课程设计液溴储罐的设计

课程设计题目：液溴储罐的设计专业：化学工程与工艺班级：学号：姓名：指导老师：储罐内径：1.6熔点：-7.2℃沸点：58.78℃目录...............................................................................................11................................................................................................11................................................................................................11...........................................................................................................11...............................................................................11...........................................................................................11本设计是为德州地区的工厂设计一液溴储罐。综合考虑了德州的环境条件，液溴的物理化学性质等因素，结合给定的工艺参数，对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。并用SW6软件进行了校核。校核结果表明，所做设计结果正确、无误。（12007.3（2GB150-2011（3GB6654-1996（4JB/T4737-95（5NB/T47022-2012（6NB/T47023-2012（7NB/T47024-2012（8GB/T3985（9NB/T47020-2012（10JB/T4712.1-2007（HG/T21514-2005（12HG/T21518-2005（13JB/T4736-2002（14HG/T21590-951干旱多风回暖快，夏季炎热多雨，秋季凉爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥，具有12.9温43.4℃（1955年7月23-27℃（1958年1月15日2083月29日到10月24225547.5毫米，东部多于西部，南部多于北部。降水量的时间分配以7月最多，德州市平均降水量190毫米，1月最少只有3.5毫米。按季节分，春季占有12.8%，夏季高达67.7%，秋季占16.9%，冬季只占2.6%。根据德州的天气情况，确定储罐的设计温度为-30℃—45℃。已知夏季最高温度时物料的饱和蒸汽压为1.6MPa，所以设计取压力p1.11.61.76液柱静压力估算为：ph4静ρ：液溴密度，3g：重力加速度，9.8kg/s2h：卧式容器液柱最大高度，估值为筒体公称直径，2.2m2.3.1液溴的性质20很活泼，与氯气相似，但是稍弱，溴化物中的溴离子可以用游离态的氯来驱出；它是一种强氧化剂，遇砷、锑放出火花而化合；与氢的亲和力甚强；与有机物混2质具有极强烈的毒性和腐蚀性。表2-1液溴的物理性质中文名化学式分子量熔点液溴沸点密度58.78℃3.1193深红棕色4.162159.832-7.2颜色溶解度2.3.2筒体、封头的选材根据液溴的物性和设计温度在-30℃—45℃之间、设计压力为1.76MPa，由术角度考虑，20R和16MnR都可行。但从经济角度来说，20R价格便宜，比较适合。因此选用20R钢板作为制造筒体、封头的材料。20R\20G是以前的工艺标准是：GB6654GB713-86Q245R是现在的新牌号，标准是：GB713-2008二者其实是一样的材质，仅仅是名称不一样。2.3.3筒体、封头的结构方便，而且承压能力较好，因此这类容器应用最广。3为无折边与折边两种。平板封头根据它与筒体连接方式不同也有多种结构。[2]大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。3已知的工艺参数为：公称直径：Di=2200mm设计压力：Pc=1.76MPa选用20R，工作温度-30℃—45℃，查《钢板许用应力表》得[]133MPta焊接接头采用V坡口双面焊接,采用全部无损检测,其焊接接头系数由焊接接头系数表查得φ=1.00。估计钢板厚度在8~25之间，所以钢板负偏差由《钢板厚度负偏差表》查得C1=0.8mm；液溴为强腐蚀性，采用内衬四氟乙烯方法，内部腐蚀忽略不计，腐蚀裕量由壳体、封头腐蚀裕量表查得C2=1mm。液溴储罐是内压薄壁容器，按公式计算筒体的设计厚度为：PD.C17.11eI]Pdten=18mm采用标准椭圆形封头a:b=2:1，各参数与筒体相同。封头的设计厚度：.PDCeI]Pd2ten=18mm，可见和筒体等厚。查标准《椭圆形封头》JB/T4737-95，得下表：表3-1椭圆封头各项参数公称直径曲面高度直边高度h2/mm40内表面积容A/m2积质m/kg911.31量厚度/mmDN/mm2200h1/mm600V/m3186.54534.9905先按公式确定水压试验时的压力P为：t4P1.25P1.251.762.2a2.2tet]P1.25Ptct水压试验时的应力为PDI161.5IEIe235MP查表得厚度为16mm的16MnR钢板的钢材屈服极限故在常温水压试验时的许用应力为：sa0.90.90.8235169.2MPsa故因此筒体满足水压试验时的强度要求st54.1.1法兰类型的选择兰为整体法兰[3]。下表为两种法兰的参数。表4-1平焊法兰和对焊法兰标准分类适用压力/MPa适用温度/℃适用直径/mm甲型乙型0.25~1.60.25~4.00.6~6.4-20~300-20~350-20~45300~2000300~3000300~3000平焊法兰长颈对焊法兰由于储罐的设计压力为1.76MPa，公称直径为2200mm。所以选用法兰的公称压力PN为2.5MPa。根据上表，甲型平焊法兰的适用压力和适用直径不符合，NB/TPN为2.5MPa的适用直径没有达到2200mm，所以，选用长颈对焊法兰。4.1.2法兰密封面的选择状。下表为各种密封面比较表4-2密封面比较·优点缺点适用范围结构简单，加工方不易压紧，密封性PN<2.5MPa，介质平面形便，便于防腐衬里差压力较高场合无毒≤800，PN≤6.4MPa凹凸面/结构制造复杂，更换困难榫槽面其他良好密封性/适合压力较高不易加工/密封面。4.1.3垫片、螺栓的选择条件。根据标准NB/T47020-2012中法兰、垫片、螺柱、螺母材料匹配表，选用垫6片材料为橡胶石棉板。螺栓材料为30CrMoA4.1.4法兰最终选择NB/T47023-2012中公称压力为2.5MPa，公称直径为2200mm的法兰表4-3选用法兰的结构及尺寸（公称压力）对接筒体最小法兰/mm螺柱公称直径DN/mmαδ规数厚度DDDDDδHhαδRd1234格量δ112u/mm19027262525252020290906328206615M824222002334507226表4-4选用法兰质量数据公称直径DN/mm法兰质量/kg衬环质量/kg平面凸凹面榫槽面平面凸面凹面榫面槽面面面22002021.2057.2043.2047.2053.20.42.27.32.37.5951718205则，选用法兰的标准标记为：法兰C-T2200-2.5/52-320NB/T47020-20124.2.1人孔的选择人孔是压力容器检修的重要入口，也是压力容器设计的重要组成部分。人[4]孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。综合考虑到公称压力2.5MPa，工作温度为45℃及手孔材结果和材料等因素，查找标准《钢制人孔和手孔的类型和技术条件》和《回旋盖带颈对焊法兰人孔》确定人孔。选用等长双头螺柱，垫圈选用非金属垫片中的石棉橡胶板，其他数据如下表所示：表4-5所选人孔的参数密封面形式及代号公称直径DN/mm450公称压力PN/MPa2.5人孔材料16R垫片材料名称回旋盖带颈对突面RF普通石7焊法兰人孔棉橡胶表4-6所选人孔尺寸表螺螺质量dsdD112bbb2ABLd柱母螺柱数量1ow(kg)48012456670600250126424446375175250242040M332170246则人孔标记为：人孔ⅢS-35CM(NM-XB350)A450-2.5HG/T21518-20054.2.2人孔补强的确定本设计选用人孔筒节内径为内径484mm，外径为760mm，补强圈厚度按下式估算。d1.8e补DD21考虑到人孔筒节有一定的腐蚀余量，故补强圈厚度为JB/T4736-2002得补强圈质量为。26mm。查标准4.3.1支座的选择A型和B这种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的局部应力，故只适合用于小型设备。因此，选用鞍式支座作为储罐的支座。[5]4.2.2鞍座的选用原则（1）双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度A=0.207L，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取A0.2L，其中LA为鞍座中心线至封头切线间距离。（2）当鞍座临近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加强效应，在满足A0.2L下应尽量使A0.5R。04.2.3鞍座负荷计算储罐重质量计算式如下：8m=m+m+m+m1234式中：m为罐体质量，kg；m为封头质量，kg；m为液溴质量，kg；m为附件质量，。1234（1）罐体质量m1DN=2200mm，δ=18mm的筒节，每米质量为q=1000kg/m，故1mqL4.8480011（2）封头质量m2DN=2200mm=18mm，直边高度为，每米质量为q=900kg/m，故2mq22180022（3）液氨质量m3mV3式中：α为装料系数，取0.7；V为储罐容积，m；γ为液溴密度，3119kg/m23VVV22.004.84.52425.715m2m0.725.715311956143kg3（4）附件质量m4人孔质量为，其他接管综合按300kg计，故m5464设备总质量为：m=m+m+m+m=4800+1800+56143+546=63289kg12mg34632899.8QN310KN22每个鞍座只承受316KN负荷，所以选用轻型带垫板、包角为120的鞍座。o表4-7型式特征包角型式焊制垫板有筋板数轻型A1206表4-8支座尺寸（DN=2200mm）底板腹板δ210筋板b2允许载荷Q鞍座高度l1b1δ114lb3δ33435KN250垫板b417202402652082908螺栓配置e间距l螺孔d螺纹孔长l鞍座质量弧长2800δ41010015202234kg50024M2040外伸长度A0.2L，，筒体长为4400mm，则：A0.22200440mm则两鞍座间距为：9l440044023660mm鞍座标记为：JB/T4712.1-2007，支座A2400-F在一起。现有标准，有反射式玻璃板液面计、反射式防霜液面计、透光式板式液面计和磁性液面计。根据选用表选用：选用反射式玻璃板液面计，公称压力PN4.0MPa，具体参数如下表：表4-9反射式玻璃板液面计基本参数及尺寸加热蒸汽重量管接口间底部配底部配液面计公称长度透光尺寸透光总长度L×14mm节数L/mmL/mm12距/mm阀门53.7螺塞51.751450260×1414601420则液面计标记：液面计AⅠ-1450V(P)18mm×3mm，管法兰HG20592法兰SO20-2.5RF16MnR4.5.1液溴进出料管采用ø57mm×6mm无缝钢管。进料管的一端切成45°，伸入出罐内少许。配用具有凸面的带颈平焊法兰，法兰标记为：HG20592法兰PL50-2.5RF16MnR。4.5.2排污管料的截止阀J41W-25和与之匹配的管法兰HG20592法兰PL50-2.5RF16MnR。4.5.3安全阀接口管安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本储罐采用ø32mm×4mm的无缝钢管，管法兰HG20592法兰PL25-2.5RF16MnR。105.1.1筒体切向应力计算查得、K0.401K0.88034KF3R则：14.42me5.1.2封头切向应力计算KF4R6.5616.2hmeK