1、化工設備設計基礎課程設計說明書目錄第一章：前言第一章：前言 第二章：設計方案第二章：設計方案 第三章：材料及結構的選擇與論證第三章：材料及結構的選擇與論證 第四章：結構設計計算第四章：結構設計計算第五章：設計匯總第五章：設計匯總 第六章：參考文獻第六章：參考文獻 第七章：結束語第七章：結束語第一章第一章前言前言 提高我國乙烯工業的國際競爭力是當務之急，其涉及石化工業的體制機制、技術開發和創新能力，產業結構調整、市場營銷服務等方方面面的問題，非短期內能湊效，但是提高競爭力的關鍵是要加快技術進步，增強安全環保意識，從本質上促進生產力的增長。隨著儲罐的大型化，相應的安全要求更高。因而保證乙烯的儲存的

2、安全就顯得有為的重要，發展和安全都在細節的把握，乙烯儲罐的安全和環保是我國乙烯工業發展的強大的后盾。 本說明書是設計一個容積為10.69 m的乙烯儲罐，采用分析設計方法，綜合考慮環境條件、液體性質等因素并參考相關標準，按工藝設計、設備結構設計、設備強度計算的設計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進行設計，然后采用isw6-1998對其進行強度校核，最后形成設計方案。第二章設計方案設計方案 首先儲罐選用鋼制臥式圓筒，筒體由鋼板卷制而成。臥式圓筒受力均勻，對容器的底部壓力較小不易泄漏，占地空間較小。其次選擇封頭為橢圓形（下文有詳細論證說明）。再計算筒體以及封頭的壁厚，對水壓及強度進行實

3、驗校核，核算開孔補強和承載能力。最后根據生產工藝，安裝檢修等需要，在筒體、封頭上選擇安裝人孔、進料管、排污管、壓力計等等第三章材料及結構的選擇與論證概要 （一）材料的選擇（一）材料的選擇 （二）封頭的選擇（二）封頭的選擇 （三）人孔的選擇（三）人孔的選擇 （四）法蘭的選擇（四）法蘭的選擇 （五）液面計的選擇（五）液面計的選擇 （六）鞍座的選擇（六）鞍座的選擇（一）材料的選擇（一）材料的選擇 乙烯腐蝕性小,可選用一般鋼材,由于壓力較大,可以考慮20r、16mnr這兩種鋼種。雖然16mnr比20r貴，但綜合來看16mnr鋼板還是比較經濟，且16mnr機械加工性能、強度和塑性都比較好，所以選擇16m

4、nr鋼板作為制造筒體和封頭材料。（二）封頭的選擇（二）封頭的選擇 從受力與制造方面分析來看，球形封頭較為理想。但缺點是深度大，沖壓困難；橢圓封頭深度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型；平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難，而且耗用量大，因此，從強度、結構和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。（三）人孔的選擇（三）人孔的選擇 壓力容器人孔是為了檢查設備的內部空間以及安裝和拆卸設備的內部構件而設計的。人孔主要由筒節、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。選用時綜合考慮公稱壓力、公稱直徑，工作溫度以及人、手孔的結構和材料等諸方面的因素。人孔的類型很多，其尺寸大小及位置以

5、設備內件安裝和工人進出方便為原則。通常都是根據操作的需要。在這考慮到人孔蓋直徑較大較重, 因而選擇回轉蓋對焊法蘭人孔。（四）法蘭的選擇（四）法蘭的選擇 法蘭連接主要優點是密封可靠、強度足夠及應用廣泛。壓力容器法蘭分平焊法蘭和對焊法蘭。平焊法蘭分為甲型和乙型兩種。甲型平焊法蘭有pn0.25mpa、0.6mpa、1.0mpa、1.6mpa，在較小范圍內（dn300mm2000mm）適用溫度范圍為-20300。乙型平焊法蘭用于pn0.25 mpa1.6 mpa壓力等級中較大的直徑范圍，適用的全部直徑范圍為dn300 mm 3000 mm，適用溫度范圍為-20350。 對焊法蘭具有厚度更大的頸，進一步

6、增大了剛性。用于更高壓力的范圍（pn0.6 mpa6.4mpa）適用溫度范圍為-2045。因此選擇對焊法蘭。法蘭設計優化原則：法蘭設計應使各項應力分別接近材料許用應力值，即結構材料在各個方向的強度都得到較充分的發揮。（五）液面計的選擇（五）液面計的選擇 液面計是用以指示容器內物料液面的裝置，其類型大體上可分為四類，有玻璃板液面計、玻璃管液面計、浮子液面計和浮標液面計。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計有透光式和反射式兩種結構，其適用溫度一般在0250。但透光式適用工作壓力較反射式高。玻璃管液面計適用工作壓力小于1.6mpa，介質溫度在0250的范圍。液面計與容器的連接型式有法蘭連接、頸部連

7、接及嵌入連接，分別用于不同型式的液面計。 玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料內沒有結晶等堵塞固體的場合。板式液面計承壓能力強，但是比較笨重、成本較高;玻璃板液面計一般選易觀察的透光式，只有當物料很干凈時才選反射式。當容器高度大于3m時，玻璃板液面計和玻璃管液面計的液面觀察效果受到限制，應改用其它適用的液面計。 本儲存罐承裝乙烯，乙烯為較干凈的物料，易透光，不會出現嚴重的堵塞現象，所以在此選用玻璃管液面計。（六）鞍座的選擇（六）鞍座的選擇 鞍式支座是應用最廣泛的一種臥式支座。從應力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個支承比采用兩個支承優越，因為多支承在粱內產生的應力較小

8、。所以，從理論上說臥式容器的支座數目越多越好。但在是實際上臥式容器應盡可能設計成雙支座，這是因為當支點多于兩個時，各支承平面的影響如容器簡體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、各支座基礎下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對剛性等等，均會影響支座反力的分布。因此采用多支座不僅體現不出理論上的優越論反而會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運行安全帶來不利的影響。所以一臺臥式容器支座一般情況不宜多于二個。 因此選擇鞍式雙支座，一個s型，一個f型、第四章結構設計計算概要 1罐體壁厚設計罐體壁厚設計 2封頭壁厚設計封頭壁厚設計 3鞍座鞍座 4人孔人孔 5 人孔補強確定人孔補強確定 6接口管接

9、口管1罐體壁厚設計罐體壁厚設計2封頭壁厚設計封頭壁厚設計3鞍座鞍座4人孔人孔 根據貯罐是在最大設計壓力為2.65mpa的條件下工作，人孔標準應按公稱壓力為4.0mpa的等級選取，本設計考慮人孔蓋直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔，該人孔結構有吊鉤和銷軸，檢修時只須松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉一個角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。 該人孔標記為：hg 21524-95 人孔tg v(ag)500- 5 人孔補強確定人孔補強確定 由于人孔的筒節不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補強圈標準。本設計選用的人孔筒節內徑d=450mm，壁厚為20mm。6接口管接口管本儲存罐設有以下接管口。 （1）乙烯進料管。采用

10、57mm3.5mm無縫鋼管。管的一端切成45，伸入儲存罐內少許。配用具有凸面密封的平焊管法蘭，法蘭標記：hg205925 法蘭 pl50-4.0 rf 16mnr。因為殼體名義壁厚n =20mm12mm,接管公稱直徑小于80mm,故不用補強。（2）乙烯出料罐。采用可拆的壓出管25mm3mm，將它用法蘭固定在接口管38mm3.5mm內。罐體的接口管法蘭采用hg20595 法蘭 pl32-4.0ff 16mnr與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度由于hg20595 法蘭 pl32-2.6ff16mnr相同，但其內徑為25mm。乙烯壓出管的端部法蘭采用hg20595 法蘭 pl32-

11、4.0ff 16mnr。這些小管都不必補強。壓出管伸入貯罐2.1m。（3）排污管。貯罐右端最底部安設排污管 ，管子規格：57mm3.5mm，管端焊有一語截止閥j41-16相配的管法蘭hg20595 法蘭 pl32-4.0 ff16mnr。排污管與罐體連接處有一厚度為10mm的補強圈。 （4）液面計接管。本貯罐采用玻璃液面計biw pn4.0,l=1000mm,hg5-227-80兩支。與液面計相配的接口管尺寸為：18mm3mm, 管法蘭hg20595 法蘭 pl32-2.6ff 16mnr。 （5）防空管接口管。采用32mm3.5mm無縫鋼管，管法蘭hg20595 法蘭 pl32-2.6ff1

12、6mnr。 （6）安全閥接口管。安全閥接口管尺寸與安全閥泄放量決定。本貯罐選用32mm2.5mm的無縫鋼管，管法蘭hg20595 法蘭 pl32-4.0ff16mnr 第五章設計匯總技術特性表技術特性表接管表接管表第六章參考文獻參考文獻1壓力容器設計手冊 董大勤 袁鳳隱 2005.72化工設備設計全書 王 非 林 英 2003.123化工設備機械基礎（第二版） 潘永亮 20074化工制圖 熊潔羽 2007.1 化學工業出版社5鋼制壓力容器 gb150-896化工機械基礎課程設計 韓葉象 北京化工學院出版社7 中華人民共和國行業標準 jb/t 4746-20028金屬化工設備零部件9材料與零部件10化工設備設計基礎 天津出版社11 過程設備設計與造型基礎浙江大學出版社第七章結束語經過一個學期的理論學習和近兩個星期的課程設計，我們對化工設計設備基礎這門科的學習已經接近了尾聲。在這期間我學到了很多的東西，有學術方面的，也有做人方面的。在此，我要特別感謝任課教師-張老師，對我們的教導，和所有幫助過我的同學們，真的很感謝你們。在這半年的學習過程中，我們迷茫過，努力過，探索過，總之，我們大家一起奮斗過。我也很慶幸這一路走來都有你們的陪伴。在這學習期間我對“隕石漂在太空是垃圾，落在地面是寶石”這句話有很深的體會，總之，學以致