課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)---液化石油氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)中采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，綜合考慮儲(chǔ)罐的環(huán)境條件、介質(zhì)性質(zhì)等因素并參考相關(guān)的壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)儲(chǔ)罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管等進(jìn)行設(shè)計(jì)。在完成液化石油氣儲(chǔ)罐各部分的初步設(shè)計(jì)后，利用化工設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算軟件SW6-1998進(jìn)行強(qiáng)度校核，以確定儲(chǔ)罐各個(gè)組成部分的合理結(jié)構(gòu)與尺寸。由于作者初次嘗試有關(guān)液化石油氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)，以及作

2、者能力的限制，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免有一些不足之處，還望批評(píng)指正！</p><p><b>　　一 工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1．液化石油氣的基本成分</p><p>　　液化石油氣是在開(kāi)采和煉制石油的過(guò)程中產(chǎn)生的一部分氣態(tài)，經(jīng)液化后分離出干氣而得到的可燃液體。它的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯；其中丙烯、丁烯是重要的化工原料，經(jīng)把丙烯

3、、丁烯提煉出去，作為城市燃料使用的液化石油氣是丙烷、丁烷。目前我國(guó)城市液化石油氣系統(tǒng)供應(yīng)的一般為丙烷、丁烷、丙烯、丁烯為主要成分的液化烴類混合物。由于石油產(chǎn)地的不同，各地區(qū)液化石油氣的成分各不相同，而本次設(shè)計(jì)中選取新疆克拉瑪依煉油廠、獨(dú)山子煉油廠等地區(qū)液化石油氣組分情況進(jìn)行液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)。其液化石油氣主要組織成分的比例大致如表1.1所示。</p><p>　　表1.1 液化石油氣主要組織成分的比例表<

4、/p><p>　　2．液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)參數(shù)的確定</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)壓力的確定</p><p>　　某些烴類飽和蒸氣壓力與溫度的關(guān)系可以從《煤氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè)中圖1-1-20 查得，根據(jù)新疆地區(qū)液化石油氣的組成成分特性，從圖1-1-20中可查得各種溫度下這些成分的飽和蒸氣壓力如表1.2所示。</p><p>　　表1.2 各溫度下

5、各成分的飽和蒸氣壓力</p><p>　　從表1.2中我們可以明顯看出,溫度從50℃降到-25℃時(shí),各種成分的飽和蒸氣壓力下降的很厲害?？梢酝茢?在低溫狀態(tài)下,由飽和蒸氣壓力引起的應(yīng)力水平不會(huì)很高。</p><p>　　根據(jù)道爾頓分壓定律，我們不難計(jì)算出各種溫度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸氣分壓如表1.3所示。</p><p>　　表1.3 各種成分在相應(yīng)溫度下

6、的飽和蒸氣分壓</p><p>　　根據(jù)表1.3不難計(jì)算出各種溫度下液化石油氣飽和蒸氣壓力，如表1.4所示。</p><p>　　表1.4 液化石油氣在各溫度下的飽和蒸氣壓力</p><p>　　因新疆地區(qū)液化石油氣在50℃時(shí)的飽和蒸氣壓力為1.26041 MPa，大于50℃時(shí)異丁烷的飽和蒸氣壓力(0．67 MPa)，且小于50℃時(shí)丙烷的飽和蒸氣壓力（1.77 M

7、Pa），故按國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)察局《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，取50℃時(shí)丙烷的飽和蒸氣壓力1.77 MPa為設(shè)計(jì)壓力及。由于，按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第6條劃分類別的規(guī)定，本設(shè)備屬中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于10 MPa·m3），按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》劃分為三類壓力容器。</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)溫度的確定</p><p&

8、gt;　　按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第35條規(guī)定：設(shè)計(jì)儲(chǔ)存容器，當(dāng)殼體的金屬溫度受大氣環(huán)境氣溫條件所影響時(shí)，其最低設(shè)計(jì)溫度可按該地區(qū)氣象資料，取歷年來(lái)月平均最低氣溫的最低值。但由于本次設(shè)計(jì)中要求液化石油氣儲(chǔ)罐工作在-20～48℃，故本設(shè)計(jì)中取最低設(shè)計(jì)溫度為-20℃。按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》液化石油氣最高設(shè)計(jì)溫度取值為50℃。</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)儲(chǔ)量</b><

9、;/p><p>　　按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第36 條1之規(guī)定：介質(zhì)為液化氣體（含液化石油氣）的固定式壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量，應(yīng)按照下式計(jì)算：</p><p>　　式中： —儲(chǔ)存量，；</p><p>　　—裝量系數(shù)，取0.9,；</p><p>　　—壓力容器的容積，21；</p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下的飽和液體密

10、度，0.42 。</p><p><b>　　則存儲(chǔ)量：</b></p><p><b>　　3.選材</b></p><p>　　液化石油氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的介質(zhì)一般是經(jīng)催化裂化工藝而產(chǎn)生的液化石油氣,其中常含一定的水分、及一定量的氰化物。這些物質(zhì)的共同存在,易形成使鋼材裂紋極為敏感的濕環(huán)境。在這樣的環(huán)境下,應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是主要的

11、表現(xiàn)形態(tài)。液化石油氣儲(chǔ)罐的應(yīng)力腐蝕發(fā)生的頻率很高,為了保證儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行,在設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感性低的材料。材料對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性指材料抗應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展能力的大小。一般說(shuō)來(lái),材料的強(qiáng)度越高,則抗應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展能力下降越多。液化石油氣儲(chǔ)罐可選用碳鋼或低合金鋼為殼體材料,通常以16MnR為主要材料。考慮到本次設(shè)計(jì)的液化石油氣儲(chǔ)罐屬于第三類中壓儲(chǔ)存容器，且工作在-20～48℃溫度范圍內(nèi)，故選取16MnR（許用應(yīng)力： 常溫下強(qiáng)度指標(biāo):

12、）為結(jié)構(gòu)材料。并且在全部焊接工作完成后,應(yīng)進(jìn)行整體消除應(yīng)力熱處理。</p><p><b>　　二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。蝗?</b></p><p><b>　　由 可得</b></p&g

13、t;<p><b>　　圓整得</b></p><p>　　查得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭參數(shù)為:</p><p><b>　　封頭容積</b></p><p><b>　　封頭深</b></p><p><b>　　直邊段</b></p>

14、<p><b>　　總深度</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　得 </b></p><p>　　圓整得 </p><p><b>　　則 符合要求.</b></p>&

15、lt;p><b>　　則</b></p><p><b>　　計(jì)算長(zhǎng)度：</b></p><p>　　由 可近似得到液柱靜壓力</p><p><b>　　故計(jì)算壓力：</b></p><p><b>　　筒體計(jì)算厚度 ： </b></p>

16、;<p><b>　　取腐蝕余量：</b></p><p><b>　　厚度負(fù)偏差：</b></p><p><b>　　筒體名義厚度：</b></p><p><b>　　筒體設(shè)計(jì)厚度：</b></p><p><b>　　筒體有

17、效厚度：</b></p><p>　　橢圓型封頭的厚度 ：</p><p><b>　　取腐蝕余量：</b></p><p><b>　　厚度負(fù)偏差：</b></p><p><b>　　封頭名義厚度：</b></p><p><b&g

18、t;　　封頭設(shè)計(jì)厚度：</b></p><p><b>　　封頭有效厚度：</b></p><p><b>　　水壓試驗(yàn)： 取</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　經(jīng)校核： 符合要求</p><p>　

19、　2.接管和接管法蘭的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　法蘭工程壓力取</b></p><p><b>　　2.1接管選擇</b></p><p>　　接管外伸長(zhǎng)度：（接管垂直于殼壁，采用焊接法蘭）</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，</b></p><p&

20、gt;<b>　　當(dāng)時(shí)，</b></p><p>　　其管口表及鋼管標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2.1及表2.2所示。</p><p><b>　　表2.1 管口表</b></p><p>　　表2.2 鋼管標(biāo)準(zhǔn)</p><p><b>　　2.2法蘭選擇</b></p><

21、;p>　　各種開(kāi)孔部位選用帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭（WN型）突面密封型（RF），其規(guī)格如表2.3所示。法蘭為級(jí)鍛件供貨。</p><p>　　表2.3 帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭（WN型）突面密封型（RF）其規(guī)格</p><p>　　2.3法蘭墊片及螺栓的選擇</p><p>　　墊片選用鋼帶-石棉板柔性石墨復(fù)合墊。墊片尺寸如表2.4所示。</p><

22、p>　　表2.4 突面法蘭用RF型墊片尺寸（mm）</p><p>　　緊固件選用專用雙頭螺柱B級(jí)，材料牌號(hào)；六角螺母，材料牌號(hào)。其規(guī)格如表2.5以及表2.6所示。</p><p>　　表2.5 與法蘭配用的螺柱規(guī)格</p><p>　　注：表中質(zhì)量為每1000件的質(zhì)量。</p><p><b>　　表2.6螺母質(zhì)量表&l

23、t;/b></p><p>　　3.補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)及附件的選擇</p><p><b>　　3.1人孔選擇</b></p><p>　　根據(jù)《鋼制人孔和手孔》標(biāo)準(zhǔn)，選用水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)）。突面（型）密封面水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔尺寸如表2.7所示。</p><p>　　表2.7 突面（型）密封面水平吊

24、蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔尺寸表</p><p><b>　　3.2液位計(jì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)中選用啟東市南化儀表設(shè)備有限公司生產(chǎn)的E型防腐襯四氟液位計(jì)。其特點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，耐溫防腐；指示清晰、無(wú)盲區(qū)，觀測(cè)方便；測(cè)量范圍大，高度無(wú)太大限制；密封性高，使用安全適合容器內(nèi)液體介質(zhì)的液位、界位的測(cè)量等。主要參數(shù)如下表2.8所示。</p><

25、;p>　　表2.8 E型防腐襯四氟液位計(jì)技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　3.3安全閥的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　閥體材料：可鍛鑄鐵；閥體公稱壓力：4.0Mpa;封面材料：鑄鐵；采用法蘭連接，型號(hào)：A44Y-160。</p><p><b>　　3.4鞍座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><

26、p>　　采用鞍式重型型支座。鞍座形式及尺寸如下表2.9及表2.10所示。</p><p>　　表2.9 鞍座形式</p><p>　　表2.10 鞍座尺寸（1）</p><p>　　表2.10 鞍座尺寸（2）</p><p>　　3.5焊接接頭的選擇</p><p>　　筒體和封頭的焊接采用V型對(duì)接接頭，帶

27、補(bǔ)強(qiáng)圈的接管與筒體的焊接以及接管與筒體的焊接采用角接接頭和手工電弧焊。其中筒體與封頭焊接的技術(shù)參數(shù)如表2.11所示，帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管與筒體焊接以及接管與筒體焊接的 技術(shù)參數(shù)如表2.12所示。</p><p>　　表2.11 筒體和封頭的焊接</p><p>　　表2.12 接管與筒體的焊接</p><p><b>　　注：一般</b><

28、/p><p>　　3.6補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸如下表2.13所示</p><p>　　表2.13 補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸</p><p><b>　　三 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　表3.1圓筒校核</b></p><p>　　表3.2 左封頭校核</p><

29、;p>　　表3.3 右封頭校核</p><p>　　表3.4 鞍座校核</p><p>　　注：帶#的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者給定的</p><p>　　表3.5 人孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><p>　　表3.6 人孔法蘭校核</p><p>　　表3.7 100mm液相入口開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><

30、;p>　　表3.8 100mm開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><p>　　表3.9 100mm管法蘭校核</p><p>　　表3.10 80mm開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)校核</p><p>　　表3.11 80管法蘭校核</p><p>　　表3.12 20mm筒體開(kāi)孔校核</p><p>　　表3.13 20mm右封頭開(kāi)孔

31、校核</p><p>　　表3.14 20mm管法蘭校核</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)（上），朱有庭、曲文海、于浦義主編，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)，董大勤、袁鳳隱編，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)

32、（第二版），鄭津洋、董其伍、桑芝富主編，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)（下），朱有庭、曲文海、于浦義主編，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)，董大勤、袁鳳隱編，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)，董大勤、袁鳳隱編，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)，董大勤、袁鳳隱編，