卧式储罐设计说明

卧式储罐设计

卧式储罐设计 (1)

一、绪论 (2)

1.1 设计任务： (2)

1.2 设计思想 (2)

1.3 设计特点 (2)

二、设计总论 (3)

2.1 设计任务 (3)

2.2 材料及结构的选择与论证 (3)

2.2.1 材料及结构的选择 (3)

2.2.2 封头的选择 (3)

2.2.3 容器支座的选择 (4)

三、主体设计计算 (5)

3.1 确定罐体的径及长度 (5)

3.2 筒体厚度设计 (5)

3.2.1 确定参数 (5)

3.2.2 计算壁厚 (6)

3.2.3 圆筒最大允许工作压力 (6)

3.3 封头壁厚设计 (7)

3.3.1 封头壁厚设计 (7)

3.3.2 封头最大允许工作压力 (7)

3.4 水压试验及强度校核 (7)

四、零部件选配及设计 (8)

4.1 人孔选择及补强计算 (8)

4.1.1 人孔选择 (8)

4.1.2 补强计算 (10)

4.2 进出料接管的选择及管法兰选配 (10)

4.2.1 进料管 (10)

4.2.2 出料管 (11)

4.2.3 排污管 (11)

4.2.4 液面计接管 (11)

4.2.5 放空管 (11)

4.3 安全阀的选择 (12)

4.4 鞍座的选择 (12)

4.4.1 罐体质量 (12)

4.4.2 封头质量 (12)

4.4.3 二甲醚质量 (13)

4.4.4 附件质量 (13)

4.4.5 鞍座选择 (13)

五、容器焊缝标准 (14)

5.1 压力容器焊接结构设计要求 (14)

5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 (14)

5.3 管法兰与接管的焊接接头 (15)

5.4 接管与壳体的焊接接头 (15)

参考文献 (16)

一、绪论

1.1 设计任务：

针对化工厂中的二甲醚储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图，并便携设计说明书。

1.2 设计思想

本设计的液料为二甲醚，二甲醚又称甲醚，简称DME，甲醚在常压下是一种

.

664m

kg，熔

10

无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）3

/

点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。1.3 设计特点

容器的设计一般由筒体,封头，法兰，支座，接管等组成。常，低压化工设备通用零部件大都有标准，设计师可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零部件的选用。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家使用标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理的进行设计。

二、设计总论

2.1 设计任务

序号项目数值单位备注

1 名称卧式二甲醚储罐

2 用途二甲醚储藏

3 最高工作压力 1.15 MPa

4 最高工作温度50 ℃

5 全容积3

m

6 装料系数0.9

7 工作介质名称二甲醚

2.2 材料及结构的选择与论证

2.2.1 材料及结构的选择

二甲醚腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑Q245R、Q345R这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用Q245R类的低碳钢板，Q345R钢板的价格虽比Q245R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，Q345R钢板为比较经济。所以在此选择Q345R钢板作为制造筒体和封头材料。

筒体结构设计为圆筒形。

2.2.2 封头的选择

压力容器封头的种类较多，常见容器凸形封头形式如图2-1示。

图2-1 常见容器凸形封头的形式

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得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆头节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。

2.2.3 容器支座的选择

容器支座有鞍座,圈座和支腿三种,用来支撑容器的重量。鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱产生的应力较小。所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座.

圈座一般对于大直径薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座简称支腿，因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。综上考虑在此选择双个鞍式支座作为储罐的支座。

图2-2 鞍式支座总体图

三、主体设计计算

3.1 确定罐体的径及长度

已知要求设计的储罐的容积为316m ，选用储罐形式为卧式储罐，根据经验公式计算卧式储罐的直径和筒长，取长径比6~4:=Di L ，筒体的直径和筒长可由式（3-1）计算

）（1-3412L D V i ?=π

根据《化工设备标准手册》标准GB 9019-2001，试选用筒体经Di=1600mm ，罐身的长度L=8000mm 。

对容积的核算：

筒体体积V 1：V1=16.08m 3

封头体积V 2：经查表得到V2=0.587m 3

总体积：V=V 1+2V 2=17.254m 3＞16m 3

所以取筒体： Di=1600mm L=8000mm

3.2 筒体厚度设计

3.2.1 确定参数

工作压力MPa p w 15.1=

设计压力MPa p p w 21.115.105.105.1=?==

液柱静压力MPa gD p i 008.02.198.910.664=??==ρ液 由于%5%66.0<=p p 液，故不计液柱静压力，

所以计算压力MPa p p c 21.1==

t 为C 。

～5020-，假设厚度为mm 166～，由《钢板许用应力表》可得R Q 345的[]MPa t 170=σ，

因为φ的取值是根据焊接接头的形式，及无损检测的长度比例来确定的。本次储罐的设计采用双面对接接头和相当于双面对接焊的全焊透对接接头，100%无损检

测，所以0.1=φ。

3.2.2 计算壁厚

所以 []mm p D p c

t i c 71.521.1-11702160021.12=???=-=φσδ 式中 δ —筒体计算厚度，mm ；

c p —计算压力,通常可取最高工作压力的1.05-1.10倍，MPa ；

[]t σ—许用应力，MPa ；

φ —焊缝接头系数； i D —筒体径，㎜。

在《钢制压力容器》中，只考虑钢板平面腐余量取C 2=1.5㎜。 mm C d 21.75.171.52=+=+=δδ

式中 d δ —设计厚度，㎜。

根据mm d 21.7=δ，得mm C 25.01=，

故mm C d 46.71=+δ,

根据钢板厚度规格，圆整后确定名义厚度mm n 0.8=δ。 复验m m 25.0m m 48.0%6>=?n δ，故最后取mm C 25.01=， 故该储罐用8mm 厚Q345R 钢板制作。

3.2.3 圆筒最大允许工作压力

[][]MPa MPa D p e i t

e w 21.132.125.61600117025.622>=+???=+=δφσδ， 满足设计条件。