化工设备课程设计---液氨贮罐的设计

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1、化工设备概论课程设计 目 录 1 前言 2 2 液氨贮罐的分类及选型 3 2.1 贮罐的分类. 3 2.2 贮罐的选型 3 3 材料用钢的选取 4 3.1 容器用钢 4 3.2 附件用钢 4 4 工艺尺寸的计算 5 5 工艺计算 7 5.1 筒体壁厚的计算 7 5.2 封头壁厚的计算 7 5.3 水压试验 8 5.4 支座 8 5.4.1 支座的选取. 8 5.4.2 鞍座的计算. 8 5.4.3 安装位置. 10 5.4.4 鞍座强度校核 5.5 人孔 10 5.5.1 人孔的选取 5.5.2 人孔补强. 10 5.6 接口管 11 5.6.1 液氨进料管. 11 5.6.2 液氨出料管.

2、11 5.6.3 排污管. 12 5.6.4 液面计接管. 12 5.6.5 放空接口管. 12 5.6.6 安全阀接口管. 12 7 筒体和封头的校核计算 7.1 筒体轴向应力校核 7.2 筒体和封头切向应力校核 8 设计评述 13 9 设计结果一览表 14 10 参考文献. 16 化工设备概论课程设计 第一章 液氨贮罐的设计背景 化学工业和其它流程工业的生产都离不开容器。 所有的化工设备的壳体都是 一种容器，容器的应用遍及各行各业，诸如航空、航海、机械制造、轻工、动力 等行业。然而化工容器又有其本身特点，不仅要适应化学工艺过程所要求的压力 和温度条件， 还要承受化学介质的作用， 要能长期的

3、安全工作且保证良好的密封。 因此在容器的设计中应综合考虑个方面的因素，使之达到最优。 液氨主要用于生产硝酸、 尿素和其它化学肥料， 还可用作医药和农药的原料。 在国防工业中用于制造火箭、导弹的推进剂，可用作有机化工产品的氨化原料， 还可用作冷冻剂，将氨进行分解，分解成氢氮混合气体这种混合气体是一种良好 的保护气体，可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业以及需要保护气氛的其它 工业和科学研究中。 为能够进行连续的生产，需要有储存液氨的容器，因此设计液氨贮罐是制造 贮罐的必备步骤，是化工生产能够顺利进行的前提。 化工设备概论课程设计 第二章 液氨贮罐的分类及选型 2.1 贮罐的分类 贮罐按其形状可分

4、为方形和矩形容器、 球形容器、 圆筒形容器 （立式、 卧式） 。 按其承压性质可分为内压和外压，内压容器又可分为低压、中压、高压、超 高压 4 个压力等级。 按其工作的温度环境可分为低温、常温、中温、高温容器。 按制造器的材料可分为金属制和非金属制两类。 按其应用情况可分为反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容 器（S）、储存压力容器（C）等。 2.2 贮罐的选型 在本设计中由于设计体积较小（约为 35m3）且工作压力较小（p0=1.6MPa） 可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压 能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较

5、难且 安装内件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，故 选用圆筒形卧式容器。 化工设备概论课程设计 第三章 材料用钢的选取 3.1 容器用钢 压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大， 制造压力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有 中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。 一般中低压设备可采用采用屈服极限为 245Mpa345Mpa 级的钢材；直径较 大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用 400Mpa 级或以上； 如果容器的操作温度超过 4000C，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。 16MnR 钢是屈服

6、强度 350Mpa 级的普通低合金高强度钢， 具有良好的综合力 学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。在焊接压力容器时采用碱性焊 条（J507） 2 ，15MnVR 钢和 18MnMoNbR 钢是屈服强度分别为 400、500Mpa 级 普通低合金高强度钢，虽然有较高的强度，但韧性、塑性都较C-Mn 钢低，且有 较高的缺口敏感性和时效敏感性。并且这两类钢均较 16MnR 钢昂贵。 因此选用 6MnR 钢既符合工艺要求也节约资源， 以便获得更好的经济价值 。 3.2 附件用钢 优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用 作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。 优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。 由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择 10 号优质低碳钢的普通无缝钢 管制作各型号接管。 由于法兰必须具有足够大的强度和刚度，以满足连接的条件，使之能够密封 良好，故选用 Q235-A 的普通碳素钢。 化工设备概论课程设计 第四章 工艺尺寸的确定 4.1 方案一 设计体积