationTablebetweenNominalDiameterandFlowChannelDiameterofFullyOpenA44Y-40SafetyValveDN（mm）520253240506580100150200d0202532405065100125由此表可得安全閥的流通直徑d0為25mm。6.1.2容器安全泄放量安全閥是壓力容器的安全附件分類中的泄壓裝置，通過計算容器的安全泄放量，選用合適的安全閥型號對于保證容器不會超壓運行是至關重要的，對于沒有絕熱保溫層的液體儲罐的安全泄放量可以按照下式計算得到：式中：，kg/h；1；，m2，315kj/kg。壓力容器的受熱面積B計算公式如下：式中：F—容器的受熱面積，m2；D—容器的外部直徑，m；L0—容器的總長，m。已知容器的公稱直徑DN=2500mm，有效厚度為12.2mm,故容器的外部直徑為：已知容器筒體長度為L=7500mm，封頭深度hi=625mm,直邊高度h=40，故容器的總廠為：將數(shù)值導入公式（6-2）可得：將已知數(shù)值導入式（6-1）可得：6.1.3安全閥排量計算安裝在液體臥式容器上的安全閥排量計算式如下;式中：，kg/h；0.7；；；，mm2。閥門前后壓力降可按照下式計算得到。式中：，1.3MPa；0.1MPa。將數(shù)值導入公式可得：全啟式安全閥最小的排氣面積按下式計算，將數(shù)值導入可計算得：根據(jù)式（6-3）可得安全閥的排量為：根據(jù)安全閥選用要求，為保證壓力容器安全運行，安全閥的總排量需滿足W≥G，由6.1.2計算得到的容器泄放量為5725.3kg/h<8005.53kg/h,因此選擇的安全閥符合設計要求。6.3壓力表根據(jù)HG/T20635-2009的規(guī)定，壓力容器上安裝壓力表時，它的最大量程必須要與容器的工作壓力之間相互適應，一般地，要求壓力表的量程要在容器的工作壓力的1.5倍與3倍之間。在選用壓力表的時候，必須要要根據(jù)容器設備的的計算壓力等級以及容器實際工作的需要來確定所需壓力表的精度。甲醇沒有腐蝕性,不用隔膜壓力表,可選擇精度等級為、公稱直徑為、接頭螺紋為、測量范圍為的YTNP-150F壓力表，配以WN-PN1.6DN50-RF16MnR的帶勁對焊法蘭。6.3液面計壓力容器的液面計是一種用來測量容器內(nèi)部物料液面的輔助裝置，它可分為玻璃板式液面計、玻璃管式液面計、浮子式液面計和浮標式液面計，前兩種液面計經(jīng)常在中壓容器和低壓容器的設計時使用，璃板液面計又被劃分為透光式玻璃板液面計和反射式玻璃板液面計的兩種結構，要求測量的介質(zhì)溫度在0-250℃之間，透光式玻璃板液面計的適用工作壓力比反射式高。容器工作壓力小于1.6MPa的工作環(huán)境常常選用玻璃管液面計。該容器的設計壓力為1.43MPa，設計溫度為50℃，故可選擇透光式的玻璃板液面計，容器公稱直徑為2500mm，所以選擇長度1150mm兩只透光式的玻璃板液面計:型號AT2.5-W-1150V，相配的法蘭為帶勁對焊法蘭W