甲醇储罐的课程设计

1、一课程设计Word 文档设计任务书设计课题：甲醇贮罐的机械设计工艺参数：最高使用温度：T=50 C公称直径：DN=2200mm筒体长度（不含封头）：Lo=3819mm设计容：1 .筒体材料的选择2 .罐的结构尺寸3 .罐的制造施工4 .零部件型号及位置5 .相关校核计算设计人：学号：指导老师：完成时间：目录、材料及结构选择 11材料的选择12结构的选择22.1 封头的选择22.2 人孔的选择22.3 法兰的选择22.4 液面计的选择32.5 鞍式支座的选择 3、设计计算容41设计温度和设计压力的确定 41.1 设计温度的确定 41.2 贮罐长度以及径确定 41.3 设计压力的确定 42罐体壁厚

2、设计 43封头厚度设计53.1 计算封头厚度53.2 校核罐体与封头水压试验强度 64鞍座设计64.1 罐体质量 m164.2 封头质量m274.3 甲醇质量m374.4 附件质量m474.5 贮罐总质量 85人孔设计86人孔补强设计97选配工艺接管97.1 碱液进料管97.2 碱液出料管1.07.3 排污管.107.4 液面计接管1.07.5 放空管接口管107.6 安全阀接口管1.18总装置配图1.1参考文献12一、材料及结构选择1材料的选择甲醇的物理化学性质化学名称：甲醇，别名：甲基醇、木醇、木精分子式CH30H，分子量32.04,有类似乙醇气味的无色透明，易挥发性液体， 密度（20C）

3、 0.7913g/mL,熔点为一97.8C ,沸点为64.65C。甲醇是一种无色、 透明、易燃、易挥发的有毒液体，略有酒精气味。甲醇是最常用的有机溶剂之一， 与水互溶且体积缩小，能与甲醇乙酸等多种有机溶剂互溶，甲醇为有毒化工产品， 用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料，主要用于精细化工、塑料等领域， 用来制造甲醛。醋酸、甲氨、硫酸等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料 之一'o储罐可选用一般钢材，但由于压力较大，可以考虑 Q245R, Q345R这两种 钢材。如果纯粹从技术角度看，可用 Q245R类的低碳钢板，16Mn钢板的价格 虽比Q245R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的

4、计价， Q345R钢板较为经 济，所以在此选择Q345R钢板作为制造筒体和封头的材料。钢号钢板标准使用状态厚 度室温强度指标许用应力/MPa/mmRm/MPaREl/MPa<20100热轧36510345189189Q345RGB 713控轧>16 36500325185185正火>36 604903151811812结构的选择2.1 封头的选择从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是 深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小的多，易于冲压成型，是 目前中低压容器中应用较多的封头之一。 平板封头因直径厚度都较大，加工与焊 接方面都要遇到不少困难。

5、从钢材耗用量来看：球形封头用材最少，比椭圆封头 节约，平板封头用材最多。因此，从强度，结构和制造方面综合考虑，采用椭圆 封头最为合理。2.2 人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的部空间以及安装和拆卸设备的部构件。 人孔主要由筒节，法兰，盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合 考虑公称压力，公称直径，工作温度以及人，手孔的结构和材料等诸多方面的因 素。人孔的类型很多，选择使用上有很大的灵活性。公称压力为2.5 MPa,公称直径为450mm, H为250mm的水平吊盖对焊法兰人孔。2.3 法兰的选择法兰连接的主要优点是密封可靠，强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆 卸，制造成本较高。压

6、力容器的法兰分平焊法兰和对焊法兰。 法兰设计的优化原 则是：法兰设计应使各项应力分别接近许用应力值， 即结构材料在各个方向的强度都得到充分的发挥2.4 液面计的选择液面计是用以指示容器物料液面的装置， 具类型大体上可以分为四类：有玻 璃板液面计，玻璃管液面计，浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前 两种。玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，具适用温度在0250摄氏度。玻璃管液面计适用于工作压力小于 1.6MPa,介质温度在0250摄氏度情况下。 玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料没有结晶等堵塞固体的场合。板式5液面计承压能力强但比较笨重，成本较高。2.5 鞍式支座的选择鞍式支座是应

7、用较为广泛的一种卧式支座。从应力分析来看，理论上支座数 目越多越好。但实际上，卧式容器应尽可能设计成双支座， 这是因为当支点过多 时，各支撑平面的影响均会影响支座反力的分布，因而采用多支座不仅体现不出理论上的优越性反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来 不利影响。在此选择轻型的鞍式双支座，一个 S型，一个F型。二、设计计算容1设计温度和设计压力的确定1.1 设计温度的确定选择设计温度t=50 1.2 贮罐长度以及径确定贮罐径 Di=2400mm 长度 L=5000mm1.3 设计压力的确定设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计 载荷，具值不得低于工

8、作压力。液柱静压力 P尸 pg h=1.84 X103X9.8X5=0.09016 MPa查饱和蒸汽压P2=0.0555 MPa工作压力 Pw= P0 + P2 = 0.101+ 0.0555 = 0.1565 MPa设计压力 P=1.1 Pw = 0.17215 MPa计算压力 Pc=0.17215+0.09016=0.26231 MPa2罐体壁厚设计壁厚8公式：PcDit2Pc本贮罐50c时甲醇饱和蒸气压为 0.0555 MPa ,贮罐上需要 安装安全阀，故取 Pc = 0.26231 MPa Di = 2400 mm = 189MPa Rei = 345 MPa小=1.0 （双面焊对接接

9、头，100%无损检测）0.262312400 1. 7 218910.26231mm取腐蚀裕量C2 = 2 mm设计厚度dC21.7 23.7 mm取钢板厚度的负偏差 C = 0.3 mm8d+C1=3.7+0.3=4 mm圆整后取 名义厚度8 n=4 mm3封头厚度设计3.1 计算封头厚度封头厚度5公式：RD2 t0.5 Pc于是0.262312400, 、 1. 7 218910.50.26231C=C+C2=2.3 mmS+C=2.3+1.7=4 mm圆整后取 名义厚度8 n=4 mm3.2校核罐体与封头水压试验强度PT Di根据式0. 9ReL式中 Pt=1.25P=1.25 X0.2

10、6231=0.33 MPa8e= 8n C=4 2.3=1.7 mmRl=345 MPa0.3324001.7T 233.1贝 U2 1.7MPa而 0.9 ReL0.9 1345310.5 MPa因为T0. 9 ReL ,所以水压试验强度足够4鞍座设计贮罐总质量m = m1 + m2 + m3 + m4式中m1罐体质量m2封头质量m3甲醇质量m4附件质量4.1 罐体质量m1q1=236.4DN=2400 mm 8n=4 mm的筒节，质量为Kg/mmi= q iL=1181.8 Kg4.2 封头质量m2DN=2400 mm 8n=4 mm 直边高度h = 40 mm 的标准椭 圆形封头，m2i

11、 = 150.9 Kgm2 = 2 m 21 =301.8 Kg4.3 甲醇质量m3m3VV = V 封 +V 筒=19.54 m 3甲醇密度 0.7913g/mL ,贝Um3=15461.46 Kg3水密度为1000 Kg/mm3= 19540 Kg所以m3取水压试验满水质量4.4 附件质量m4m4=500 Kg4.5 贮罐总质量m = mi + m2 + m3 + m41 181.8301 . 81954050021523 . 6 Kgl mg 21523 .69. 81F - 105.6 kN2 2每个鞍座只承受105.6 kN负荷查表得，可以选用轻型带垫板，包角为120的鞍座，即JB/

12、T 4712.12007鞍座 A2400-FJB/T 4712.12007鞍座 A2400-S表3.3 A型鞍座标准尺寸(mm)公称直径DN允 许 载 荷/kN腹筋板垫板螺栓连接尺寸座 高 度 h底板11b18板弧长b43e13、L螺间距孔12d螺 纹 M孔长1b2b332400447250172024014102652082908280050010100152024M20405人孔设计根据储罐的设计温度、最高工作压力、材质、介质及使用求等条件，选用公称压力为2.5MPa的水平吊盖带颈对焊法兰人孔(HG/T 21524 2005),人孔公称直径选定为450mm。采用榨槽面密封面(TG型)和石棉

13、橡胶垫片。表3.2人孔PN2.5 DN450明细表件号标准号名称数 量材料尺寸/mm1筒节1Q345RdWXS=480 M2, Hi=3202HG/T 20592-2009法兰116Mn()3HG/T 20592-2009垫片1石棉橡胶板/3(代号A?G)4HG/T 20592-2009法兰盖1Q345Rb1=39 , b2=445GB/T 5782-2000螺柱2035M33 X2X1756GB/T 6170-2000螺母4025M337吊环1Q235-A.F8转臂1Q235-A.Fd0=369垫圈201100HV10GB/T 6170-2000螺母M2024级11吊钩1Q235-A.F12

14、环1Q235-A.F13无缝钢管12014支承板1Q345R6人孔补强设计人孔开孔补强采用补强圈结构，材质为Q345R,根据JB/T 4736 2002,确定补强圈径 D1=484mm ,外径D2=760mm ,补强圈厚度为20mm。7选配工艺接管7.1 碱液进料管进料管伸进设备部并将管的一端切成45 C,为的是避免物料沿设备壁流动以减少磨蚀和腐蚀。为了在短时间将物料注满容器。采用57mm 35mm的无缝钢管。配用具有突面密封的带颈对焊管法兰，法兰标记：HG20595法兰 WN50-2.5 RF 20。接管长500mm,不需补强6。7.2 碱液由料管在化工生产中，需要将液体介质运送到与容器平行

15、的或较高的设备中去， 并 且获得纯净无杂质的物料。故采用可拆的压出管25mm 3mm ,将它用法兰固定 在接口管 57mm 3.5mmo罐体的接口管法兰采用 HG20595法兰 WN32-2.5 RF 20。与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与HG20595法兰 WN32-2.5 RF 20相同，但其径为25mm。液氨压出管的端部法兰采用 HG20595法兰 WN20-2.5 RF 20。这些小管都 不必补强。压出管伸入贮罐2.6m。7.3 排污管贮罐右端最底部安设一个排污管，管子规格：57mm 3.5mm,管端焊有一与截止阀J41W-16相配的管法兰 HG20595法兰 W

16、N50-2.5 RF 20。7.4 液面计接管本贮罐采用透光式玻璃板液面计 AT 2.5-W-1450V两支。与液面计相配的接 管尺寸为14mm 3mm，管法兰为HG20595法兰WN10-2.5 RF 20。7.5 放空管接口管为了在注入液体时，将容器的空气排到罐体外以便能顺利快速地注入， 需安 设一放空管。采用 38mm 3.5mm无缝钢管，法兰为HG20595法兰WN32-2.5 RF 2007.6 安全阀接口管安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定。 本贮罐选用38mm 3.5mm的无缝钢 管，法兰为HG20595法兰 WN32-2.5 RF 20。各接管的长度都是 200mm。8总装置配图贮罐的总装配图见附页I各零部件的名称，规格、尺寸、材料等见明细表。贮罐技术要求：本设计按 GB 150-1998钢制压力容器进行制造，试验和 验收；焊接材料、对接焊接接头形式及尺寸可按GB 985-80中规定（设计焊接接头系数取1.0）;焊