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1、50m3液氨储罐设计说明书- 1 - 燕京理工学院Yanching Institute of Technology （2018）届本科生化工设备机械基础大作业题目： 50立方米液氨储罐设计学院：化工与材料工程学院专业： 应用化学 1402 学号： 140140059姓名：张震指导教师：周莉莉教研室主任（负责人） ：顾明广2017 年 6 月 20 日50m3液氨储罐设计说明书- 2 - 目录 课程设计任务书 . - 3 - 50m3 液氨储罐设计 . - 3 - 课程设计内容 . - 3 - 液氨物化性质及介绍. - 4 - 第一章设备的工艺计算. - 4 - 1.1 设计储存量 . - 4
2、- 1.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定. - 4 - 1.3 设计压力的确定 . - 5 - 1.4 设计温度的确定 . - 5 - 1.5 主要元件材料的选择 . - 5 - 第二章设备的机械设计. - 6 - 2.1 设计条件（见表 2-1 和表 2-2） . - 6 - 2.2 结构设计 . - 7 - 2.2.1 材料选择 . - 7 - 2.2.2 筒体和封头结构设计. - 7 - 2.2.3 法兰的结构设计. - 7 - 2.2.4 人孔、液位计结构设计. - 9 - 2.2.5 支座结构设计 . - 11 - 2.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取. - 14 - 2.3 开孔
3、补强计算 . - 15 - 2.3.1 补强设计方法判别 . - 15 - 2.3.2 有效补强范围 . - 16 - 2.3.3 有效补强面积 . - 17 - 2.3.4 接管的多余面积 . - 17 - 2.3.5 补强面积 . - 17 - 第三章液面计的选用. - 18 - 第四章视镜的选用. - 18 - 第五章安全阀的选用. - 18 - 第六章焊接接头的设计. - 18 - 第七章垫片及螺栓的选择. - 18 - 课程设计总结 . - 19 - 参考文献 . - 19 -50m3液氨储罐设计说明书- 3 - 课程设计任务书50m3 液氨储罐设计一、课程设计要求： 1. 按照国家
4、最新压力容器标准、 规范进行设计， 掌握典型过程设备设计的全 过程。 2. 设计计算采用手算，要求设计思路设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 3. 独立完成。 二、原始数据 设计条件表 序号项目数值/ 名称单位备注1 名称液氨储罐 2 用途液氨储存3 最高工作压力1.55 MPa 由介质温度确定 4 工作温度0- 40 5 公称容积（ Vg）50 M36 工作压力波动情况可不考虑 7 装量系数 ( V) 0.85 8 工作介质液氨 9 使用地点河北省张家口市10 安装与地基要求 11 其它要求 三、课程设计主要内容 1、设备工艺、结构设计； 2、设备强度计算与校核； 3、技术条件编制； 4、绘
5、制设备总装配图； 5、编制设计说明书。 四、学生应交出的设计文件（论文） ：1. 设计说明书一份；2. 总装配图一张 (A3 图纸一张 ) 课程设计内容50m3液氨储罐设计说明书- 4 - 液氨物化性质及介绍液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。氨作为一种重 要的化工原料， 为运输及储存便利， 通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态 氨。液氨在工业上应用广泛， 具有腐蚀性且容易挥发， 所以其化学事故发生率很 高。 液氨分子式 NH3 ，分子量 17.03 ，相对密度 0.7714g/L ，熔点-77.7 ，沸点 -33.35 ，自燃点 651.11，蒸汽压 1013.08kPa
6、(25.7 ) 。蒸汽与空气混合物 爆炸极限为 1625% （最易引燃浓度为 17% ）氨在 20水中溶解度 34% ；25时, 在无水乙醇中溶解度10% ；在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚 , 它是许多元素 和化合物的良好溶剂。 水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品, 橡胶和涂层。 遇热、明火，难以点燃而危险性极低， 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇火 和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极高。第一章设备的工艺计算工艺设计的内容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过计算 和选型确定设备的轮廓尺寸。1.1 设计储存量tVW式中： W 储存量， t ；装量系数；V压力
7、容器容积； m3t设计温度下的饱和溶液的密度，3mtW=0.85500.563=23.93 t 1.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定根据设计要求， 本设计为卧式容器， 筒体采用圆筒形， 封头采用标准椭 圆形封头 由已知数据计算出筒体的基本参数如下：50m3液氨储罐设计说明书- 5 - 表 1-1 筒体基本参数 公称容积 Vg/m3公称直径 DN/mm 筒体长度 L/mm 50 2600 8400 椭圆形封头基本参数如下表： 表 1-2 椭圆形封头参数 公称直径 DN/mm 总深度 H/mm 内表面积 A/m2容积 V/m3 2600 690 7.6545 2.5131 设备计算容积V计=/4 D
8、N2L+V 封2=/4 2.6 28.4+2.5131 2=47.10m3 实际工作容积V工=V计f=47.10 0.85=40.03m31.3 设计压力的确定液氨在 40的饱和蒸汽压为1.55 MPa，由于按压力容器安全技术监察规程 规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气40 时的饱和蒸汽压力Pv=1.55Mpa ， 大气压 Pa=0.1Mpa. 而最高工作压力指容器顶部 在正常工作过程中可能产生的最高表压可取液氨容器的设计压力为最大工作压 力的 1.1 倍。即 P=(1.55-0.1)1.1=1.6 水压试验 Pt=1.25 1.6=2.0Mpa 1.4 设计温度
9、的确定设计温度系指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下， 设定受压元件的 金属温度，其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度，对于0以下的金 属温度，则设计温度不高于元件金属可能达到的最低金属温度，容器的设计温度 是指壳体的设计温度， 可知器设计温度选取的依据是： 其值不得低于最高金属温 度或不得高于最低金属温度 （0以下） 。 河北省张家口市当地最高工作温度为-15 -35，则设计温度取40。1.5 主要元件材料的选择液氨属于液化气体，查阅文献，可知属于第一组介质 查第一组介质压力容器类别划分图，可知 50m 3液氨储罐属于第 II类压力50m3液氨储罐设计说明书- 6 - 容器。第二章
10、设备的机械设计2.1 设计条件（见表 2-1 和表 2-2）表 2-1 设计条件表 内容备注 工作介质液氨 工作压力 Mpa 1.54 设计压力 Mpa 1.6 工作温度-1535 设计温度40 公称容积（ Vg） m350 计算容积（ V计）m347.1 工作容积（ V工）m340.03 装量系数 f 0.85 介质密度（ ）t/m30.563kg/L 材质Q345R 保温要求无保温层表 2-2 管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称 a DN450 HG20592 WN450-2.5MFM FM 人孔 b DN15 G1/2 FM 压力表口 c DN50 HG20592 W
11、N50-2.5FM FM 气相出口 d DN80 HG20592 WN50-2.5FM FM 安全阀排气口50m3液氨储罐设计说明书- 7 - e DN80 HG20592 WN50-2.5FM FM 安全阀排气口 f DN50 HG20592 WN50-2.5FM FM 进料口 g DN50 HG20592 WN50-2.5FM FM 放空口 h1-2DN20 HG20592 WN50-2.5FM FM 液位口 j DN25 HG20592 WN25-2.5M M 放尽口 i DN50 HG20592 WN25-2.5M M 出料口 t DN20 M27 1.5M 温度计口2.2 结构设计2
12、.2.1 材料选择根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1 / 年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和 16MnR 这两种钢材，综合考虑 经济因素，根据 GB150-1998表 4-1，选用筒体材料为低合金钢 （16MnR ）Q345 （钢 材标准为 GB6654 ） t=163 Mpa 。Q345 （16MnR ）适用范围：用于介质含有少 量硫化物，具有一定腐蚀性, 壁厚较大（ 8mm ）的压力容器。2.2.2 筒体和封头结构设计由表 1-1 可知筒体公称直径DN=2600mm ，长度 L=8400mm 由表 1-2 可知 EHA标准椭圆形封头公称直径DN=2600mm 总深度 H=690mm 2.2.3 法兰的结构设计法兰有设备法兰和管法兰， 设备筒体和封头焊接在一起， 所以不需要设备法 兰，只有管法兰。（1）公
