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第三章容器的基本知识 刘丰 1 上节内容回顾 2 3 已经了解的化工设备知识 4 设备 如何满足工艺要求 结构 安全性 下一步考虑的问题 5 本章内容 容器的分类与结构容器的零部件的标准化压力容器的安全检查容器机械设计的基本要求 6 本章学习重点提示 压力容器分类方法中 各压力级别及其范围一 二 三类容器的分类依据 属于容规管理范围容器应具备的条件 压力容器公称直径的规定容器法兰与管法兰的压力级别 7 容器的分类与结构 容器的分类 1 按容器的形状 8 方形容器 9 10 圆筒形容器 10 11 球形容器 11 12 异形容器 12 2 按工艺要求分类 盛装或储存 储罐 计量槽 压力缓冲器 实现化学反应 合成塔 反应釜 变换炉等 实现传热 加热器 冷却器 冷凝器 蒸发器 废热锅炉 水洗塔等 实现传质 分离 分馏塔 吸收塔 干燥塔 过滤器 分离器等 13 3 按连接方式 固定式具有固定的安装和使用地点 工艺条件稳定 容器位于一定的工艺流程中 用管道与其他设备连接 14 移动式贮运容器 用于盛装或运输压缩气体 液化气体和溶解气体 流动范围和环境变化大 1 气瓶 15 2 气桶 16 3 槽车 17 4 按承压性质和能力 1 内压容器 当容器内部介质的压力大于外部压力时 为内压容器 容器设计时主要考虑强度问题 2 外压容器 当容器外部压力大于内部介质压力时为外压容器 设计时主要考虑稳定问题 通常内压容器按照其设计压力的大小分为 低压容器 L 0 1MPa p100MPa 18 5 按容器壁温分类 1 常温容器壁温 20 200 2 高温容器指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器碳钢 420 合金钢 450 奥氏体不锈钢 550 3 中温容器指壁温在常温和高温之间的容器 4 低温容器指壁温低于一20 条件下工作的容器 其中 20 40 浅冷容器 低于 40 者为 深冷容器 19 6 按安全综合分类 压力容器安全技术监察规程 综合考虑了设计压力 几何容积 材料强度 应用场合和介质危害程度等影响因素 20 21 22 易燃及有毒介质分类 常见易燃介质 一甲胺 乙烷 乙烯 氯甲烷 环氧乙烷 环丙烷 氢 丁烷 三甲胺 丁二烯 丁烯 丙烷 丙烯 甲烷等 毒性程度举例 极度危害 高度危害介质 氟 氢氰酸 光气 氟化氢 碳酰氟 氯等 中度危害介质 二氧化硫 氨 一氧化碳 氯乙烯 甲醇 氧化乙烯 硫化乙烯 二硫化碳 乙炔 硫化氢等 轻度危害介质 氢氧化钠 四氟乙烯 丙酮等 23 容器的结构 卧式容器的结构简图 24 压力容器主要结构包括 筒体 封头 密封装置 开孔和接管 支座 附件 25 26 容器零部件的标准化 标准化的意义设计 无需计算和制图 按已有标准图选择 制造 有利于成批生产 降低成本 保证产品质量 提高竞争力 维修 备件规格尺寸通用 实现互换性 通商贸易 国内 国际间通用 消除贸易障碍 我国已实现容器零部件标准化的有 圆筒体 封头 法兰 支座 人孔 手孔 视镜和液面计等 27 容器零部件标准化的基本参数 公称直径 DN 公称压力 PN 规定 1 圆筒体的公称直径 板卷制的 筒体内径 无缝钢管制的 筒体外径 2 法兰与其相配的管子或筒体的PN DN相一致 注意 钢管的DN Di D0 28 1 压力容器的公称直径钢板卷焊筒体和成型封头的公称直径是内径 压力容器的公称直径 mm 注 带括号的公称直径应尽量不采用 29 容器直径较小 可直接用无缝钢管制作 此时公称直径指钢管外径 无缝钢管制作筒体时容器的公称直径 mm 30 无缝钢管和有缝钢管的公称直径是小于外径的一个数值 31 2 压力容器的公称压力 工作压力不同 相同公称直径的压力容器其筒体及其零部件的尺寸也不同 将承受的压力范围分为若干个标准压力等级 即公称压力 压力容器法兰与管法兰的公称压力 32 一 压力容器安全监察的范围同时具备如下条件 固定式压力容器 1 最高工作压力pw 0 1MPa 表压 不含液体静压力 2 内直径Di 0 15m 且容积V 0 025m3 3 介质为气体 液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点 大气压力下的饱和温度 的液体 上述压力容器所用的安全附件亦属于本规程管辖范围 压力容器的安全监察 33 1工作压力 是指压力容器在正常使用过程中 其顶部可能达到的最高压力 表压力 2容积 是指压力容器的几何容积 即由设计图样标注的尺寸计算 不考虑制造公差 并且圆整 一般应当扣除永久连接在容器内部的内件的体积 3容器内介质为最高工作温度低于其标准备沸点的液体时 如果气相空间容积与工作压力乘积大于或者等于2 5MPa L时 也属于本规程的适用范围 34 二 相关法规及常用标准 1 基本法规 压力容器安全技术监察规程 国家质量技术监督局19992 压力容器常用标准 GB150 98 钢制压力容器 国家标准GB151 99 管壳式换热器 国家标准JB4709 2000 钢制压力容器焊接规程 JB4730 2005 压力容器无损检测 HG20592 20635 97 钢制管法兰 垫片 紧固件 JB T4700 4707 2000 压力容器法兰 35 容器机械设计的基本要求 一 容器机械设计条件及程序 1 容器机械设计条件 1 工艺结构要求及基本工艺尺寸 2 工作压力 工作温度及工作介质 3 容器的工作环境 重要程度 36 37 确定设计依据及相关标准 开始 选择材料 确定容器类别 结构设计 壁厚设计 零部件设计 压力试验核算 绘制施工图 校核 审核 结束 合格 合格 不合格 不合格 批准 2 机械设计程序 37 二 基本要求 1 强度 不发生破坏如焊缝开裂 筒体爆破 螺栓拉断等 2 刚度 不发生过大变形如塔体倾斜 塔盘下凹等 3 稳定性 不发生瘪塌或褶皱如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌 气柜抽负瘪塌 塔体支座在起吊时发生瘪塌等 38 38 4 耐久性 保证使用寿命 一般化工设备设计使用寿命为10 15年 大多取决于腐蚀情况 有些取决于疲劳 蠕变或振动 5 密封性 包括内漏和外漏 39 39 6 标准化设计法兰 螺栓 封头 筒体 支座 接管 人孔 7 方便制造 操作与检修 便于运输操作阀门位于操作台面2米高 可