卧式液氯储罐设计方案

卧式液氯储罐设计方案任务说明40m的液氯储罐，承受常规设计方法，综合考虑液氯性质、所在环境等条件并参考相关标准，分别对储罐进展工艺设计、构造设计、设备强度计算，得出储罐的筒体、封头、鞍座、人孔和接收SW6-1998的设计方案。液氯性质在常压下即气化成气体，吸入人体能严峻中毒，有猛烈刺激作用和腐蚀性，在日光下与其它易燃气体混合时发生燃烧和爆炸，氯是很活泼的〔或化合物〕起反响。危害特性：液氯不会燃烧，但可助燃。一般可燃物大都能在氯气中燃烧，一般易燃气体或蒸汽也都能与氯气形成爆炸性混合物。氯气能与很多化学品如乙炔、松节油、乙醚、氨、燃料气、烃类、氢气、金属粉末等猛烈反响发生爆炸或生成爆炸性物质。它几乎对金属和非金属都有腐蚀作用。设备的初步选型及轮廓尺寸500m3，单罐容积小于1000m3时选用圆筒形储罐比较经济。设计温度设计温度的定义为：容器在正常工作状况下，所设定元件的金属温0℃时，设计温度0得高于元件金属可能到达的最高温度。依据-20～45℃的工作温度，再考虑温度的波动，外界环境的变化等因素，我们将设计最高温度定为50℃,设计最低温度定为-20℃。压力容器的设计存储量W=ΦVρ=0.9*42.89*1.3141=50.73t式中：W---储存量，tΦ---装量系数V---压力容器容积ρ---设计温度下饱和液体密度，t/m3材料选择依据液氯的特性以及材料的综合机械性能和使用的经济型，选择Q345RQ345R50℃时的许用应力[σt]=170MPa.设计条件2-1工程工作介质容液氯MPa1.414MPa1.466工作温度℃-20~48设计温度℃50m340m342.89m338.60Φ0.9t/m31.314材质Q345Rmm2400其他要求100℅无损检测焊接构造系数液氯属于高度危害介质，必需承受双面对接接头并承受100%无损检测，焊接接头系Φ=1。最高工作压力确实定1.0—1.11.15%设计时，可无视不计。(锅炉压力容器安全)t=50℃时,依据《压力容器介质手册》可得液氯的密度是1.314g/cm3，饱和蒸汽压MPaPa=0.1MPaP=1.1×Pv=1.1×〔1.414-0.1〕=1.445MPa液柱静压力=ρgDi=1314×9.8×2.4=0.031<5%×Pd，所以无视液柱静压力。Pc=Pd=1.445MPa第四章强度设计筒体设计筒体长度确实定。由公式D

2L=40m34 iLD取 =4，解得D=2335mm，圆整至2400mm。Dii由《JBT4746-2023--钢制压力容器用封头》查得，总深H=640mm，封头容积V=1.9905m3 外表积=6.5453A/m2V=V总 封头

+V 圆筒

2L=40-2×V,L=8404mm,8500mmV计4Di2

L+2×V=42.43m3V=V计=0.9×42.43=38.2m33-638.60m3。DN=2400mm，H=640mmh=H-DN/4=640-2400/4=40mm。圆筒厚度的设计查GB150211《压力容器》中-材料中表2，可得：在设计温度50℃下，

Mas许用应力tMa D 1.4662400利用中径公式计算厚度：

211811.466

10.39mm (3.1)2t Pc查教材《锅炉压力容器安全》P116可知，钢板厚度负偏差为0.8mm，而有0.25mm，6%时，负偏差可以无视不计，故取C 0。1查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计根底规定》可知,在无特别腐蚀状况下，腐蚀裕量C2

1mm,本设计取C2

=2mm则筒体的设计厚度i

CC1

14.39mm (3.2)圆整后，取名义厚度n

16mm筒体的有效厚度e

CCn 1 2

12mm (3.3)封头的设计由《JBT4746-2023--钢制压力容器用封头》查得，总深H=640mm，封头容积V=1.9905m3 外表积=6.5453A/m2V=V总 封头

+V ，即D圆筒 4

2L=40-2×V,L=8404mm,8500mmV计4Di2L+2×V=42.43m3V=V计=0.9×42.43=38.2m33-638.60m3。DN=2400mm，H=640mmh=H-DN/4=640-2400/4=40mm。接收和接收法兰设计接收〔MFM〕c〔MFM〕cDN500凹凸面人孔〔MFM〕DN60 HG20592-1997 凹凸面空气进口管〔MFM〕DN60 HG20592-1997 凹凸面空气出口管〔MFM〕DN20 HG21595-1997 凹凸面压力表接口〔MFM〕DN40 HG21595-1997 凹凸面液位计接口〔MFM〕h DN60 HG21595-1997 凹凸面〔MFM〕k DN40 HG20592-1997 凹凸面液氯出口管排污口〔MFM〕接收代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN65HG20595-1997MFM液氯进口管bDN50HG20595-1997凹凸面安全阀接口法兰与法兰垫片〔1、法兰其型号为HG/20592法兰Th〔Rc〕DN(20)-1.6 TG3.45Q345RHG/20592Th〔Rc〕DN(80)-1.6 TG4.5Q345RHG/20592Th〔Rc〕DN(100)-1.6 TG4法兰尺寸如下表Q345R钢K直nThB8089200160径L188M1620110100108220180188M1622130253211585144M121646表公称通径表公称通径DN管外径连接尺寸法兰颈法兰A1法兰外径D螺栓孔中心圆螺栓孔螺栓孔数螺纹厚度CNHSH1R3.23.62.610650126526440XB350〔GB/T3985〕依据设计压力选择钢制管法兰用非金属垫片，使用与HG/T20592所规定的公称压力PN2.5~PN63的管法〔HG/T20606-2023〕垫片型号如下：20-16(B)XB350HG/T20606-2023垫片TG80-16(B)XB350100-16(B)XB350垫片尺寸如下表TG公称直径DN(mm)D1(mm)垫片外径D2(mm)T(mm)2036501.5801061201.51001291491.5人孔、垫片、液面计、压力表、安全阀、温度计构造设计人孔人孔：选用水平吊盖带颈平焊法兰人孔〔HG／T21523-2023凹凸面〔MFM〔2-3〕500mm。人孔质量：232kg。其型号为人孔MFM Ⅲb-8.8〔NM-XB350〕500-1.6 HG／T21523-2023垫片DN500。其型号为HG20607 四氟包覆垫 PMT 500-1.6液面计由于容器工作温度为-20℃~45-40℃~30〔HG/T21584-1995〕L=800mm,凸面〔M2-5其型号为HG/T21584-1995UZ1.6 M-2500-1.3141AF304/C压力表由于盛装液氯，混入的少量水分会导致介质的腐蚀性，应选用适用于测量具有YPF–150–B-F安全阀DN100。鞍座构造设计Q2357.85×103kg/m3m=V=DtL=×2.4×8.5×0.018×7.85×103=9055.73kg1 i储存液氯的质量m2

=D2L4 i

=51121.81kg

=650.1kg3m4

=500kgG=(m＋m1 2

＋2m＋m3

)g=517.8kNG单个鞍座承受的重量G′=2

=258.9kNDN2300,410KN,120°据见下公公直DN称径鞍座高度h底板腹板筋板l1b124012L3b2b324002501720141026520829038DN垫板螺栓连接尺寸弧长e44间距l2螺孔d螺纹孔M 长l鞍座质量kg增 加100mm高b度增加的kg24002400280050010100152024M204023423鞍座位置A0.2LJB4731A0.2L=0.〔L+2hA0.25L.处的应力过大。∴A≤0.2×8.6=1.72mA≤0.5R，A≤0.5×1.15=0.575m综上，取A=600mm,L=8600-2A=8600-1200=7400mm焊接接头设计焊接的质量与容器的安全。δ16a60°b2δ16a60°b2p3型

接构造，坡口为E开孔补强计算依据GB150，当设计压力小于或等于2.5Mpa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中2.589mm要求，不另行补强。补强计算方法判别开孔直径D=di+2C=500+4=504mm开孔直径D小于Di/2=1200mm，满足等面积法开孔补强计算的使用条件，故可以用等面积法进开放孔补强计算。2、开孔所需补强面积先计算强度减弱系数frfr=[]tδet=10-4=6mm开孔补强所需面积按下式计算

/[]t=0.84，接收有效厚度为nA=d2et(1fr3、有效补强围有效宽度B

)=5089.33+29.336(1-0.84)=4757.33B=508+16+14+210=558mm(2)有效高度外侧有效高度按下式确定dnt508dnt508h1=320mm508508dnth2dnth2=0mm

71.27mmh2=0mm。4、有效补强面积(1)筒体多余金属面积A1A1=(B-d)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fr)=814.79mm2(2)接收多余金属面积接收计算厚度

PcDi

1.466500

2.69mm2[]tPc 213711.4661A2A2=2h1(δet-δt)fr+2h2(δet-C2)fr=635mm2(3)接收区焊缝面积〔6.0mm〕1A3=2 6.06.036mm22(4)有效补强面积Ae=A1+A2+A3=814.79+635+36=1485.79mm2(5)A4=A-Ae=4757.33-1485.79=3271.54mm2(6)补强圈设计依据接收公称直径DN500JB/T4736选取补强圈外径D’=840mm，D1=534mm。其中，B=1016mm>536mm，所以补强圈在有效补强围。补强圈厚度为δ’=36.3kg。

A4

10.69mm，圆整到公称厚度14mm。补强圈质量为

第五章应力校核计算条件筒体简图计算压力P1.445MPa设计温度c50.00CD2400.00mmi材料试验温度许用应力正火)163.00)MPa设计温度许用应力163.00MPa试验温度下屈服点325.00MPaC0.00mm1C2.00mm22计算厚度

1.00

厚度及重量计算PD mm= c i

=14.39重量

2[]tPc= -C-C=12 mme n 1 2=16 mmn9055.73 Kg压力试验时应力校核液压试验试验压力值的应力水平T

P=1.25PTT

[][]t0.90

=2.7000=122.50s

MPaMPa校核条件校核结果

=pT.(Die) =191.94 MPaT T eT T合格压力及应力计算

2[]te

=2.29293

MPaw (D)i e

P(Dt= c2

)ieie

=154.40

MPat

1163.00t ≥t

MPa结论 合格压椭圆封头校核压椭圆封头校核压椭圆封头校核计算单位tC1C2焊接接头系数0.002.001.00mmmm厚度及重量计算外形系数K=1 D2=0.919362h2 ii计算厚度=2[]t0.5PKPDc i=14.75mmc有效厚度结论重量=en-C-C=17.001 2min=7.20mmmmmmn=19.00满足最小厚度要求964.77Kg压力计算最大允许工作压力[P]=2[]tMPaw合格eKD0.5=2ie结论计算条件椭圆封头简图计算压力设计温度Pct1.44550.00MPaCDi曲面高度h2400.00600.00mmmmi材料16Q345R(正火)(板材)试验温度许用应力163.00MPa设计温度许用应力163.00MPa右封头计算计算单位右封头计算计算单位tC1C2焊接接头系数0.002.001.00mmmm厚度及重量计算外形系数K=1 D2=0.919362 i2hi计算厚度=2[]t0.5PKPDc i=14.75mmc有效厚度结论重量=en-C-C=17.001 2min=7.20mmmmmmn=19.00满足最小厚度要求964.77Kg压力计算最大允许工作压力[P]=2[]tw合格eKD0.5=2.50231MPaie结论计算条件椭圆封头简图计算压力设计温度Pct1.44550.00MPaCDi曲面高度h2400.00600.00mmmmi材料Q345R(板材)试验温度许用应力163.00MPa设计温度许用应力163.00MPa鞍座材料许用应力[]sa鞍座材料许用应力[]sa170MPa工作时物料密度O液压试验介质密度圆筒直径Di圆筒名义厚度n圆筒厚度附加量C圆筒焊接接头系数封头名义厚度hn封头厚度附加量Ch两封头切线间距离 L鞍座垫板名义厚度rn鞍座垫板有效厚度鞍座轴向宽度 b鞍座包角θ鞍座底板中心至封头切线距离封头曲面高度hi试验压力 pT鞍座高度HA562.810002400192119285301212240120620402.7250kg/m3kg/m3mmmmmmmmmmmmmmmmmm°mmmmMPammre卧式容器〔双鞍座〕卧式容器〔双鞍座〕计算单位计 算 条计算压力圆筒材料鞍座材料件1.44550Q345RQ235-A163简图pCtMPa℃圆筒材料常温许用应力[]圆筒材料设计温度下许用应力[]t163圆筒材料常温屈服点 325MPaMPaMPaT腹板与筋板(小端)组合截面积Asa腹板与筋板(小端)组合截面断面系数Zr地震烈度配管轴向分力Fp圆筒平均半径Rm物料充装系数o

583242.17297e+06001209.50.9

mm2mm3Nmm支座反力计算圆筒质量(两切线间)

mD1

Ln c n

9055.73 kg封头质量(曲面m2

946.072 kg局部)附件质量

m 365 kg3(曲面部Vh

1.80956e+09

mm3分)V=4.22079e+10间)

mm3容器充液质量

工作时, m4

V 23754.8 kgoo压力试验时, m”4

V =42207.9T耐热层质量

m 0 kg5总质量

工作时,mm1

2m2

m m m3 4

35680.2kg压力试验时,mm1

2m2

m m m3 4

54133.5单位长度载荷 q

mg4

mgq 4 51.88253iL h3i

N/mmF

1mg175047F1mg265579支座反力

2 2 NFmaxF,F265579筒体弯矩计算工作时

h2

4A=2.7734e+08M 1 4

m i 4hL4h 13i 圆筒中间处截

L 面上的弯矩 压力试验

N·mm

h2

4A=4.2077e+08M T1 4

m i 4hL4h 13i L 补强校核算接管: A2φ25×3

计算方法:GB150-1998单孔

面积补强法,设 计 条 件 简 图pc设计温度

Q345R

2.1650

MPa℃名称及类型板材

0.9Di

2400 mm壳体开孔处名义厚度δ19 mmn壳体厚度负偏差C1C2

0.65 mm2 mm壳体材料许用应力170 MPa[]t椭圆形封头长短之比 2接收实际伸长度封头轴线的距离C1t

1001020.375

mmmm接收材料20g(正火)接收材料20g(正火)名称及类型管材补强圈外径50mm补强圈厚度10mmmm 补强圈厚度负偏差C 0 mm1r接收材料许用应[]t

MPa 补强圈许用应力[σ]t 170

MPa开 孔 补 强 计 算77.5mm补强区有效宽度B155mm77.5mm补强区有效宽度B155mmh27.84mm接收有效伸长度h27.84mm接收有效外伸长度1

16.623 mm 接收计算厚度δt2

3.21 mm974.7A

mm2 A1

38.52

mm2A2

433.8

mm2 补强区的焊缝面积A 363

mm2A+A+A=1212mm2 ，小于A，需另加补强。1 2 3A

3397.57 mm2

6352.78

mm24

1 2 3第六章液氯储罐的安全治理危害因素的分析危害因素：与这些类物质接触就可能引发火灾或爆炸。能有不良影响。作用。泄露时，有造成火灾、爆炸、中毒窒息及对物品造成腐蚀危急。生产过程中的危急性分析：破损、高温〔受热、加热、暴晒等、超压等也会发生物理爆炸〔如罐体裂开等罐底部，当到达确定浓度时，遇热或震惊等因素就会发生爆炸。泄漏中毒危急性：该场所在使用和贮存液氯的过程中，假设治理上疏忽或操作不环境遭到严峻破坏。所以应特别留意，严防泄漏。起重损害：为了便利液氯的装卸、搬运，该场所使用载重量为2t的罐车，依据《特种设备安全监察条例》该设备为特种设备。依据有关规定载重设备本身制造质量应良好，材料结实，具有足够的强度而且没有明显的缺陷，必需进展检验检测以电气损害：该场所运行中使用有局部电气设备，工艺管道上为防止水管被冻，员误操作、误触带电体等，都有可能发生触电事故造成损害。压力容器的危急、有害因素分析施如下:1、开、停车时留意应开、关的阀门和盲板的抽堵。2、严格把握工艺指标，加强巡回检查，防止超温存局部过热。3、定期校验安全附件，保证灵敏牢靠。4、加强压力容器的检验，准时觉察壁厚减薄而仍在