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1、 4.卧式容器2.换热器1.塔设备3.反应釜 2.1 容器的结构与分类2.1.1 基本结构第二章第二章 容器设计基本知识容器设计基本知识 由于化工设备的适用场合不同，设备内部由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结构也不同，但它们都有一外壳，这一外壳称为容的结构也不同，但它们都有一外壳，这一外壳称为容器，故化工设备又称为化工容器。器，故化工设备又称为化工容器。 化工容器常见的结构由：筒体、封头、支化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。座、密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。 一般容器的结构以卧式容器为例 为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以为
2、了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行及设计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分类，着重介绍中国压力容器安全技术监察规程中分类，着重介绍中国压力容器安全技术监察规程中的分类方法的分类方法。2.1.2 化工容器的分类 (1)(1)、内压容器：容器器壁内部的压力高于容器外表面所承受、内压容器：容器器壁内部的压力高于容器外表面所承受的压力。的压力。低压容器（低压容器（L L） 0.1MPa P1.6MPa 0.1MPa P1.6MPa中压容器（中压容器（M M） 1.6MPa P10.0MPa 1.6MPa P10.0MPa高压容器（高压容器
3、（H H） 10.0MPa P100MPa 10.0MPa P100MPa超高压容器（超高压容器（U U） P100MPa P100MPa (2)(2)、外压容器：容器器壁外部的压力大于内部所承受压力。、外压容器：容器器壁外部的压力大于内部所承受压力。容器的内压力小于一个大气压容器的内压力小于一个大气压(0.1MPa)(0.1MPa)时称为真空容器时称为真空容器1 1）. .按压力容器承压等级分类按压力容器承压等级分类2 2）. .按压力容器的工艺用途分类按压力容器的工艺用途分类（1 1）反应压力容器（）反应压力容器（R R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压）：主要用于完成介质的物理、化
4、学反应的压力容器。力容器。代表设备：反应器、分解塔、合成塔代表设备：反应器、分解塔、合成塔（2 2）换热压力容器（）换热压力容器（E E）：主要用于介质热量交换的压力容器。）：主要用于介质热量交换的压力容器。 代表设备：换热器、余热或废热锅炉、冷凝器、蒸发器等。代表设备：换热器、余热或废热锅炉、冷凝器、蒸发器等。（3 3）分离压力容器（）分离压力容器（S S）：主要用于介质的流体压力平衡缓冲和气体）：主要用于介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器。净化分离的压力容器。 代表设备：分离器、过滤器、缓冲器、干燥器等。代表设备：分离器、过滤器、缓冲器、干燥器等。（4 4）储存压力容器（）储存
5、压力容器（C C，球罐，球罐B B）：主要用于储存或盛装气体、液体、）：主要用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器。液化气体等介质的压力容器。 代表设备：液化石油气储罐、液氨储罐、球罐、槽车等代表设备：液化石油气储罐、液氨储罐、球罐、槽车等3 3）. .按安全综合分类按安全综合分类 按照压力容器安全技术监察规程，综合考虑了按照压力容器安全技术监察规程，综合考虑了设计压设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响等影响因素，将压力容器分为：第一、第二、第三类压力容器。因素，将压力容器分为：第一、第二、第三类压力容器。下图用以
6、说明下图用以说明第一、第二、第三类压力容器第一、第二、第三类压力容器对容器的设计、对容器的设计、制造、检验、使用和管理要求愈来愈高。制造、检验、使用和管理要求愈来愈高。1MPa)时称为真空容器由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结构也不同，但它们都有一外壳，这一外壳称为容器，故化工设备又称为化工容器。0MPa P420;420;合金钢合金钢450;450;奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢550 550 （3 3）、中温容器）、中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器；指壁温在常温和高温之间的容器； （4 4）、低温容器）、低温容器 指壁温低于指壁温低于-20-20条件下工作的容器。条件下工作的容器。
7、其中壁温在其中壁温在-20 -20 -40 -40 称为浅冷容器。称为浅冷容器。 壁温低于壁温低于-40-40者为深冷容器。者为深冷容器。5 5）、按容器壁厚分类）、按容器壁厚分类 根据容器器壁的厚度不同，将压力容器又可分为：薄壁根据容器器壁的厚度不同，将压力容器又可分为：薄壁容器和厚壁容器。容器和厚壁容器。判别条件如下：判别条件如下：（1 1）、）、 径比径比 K= D K= D0 0/D/Di i 1.2 1.2 为薄壁容器为薄壁容器（2 2）、）、 径比径比 K= D K= D0 0/D/Di i 1.2 1.2 为厚壁容器为厚壁容器 D D0 0 容器外径容器外径 D Di i 容器内
8、径容器内径易燃及有毒介质分类易燃及有毒介质分类：常见常见易燃易燃介质：一甲胺，乙烷，乙烯，氯甲烷，环氧介质：一甲胺，乙烷，乙烯，氯甲烷，环氧乙烷，环丙烷，氢，丁烷，三甲胺，丁二烯，丁烯，乙烷，环丙烷，氢，丁烷，三甲胺，丁二烯，丁烯，丙烷，丙烯，甲烷等。丙烷，丙烯，甲烷等。毒性毒性程度举例：程度举例： 极度危害、高度危害介质：氟，氢氰酸，光气，极度危害、高度危害介质：氟，氢氰酸，光气，氟化氢，碳酰氟，氯等；氟化氢，碳酰氟，氯等； 中度危害介质：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙中度危害介质：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳，乙炔，烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳
9、，乙炔，硫化氢等；硫化氢等； 轻度危害介质：氢氧化钠，四氟乙烯，丙酮等。轻度危害介质：氢氧化钠，四氟乙烯，丙酮等。2.2.1 2.2.1 标准化的意义标准化的意义设计设计无需计算和制图，按已有标准图选无需计算和制图，按已有标准图选择。择。制造制造有利于成批生产，降低成本，保证有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。产品质量，提高竞争力。维修维修备件规格尺寸通用，实现互换性。备件规格尺寸通用，实现互换性。通商贸易通商贸易国内、国际间通用，消除贸易国内、国际间通用，消除贸易障碍。障碍。我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、支座、人孔
10、、手孔、视镜和液封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。面计等。2.2 容器零部件的标准化容器零部件的标准化2.2.2 2.2.2 容器零部件标准化的基本参数容器零部件标准化的基本参数公称直径公称直径（DN)公称压力公称压力 (PN)。规定规定:（1）圆筒体的公称直径：板卷制的筒体内经； 无缝钢管制的筒体外径。（2）法兰与其相配的管子或筒体的PN、DN相一致。注意：钢管的注意：钢管的DNDi,D0 2.3.1 压力容器安全监察的范围压力容器安全监察的范围同时具备如下条件：同时具备如下条件：(1).最高工作压力pw0.1MPa（表压，不含液体静压力）；(2).内直径Di0.15m,且容积V
11、0.025m3;(3).介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点（大气压力下的饱和温度）的液体。 上述压力容器所用的安全附件亦属于本规程管辖范围。2.3 2.3 压力容器的安全监察压力容器的安全监察 2.3.2 相关法规及常用标准相关法规及常用标准1.基本法规：基本法规：压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程 国家质量技术监督局国家质量技术监督局 19992. 压力容器常用标准：压力容器常用标准：GB150-98 钢制压力容器国家标准GB151-99 管壳式换热器 国家标准 JB4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB4730-2005 压力容器无损检测HG205922
12、0635-97 钢制管法兰、垫片、紧固件JB/T47004707-2000压力容器法兰2.4 机械设计的基本要求：机械设计的基本要求：1.强度强度不发生破坏不发生破坏如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。2.刚度刚度不发生过大变形不发生过大变形如塔体倾斜，塔盘下凹等。如塔体倾斜，塔盘下凹等。3.稳定性稳定性不发生瘪塌或褶皱不发生瘪塌或褶皱如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽负瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。负瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。1MPa)时称为真空容器介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点（大
13、气压力下的饱和温度）的液体。代表设备：反应器、分解塔、合成塔（2）换热压力容器（E）：主要用于介质热量交换的压力容器。GB150-98 钢制压力容器国家标准耐久性保证使用寿命。分析化工设备的结构特点如塔体倾斜，塔盘下凹等。为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分类，着重介绍中国压力容器安全技术监察规程中的分类方法。1MPa)时称为真空容器第二章 容器设计基本知识无缝钢管制的筒体外径。最高工作压力pw0.介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点（大气压力下的饱和温度）的液体。(1)、内压容器：容器器壁内部的压力高于容器外表面所承受制造
14、、检验、使用和管理要求愈来愈高。密封性包括内漏和外漏。中度危害介质：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳，乙炔，硫化氢等；4.耐久性耐久性保证使用寿命。一般化工设备设计保证使用寿命。一般化工设备设计使用寿命为使用寿命为1015年。大多取决于腐蚀情况，有年。大多取决于腐蚀情况，有些取决于疲劳、蠕变或振动。些取决于疲劳、蠕变或振动。5.密封性密封性包括内漏和外漏。包括内漏和外漏。科学严谨的态度确定设计依据及相关标准开始选择材料选择材料确定容器类别确定容器类别结构设计结构设计壁厚设计壁厚设计零部件设计零部件设计压力试验核算压力试验核算绘制施工图绘制施工图校核审核结束合格合格不合格不合格批准机械设计程序机械设计程序
