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1、太原理工大学课程设计课程设计课程名称： 过程设备课程设计 设计名称： 10 m3液化石油气储罐设计 专业班级： 过控1203 学号： 学生姓名： 指导教师： 2015 年 6 月 19 日课程设计任务书10M3液化石油气储罐设计课程设计要求及原始数据一、 课程设计要求1、按照国家压力容器设计标准，规范进行设计，掌握典型过程设备设计的过程。2、设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。3、工程图纸要求计算机绘图。4、独立完成。二、 原始数据：设计条件表序号项目数值备注1名称液化石油气储罐储罐2用途液化石油气储配站3最高工作压力MPa1.610介质由温度确定4工作温度OC-20505
2、公称容积M3106工作压力波动情况可不考虑7装量系数0.98工作介质液化石油气（易燃）9使用地点太原市，室内课程设计主要内容：1、设备工艺设计2、设备结构设计3、设备强度设计4、技术条件编制5、绘制设备总装配图6、编制设计说明书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（折合A1图纸一张）摘要液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备,由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种贮罐时,要注意与一般气体贮罐的不同点,尤其是安全与防火,还要注意在制造、安装等方面的特点。目前我国普遍采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式:球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比:前者具有
3、投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但加工制造及安装复杂,焊接工作量大,故安装费用较高。一般贮存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选用球形贮罐比较经济;而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单,安装费用少等优点,但金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于500m3,单罐容积小于100m3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐,只有某些特殊情况下(站内地方受限制等)才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。液化石油气呈液态时的特点。(1)容积膨胀系数比汽油、煤油以及水等都大,约为水的16倍,因此,往槽车
4、、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量,以确保安全;(2)容重约为水的一半。因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的,所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重。卧式液化石油气贮罐设计的特点。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器,也应按GB150钢制压力容器进行制造、试验和验收;并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程(简称容规)的监督。液化石油气贮罐,不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。II目录课程设计任务书I摘要II1.工艺设计11.1设计压力的确定11
5、.2设计温度的确定22.机械设计22.1结构设计22.1.1设计条件22.2结构设计32.2.1材料选择32.2.2筒体和封头结构设计42.2.3筒体整体、接管、人孔分布图42.2.4法兰设计52.2.5接管设计7 2.2.6接管法兰垫片设计8 2.2.7 接管法兰紧固件设计9 2.2.8人孔结构设计92.2.9支座结构设计122.2.10焊接接头设计143.强度计算173.1.液柱静压力173.2容器的筒体和封头厚度设计173.2.1筒体厚度设计173.2.2封头厚度设计183.3开孔补强圈计算184.强度校核194.1水压试验应力计算和校核194.2 气密性实验194.3软件强度校核表格1
6、9结束语33参考文献3410M3液化石油气储罐设计1.工艺设计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和尺寸。其中设计存储量 W= V t 式中，W 储存量，t； f 装量系数； V 压力容器容积； t 设计温度下饱和液体密度； 其中=0.9 V=10.31m3 t=0.571 t/m3计算可得W=5.3（t）。1.1设计压力的确定设计压力应根据最高工作压力来确定。设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件，其值不低于工作压力。设计压力的确定原则是应该根据容器最危险的操作情况而定。通常可取最高工作压力的1.
7、05 1.10倍。表11 液化石油气饱和蒸汽压及饱和液密度温度 15103050饱和蒸汽压MPa(绝压）液化石油气0.1830.3190.7221.182丙烷0.2790.6161.0581.710饱和液密度Kg/m3液化石油气571543512485该储罐用于液化石油气储配站，因此属于常温压力存储。工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压。因为对于液化石油气的压力起主要贡献的是其中丙烷的饱和蒸汽压，所以可取50时丙烷的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。由上表可知50时丙烷饱和蒸汽压力1.710MPa,其表压为1.7100.1=1.610MPa,则其设计压力为1.6101.1=1.77MPa.1.2设计温
8、度的确定 设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的平均温度值）。设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。该储罐使用地点在太原室外，因取其最高温度为设计温度，所以其设计温度为50。2.机械设计 机械设计包括结构设计和强度计算两方面。2.1结构设计2.1.1设计条件 表21 结构设计条件表项目内容备注工作介质液化石油气原油热裂解产物工作压力 MPa1.61由介质温度确定设计压力 MPa1.77设计压力的1.1倍工作温度 2050设计温度 50公称容积 （Vg）m310计算容积 （V计）m310.31工作容积 （V工）m310装量系数 0.9介质密度 （t）
9、t/m30.571材质Q345R保温要求无其他要求无 表22 管口表公称规格连接法兰标准密封面用途或名称PN25 DN20HG/T 20952-2009FM液位计口PN25 DN500HG/T 21518-2005MFM人孔G3/4”HG/T 20952-2009FM温度计接管M2015HG/T 20952-2009FM压力计接管PN25 DN100HG/T 20952-2009FM安全阀接管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM排空管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM排污管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM气相平衡管PN25 DN50HG/T
10、 20952-2009FM气相管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM出液管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM进液管PN25 DN20HG/T 20952-2009FM连通管排污口2.2结构设计化工设备的结构设计包括设备承压壳（一般为筒体和封头）及其零部件设计。设备零部件包括支座接管和法兰、人孔和手孔、视镜等。我国已经制订了化工设备通用零部件的系列标准，设计时可根据具体条件按照标准进行选用。2.2.1材料选择 正确选择材料对于保证设备的安全使用和降低成本是至关重要的。压力容器用材料包括容器受压壳体用钢和设备零部件用材料。零部件有受压元件（如接管、法兰）和非受压元
11、件（如支座），所用材料涉及钢板、钢管、锻件、型钢及钢棒等。 压力容器受压元件用钢应符合压力容器GB150中的有关规定。对于非受压元件用钢，当与受压元件焊接时，也应是焊接性能良好的钢材。 压力容器壳体通常采用钢板经过成形焊接而成的，法兰视具体情况可采用钢板或锻件，螺栓和螺柱应采用钢棒，接管一般应采用无缝钢管，支座所用材料涉及钢板、型钢及钢管（视具体结构而定）。常见用压力容器用碳素钢和低合金钢板有Q245R、Q345R、Q370R等；无缝钢管常用材料有10、20、16Mn等。对于该储罐，其设计压力属于中压，设计温度为2050，综合设备结构、工艺、实际工作条件及价格等因素，因选择Q345R作为筒体的
12、材料，16Mn为钢管的材料。2.2.2筒体和封头结构设计 筒体直径由工艺条件决定，但要注意符合压力容器的公称直径标准。查表可知10m3容积的储罐筒体内径为1800mm，长度为3400mm。标准椭圆形封头是中低压容器中经常采用的封头形式，其最新标准为压力容器封头GB/T251982010。封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，查表可得封头参数如表表23 EHA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封/m318004753.65350.8270 图2.1 椭圆形封头2.2.3筒体整体、接管、人孔分布图2.2.4法兰设计法兰有压力容器法兰和管法兰，二者属于不同的标准体系。容器法兰按JB/T 470047072000压力容器法兰标准设计。管法兰按HG/T205922009钢制管法兰标准进行设计，设计内容如下：根据设计压力、操作温度和法兰材料决定法兰的公称压力PN。公称压力应比设计压力稍高，该储罐设计压力为1.77MPa,故选PN为2.5MPa。根据公称直径DN、公称压力PN及介质特性决定法兰类型及密封面形式。法兰选带颈对焊法兰（WN),密封面形式为凹凸面（MFM)。 图2.2 带颈对焊法兰 图2.3 法兰的连接尺寸 图2.4 密封面形式 表24 PN 2.5带颈对焊法兰钢制管法兰尺寸（mm)管口符号管口名称公称直径钢管外径B法兰外
