甲醇儲罐的課程設(shè)計

1、淮南師范學(xué)院課程設(shè)計14淮南師范學(xué)院課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)書設(shè)計課題：甲醇貯罐的機(jī)械設(shè)計工藝參數(shù)：最高使用溫度：T=50公稱直徑：DN=2200mm筒體長度（不含封頭）：L0=3819mm設(shè)計內(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4.零部件型號及位置5.相關(guān)校核計算設(shè)計人： 學(xué)號：指導(dǎo)老師： 完成時間： 目錄一、材料及結(jié)構(gòu)選擇11 材料的選擇12 結(jié)構(gòu)的選擇22.1封頭的選擇22.2人孔的選擇22.3 法蘭的選擇22.4 液面計的選擇32.5 鞍式支座的選擇3二、設(shè)計計算內(nèi)容41 設(shè)計溫度和設(shè)計壓力的確定41.1設(shè)計溫度的確定41.2貯罐長度以及內(nèi)徑確定41.3設(shè)計壓力的確定42

2、罐體壁厚設(shè)計43 封頭厚度設(shè)計53.1計算封頭厚度53.2校核罐體與封頭水壓試驗強(qiáng)度64 鞍座設(shè)計64.1罐體質(zhì)量m164.2 封頭質(zhì)量m274.3 甲醇質(zhì)量m374.4 附件質(zhì)量m474.5 貯罐總質(zhì)量85 人孔設(shè)計86 人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計97 選配工藝接管97.1堿液進(jìn)料管97.2堿液出料管107.3排污管107.4液面計接管107.5放空管接口管107.6安全閥接口管118 總裝置配圖11參考文獻(xiàn)12- 3 -一、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：甲醇，別名：甲基醇、木醇、木精分子式,分子量32.04，有類似乙醇?xì)馕兜臒o色透明，易揮發(fā)性液體，密度（20）0.7913g/m

3、L，熔點(diǎn)為97.8，沸點(diǎn)為64.65。甲醇是一種無色、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類的低碳鋼板，16Mn鋼板的價格雖比Q245R貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計價，Q345R鋼板較為經(jīng)濟(jì)，所以在此選擇Q345R鋼板作

4、為制造筒體和封頭的材料。鋼號鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度/mm室溫強(qiáng)度指標(biāo)許用應(yīng)力/MPaRm/MPaREl/MPa20100Q345RGB 713熱軋36510345189189控軋>1636500325185185正火>36604903151811812 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

5、，結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓封頭最為合理。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。一般人孔有兩個手柄。選用時應(yīng)綜合考慮公稱壓力，公稱直徑，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。人孔的類型很多，選擇使用上有很大的靈活性。公稱壓力為2.5 MPa，公稱直徑為450mm, H為250mm的水平吊蓋對焊法蘭人孔。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焊法蘭。法蘭設(shè)計的優(yōu)化原則是：法蘭設(shè)計應(yīng)使各項應(yīng)力分別接近許用應(yīng)

6、力值，即結(jié)構(gòu)材料在各個方向的強(qiáng)度都得到充分的發(fā)揮。2.4 液面計的選擇液面計是用以指示容器內(nèi)物料液面的裝置，其類型大體上可以分為四類：有玻璃板液面計，玻璃管液面計，浮子液面計和浮標(biāo)液面計。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度在0250攝氏度。玻璃管液面計適用于工作壓力小于1.6MPa，介質(zhì)溫度在0250攝氏度情況下。玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料沒有結(jié)晶等堵塞固體的場合。板式5液面計承壓能力強(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)力分析來看，理論上支座數(shù)目越多越好。但實際上，臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計成雙支

7、座，這是因為當(dāng)支點(diǎn)過多時，各支撐平面的影響均會影響支座反力的分布，因而采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越性反而會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來不利影響。在此選擇輕型的鞍式雙支座，一個S型，一個F型。二、設(shè)計計算內(nèi)容1 設(shè)計溫度和設(shè)計壓力的確定1.1設(shè)計溫度的確定選擇設(shè)計溫度t=501.2貯罐長度以及內(nèi)徑確定貯罐內(nèi)徑Di=2400mm長度L=5000mm1.3設(shè)計壓力的確定設(shè)計壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷，其值不得低于工作壓力。液柱靜壓力P1=g h=1.84×103×9.8×5=0.09016 MPa查飽和

8、蒸汽壓P2=0.0555 MPa工作壓力Pw= P0 + P2 = 0.101+ 0.0555 = 0.1565 MPa設(shè)計壓力P=1.1 Pw = 0.17215 MPa計算壓力Pc=0.17215+0.09016=0.26231 MPa2 罐體壁厚設(shè)計 壁厚公式:本貯罐50時甲醇飽和蒸氣壓為0.0555 MPa，貯罐上需要安裝安全閥，故取Pc = 0.26231 MPa Di = 2400 mm t = 189 MPa Rel = 345 MPa = 1.0（雙面焊對接接頭，100無損檢測） mm取腐蝕裕量C2 = 2 mm設(shè)計厚度 mm取鋼板厚度的負(fù)偏差C1 = 0.3 mmd+C1=3

9、.7+0.3=4 mm圓整后取 名義厚度n=4 mm3 封頭厚度設(shè)計3.1計算封頭厚度 封頭厚度公式： 于是C=C1+C2=2.3 mm+C=2.3+1.7=4 mm圓整后取 名義厚度n=4 mm3.2校核罐體與封頭水壓試驗強(qiáng)度根據(jù)式式中 PT=1.25P=1.25×0.26231=0.33 MPa e=nC=42.3=1.7 mmReL=345 MPa則 MPa而 MPa因為 ，所以水壓試驗強(qiáng)度足夠4 鞍座設(shè)計 貯罐總質(zhì)量式中 m1罐體質(zhì)量 m2封頭質(zhì)量 m3甲醇質(zhì)量 m4附件質(zhì)量4.1罐體質(zhì)量m1DN=2400 mm n=4 mm的筒節(jié)，質(zhì)量為q1=236.4 Kg/m m1=

10、q1L=1181.8 Kg4.2 封頭質(zhì)量m2 DN=2400 mm n=4 mm 直邊高度h = 40 mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，m21 = 150.9 Kg m2 = 2 m21 =301.8 Kg4.3 甲醇質(zhì)量m3V = V封 +V筒 = 19.54 m3甲醇密度 0.7913g/mL，則m3=15461.46 Kg水密度為1000 Kg/m3 m3= 19540 Kg所以m3取水壓試驗滿水質(zhì)量4.4 附件質(zhì)量m4m4=500 Kg4.5 貯罐總質(zhì)量每個鞍座只承受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 4712.12007 鞍座A2400

11、-FJB/T 4712.12007 鞍座A2400-S表3.3 A型鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸(mm)公稱直徑DN允許載荷/kN鞍座高度h底板腹板筋板墊板螺栓連接尺寸l1b112l3b2b33弧長b44e間距l(xiāng)2螺孔d螺紋M孔長l2400447250172024014102652082908280050010100152024M20405 人孔設(shè)計根據(jù)儲罐的設(shè)計溫度、最高工作壓力、材質(zhì)、介質(zhì)及使用求等條件，選用公稱壓力為2.5MPa的水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔（HG/T 215242005）,人孔公稱直徑選定為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

12、標(biāo)準(zhǔn)號名稱數(shù)量材料尺寸/mm1筒節(jié)1Q345RdW×S=480×12，H1=3202HG/T 20592-2009法蘭116Mn()3HG/T 20592-2009墊片1石棉橡膠板=3(代號AG)4HG/T 20592-2009法蘭蓋1Q345Rb1=39， b2=445GB/T 5782-2000螺柱2035M33×2×1756GB/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11吊鉤1Q235-A.F12環(huán)1Q235-A.F13

13、無縫鋼管12014支承板1Q345R6 人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計人孔開孔補(bǔ)強(qiáng)采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345R，根據(jù)JB/T 47362002，確定補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑D1=484mm，外徑D2=760mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為20mm。7 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)部并將管的一端切成45，為的是避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動以減少磨蝕和腐蝕。為了在短時間內(nèi)將物料注滿容器。采用的無縫鋼管。配用具有突面密封的帶頸對焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：HG20595 法蘭 WN50-2.5 RF 20。接管長500mm，不需補(bǔ)強(qiáng)6。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，并且獲得純凈無雜質(zhì)的物料

14、。故采用可拆的壓出管，將它用法蘭固定在接口管內(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 WN32-2.5 RF 20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)一個排污管，管子規(guī)格：，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液面計接管本貯罐采用透光式玻璃板液面計AT 2.5-W-1450V 兩支。

15、與液面計相配的接管尺寸為，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，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)一放空管。采用無縫鋼管，法蘭為HG20595 法蘭 WN32-2.5 RF 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。本貯罐選用的無縫鋼管，法蘭為HG20595 法蘭 WN32-2.5 RF 20。各接管的長度都是200mm。8 總裝置配圖貯罐的總裝配圖見附頁7，各零部件的名稱，規(guī)格、尺寸、材料等見明細(xì)表。貯罐技術(shù)要求：本設(shè)計按GB 150-1998鋼制壓力容器進(jìn)行制造，試驗和驗收；焊接材料、對接焊接接頭形式及尺寸可按GB 985-80中規(guī)定（設(shè)計焊接接頭系數(shù)取1.0）；焊接采用電弧焊，焊條牌號E4303；殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，探傷長度為100%；設(shè)備制造完畢后，進(jìn)行水壓試驗；管口安裝位置