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1、目录1 绪论12设计选材及结构32.1材料选择32.2筒体及封头的选择33设计计算43.1确定罐体的工艺尺寸43.2设计主要技术参数的确定43.2.1设计压力43.2.2设计温度53.2.3厚度及厚度附加量53.2.4焊接接头系数73.2.5许用应力73.3筒体厚度设计83.4 封头壁厚设计103.5水压试验及强度校核104 附件的选择124.1 人孔的选择124.2人孔补强的计算134.2.1补强判别144.2.2开孔所需补强面积144.3补强圈的设计174.4接管选择174.5液面计的设计184.6压力计的设计194.7安全阀的设计204.8容器支座的选择204.8.1承载核算214.8.
2、2鞍座的选择214.9密封装置的设计224.10 视镜的选择244.11 溢流堰板的设计245筒体和封头的强度及稳定性校核255.1筒体的弯矩255.2剪力265.3.筒体应力计算及校核265.3.1 圆筒轴向应力及校核265.3.2筒体和封头切向应力及校核285.3.3 支座截面处圆筒体的周向应力及校核296容器制造工艺306.1下料306.1.1划线306.1.2坡口加工306.2成形306.3纵缝施焊306.4筒节复圆316.5纵缝无损检测326.6筒体组装326.7筒节环缝施焊326.8筒节环缝无损检测326.9划线开孔326.10筒体封头总装336.11设备附件组焊336.12完工总
3、检336.13压力试验33结论35致谢36参考文献37附录.381 绪论 压力容器是一种密闭的承压容器，通常是由板、壳组合而成的焊接结构。其应用广泛且用量大，但又比较容易发生事故且事故往往是严重的。压力容器的设计一般有筒体、封头、密封装置、支座、接口管、人孔及安全附件等组成。与任何工程设计一样，压力容器的设计目标也是对新的或改进的工程系统和装置进行创新和优化，以满足人们的愿望与需要。具体来说，压力容器的设计人员应根据设计任务的特定要求，遵循设计工作的基本规则或规范，以及材料控制结构细节制造工艺检验及质量管理等方面的规则，并尽可能地采用标准1。 本储罐是石油工业中必不可少的分离容器，所以本设计过
4、程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体结构和强度的设计，密封的设计、罐体及封头的强度设计、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及焊接形式的设计与选取。在设计过程中要综合考虑经济性、实用性和安全可靠性。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标准设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。此次设计主要原理来自过程设备设计一书以及相关的标准及规范2。 原油经过电脱盐后的颜色是由石油中含有的其它物质所形成的。原油相对密度一般在0.750.95之间，少
5、数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.91.0的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。原油粘度变化较大，一般在1100mPa.s之间，粘度大的原油俗称稠油，稠油由于流动性差而开发难度增大。一般来说，粘度大的原油密度也较大。原油的凝固点大约在-5035之间。凝固点的高低与石油中的组分含量有关，轻质组分含量高，凝固点低，重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，凝固点就高。原油很难溶于水中，但却能溶于普通的有机溶剂，如苯、氯仿、酒精、乙醚、四氯化碳等。虽然原油几乎完全不能和水相溶解，但仍有少量水分会“包溶”于原油中，一定条件下可自然析出。 设计一台具体的化工设备或容器，必须全面考虑设计对象的工况条
6、件，使其有：1. 总体结构合理、符合工艺要求，高效、可靠、经济；2. 保证受压元件强度、刚度和稳定性，密封良好，使用期内具有安全寿命；3. 力求制造、运输、安装、维修简便，易于实现质量监检与控制；4. 符合国家设计规定和标准，符合劳动部门法规。 设计概要1. 强度、稳定性设计1) 根据设计条件及所造的结构、材料进行强度、稳定性及密封计算，以确定设备或容器的机械尺寸。通过计算，常会对结构加以修改，使之更加合理。2) 施工图设计 根据设计计算的结果，绘制施工图，确定制造技术要求，提出各零件质量及设备总重、材料、品种、规格、用量及标准件、外构件等。2. 编写技术文件1) 计算书2) 设计说明书 内容
7、应包含技术经济分析，并表明技术经济指标生产能力与消耗系数；材料消耗与生产；维护管理费用3) 设计图纸设计任务设计一个容积为50.0m3卧式储罐。设计数据表如表1-1所列：表1-1 设计数据表序号项目数值单位备注1名称初顶回流油罐2用途初顶油分离3工作压力0.05MPa4工作温度405全容积50M6物料名称油水7装量系数0.82设计选材及结构2.1材料选择 根据初顶油的物性选择罐体材料，碳钢对初顶油有良好的耐蚀性，腐蚀率在0.1/年以下，储罐可选用一般钢材，根据储罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一低压设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。故选材料时，主要考虑的强度指标（指s和b）和塑性指
8、标适合的材料，内罐贮存中温初顶油，可以考虑Q245、Q235这两种钢种。Q235的特点是，塑性好，适合于制作各种型材，如板材、角钢、槽钢、工字钢等；同时它的焊接性能优良，适合于制造各种焊接结构。所以初选Q235B3 5。2.2筒体及封头的选择 压力容器封头的种类较多，分为凸形封头、锥壳、变径段、平盖及紧缩口等，其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头和球冠形封头。可参阅文献1126页。常见容器凸形封头形式如下图示1。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；椭圆封头深度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中
9、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。从钢材耗用量来看，球形封头用材最少，比椭圆形封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头较为合理6。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。3设计计算3.1确定罐体的工艺尺寸 根据工艺要求，初顶油储罐可设计罐身为圆筒形，两端均用标准椭圆形封头的卧式容器5。根据化工设备标准手册标准GB 9019-88中的表1压力容器的公称直径，筒体的容积、面积及质量查标准GB 9019-88表1。表3-1 筒体用钢板
10、卷制时，容器的公称直径表3003504004505005506006507007508009001000110012001300140015001600170018001900200021002200230024002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000 由于容器设计压力为0.25Mpa,容积50立方米，根据HG3154-1985-7卧式椭圆形封头储罐系列，得： 初选筒体内径Di=2800，设罐身的长度为L，则：设L=7200 对容积的核算11：筒体体积V1
11、：V1=封头体积V2：经查表得到V2=3.12总体积：式中设计容积，m。所以取筒体： L=7200。3.2设计主要技术参数的确定 压力容器设计技术参数主要有设计压力、设计温度、厚度及其附加量、焊接接头系数和许用应力等。3.2.1设计压力 设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力。而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。设计压力应视内压或外压容器分别取值。 当内压容器上装有安全泄放装置时，其设计压力应根据不同形式的安全泄放装置确定。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不应低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1
12、.05-1.10倍；装设爆破片时，设计压力不得低于爆破片的爆破压力。 对于盛装气液共存的容器，由于容器内介质压力为气体的饱和蒸汽压，在规定的装量系数范围内，与体积无关，仅取决于温度的变化，故设计压力与周围的大气环境温度密切相关。此外，还要考虑容器外壁有否保冷设施，可靠的保冷设施能有效地保证容器内温度不受大气环境温度的影响，即设计压力应根据工作条件下可能达到的最高金属温度确定。计算压力是指在相应设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力加上液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。本设计的工作状态为真空，工程上常取
13、2.5倍的大气压为设计压力，因此可取设计压力可参阅文献1114页。3.2.2设计温度 设计温度也为压力容器的设计载荷条件之一，它是指容器在正常情况下，设定元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。当元件金属温度不低于0时，设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度；当元件金属温度低于0时，其值不得高于元件金属可能达到的最低温度。GB150规定设计温度等于或等于-20的容器属于低温容器。元件的金属温度可以通过传热计算或实测得到，也可按内部介质的最高（最低）温度确定，或在此基础上增加（或减少）一定数值。设计温度与设计压力存在对应关系。当压力容器遇有不同的操作工况时，应按最苛刻的压力与温度的组合
14、设定容器的设计条件，而不能按其在不同工况下各自的最苛刻条件确定设计温度和设计压力。可参阅文献1114页。由于本设计的工作温度是40，而操作工况与启动工况或停车工况时压力差别大，而且四季变换也会有温度波动，所以设计温度相应比最高工作温度要高些，故取设计温度为60。3.2.3厚度及厚度附加量 由公式所给出的厚度为计算厚度，并未包括厚度附加量。设计时要考虑的厚度附加量由钢材的厚度负偏差C1和腐蚀裕量C2组成，即C=C1+C2,不包括加工减薄量C3。加工减薄量一般根据具体制造工艺和板材的实际厚度由制造厂而并非由设计人员确定。因此，出厂时的实际厚度可能和图样厚度不完全一样。 计算厚度（）是按有关公式采用计算压力得到的厚度。必要时还用计入其他载荷对厚度的影响。 设计厚度（d）系计算厚度与腐蚀裕量之和。 名义厚度（
