10立方米液氨压力容器储罐设计说明书

目录第一章概论 (4)一、设计原则及规范 (4)二、项目建设概况 (5)第二章建设项目过程中危险源及危险和有害因素分析 (7)第三章储罐设计 (13)一、设计参数 (13)二、筒体设计 (14)三、内压封头设计： (17)四、人孔的设计和选择: (18)五、支座设计： (19)管道 ................................................................................................................................................. 错误!未定义书签。

法兰 (20)第四章储罐附件 (21)一、温度计 (21)二、液面计 (21)三、压力表 (23)四、氨气浓度检测仪 (24)五、水淋浴装置 (25)六、隔热和保冷设施 (26)七、通风设施 (26)八、安全阀 (26)第五章液氨冷库总平面布置及周边环境 (29)一、液氨储罐区的设置： (29)二、本装置布置时应当考虑的安全原则： (29)三、罐区防火间距： (30)四、安全色及安全标志 (31)第六章电气 (31)一、爆炸危险区域内电气设备选型 (31)二、防雷及防静电措施 (32)三、照明 (32)第七章防火提 (32)第八章消防设计 (35)一、消防车道 (35)二、消防栓 (36)三、灭火系统 (36)四、消防池 (36)第九章事故模拟计算 (38)一、泄漏程度分析 (38)二、危害半径模拟计算 (40)三、池火灾事故的模拟计算： (42)四、爆炸损害计算 (43)第十章安全控制措施 (45)一、应急事故处理 (45)二、人员疏散 (47)第十一章安全管理制度 (48)一、重大危险源管理制度 (48)二、储罐及储罐区安全管理制度 (48)第十二章结论与建议 (49)第一章概论一、设计原则及规范1.设计原则：认真贯彻“预防为主，防消结合”的方针，严格遵循国家和地方的有关防火规范及规定，搞好本项目的安全设计。

目录课程设计任务书220m3液氨储罐设计2课程设计内容3液氨物化性质及介绍31.设备的工艺计算31.1设计储存量31.2设备的选型的轮廓尺寸的确定31.3设计压力的确定41.4设计温度的确定41.5压力容器类别的确定42.设备的机械设计52.1设计条件52.2结构设计62.2.1材料选择62.2.2筒体和封头结构设计62.2.3法兰的结构设计6（1）公称压力确定7（2）法兰类型、密封面形式及垫片材料选择7（3）法兰尺寸72.2.4人孔、液位计结构设计8（1）人孔设计8（2）液位计的选择92.2.5支座结构设计10（1）筒体和封头壁厚计算10（2）支座结构尺寸确定122.2.6焊接接头设计及焊接材料的选取14（1）焊接接头的设计14（2）焊接材料的选取162.3强度校核162.3.1计算条件162.3.2内压圆筒校核172.3.3封头计算182.3.4鞍座计算202.3.5开孔补强计算213.心得体会224.参考文献22课程设计任务书20m3液氨储罐设计一、课程设计要求：1.按照国家最新压力容器标准、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.工程图纸要求计算机绘图。

4.独立完成。

二、原始数据1.设备工艺设计2.设备结构设计3.设备强度计算4.技术条件编制5.绘制设备总装配图6.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(A1图纸一张)课程设计内容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(25.7℃)。

液氨储罐容器设计班级：1020621学号：27姓名：杜国良指导老师：董光荣目录序号说明 (4)前言 (5)第一章概述 (6)1.1、设计条件 (6)1.1.1、设备类型： (6)1.1.2、原始参数： (6)1.1.3、本储罐技术要求 (6)1.2、设计依据 (6)1.2.1、液氨储罐的使用环境： (6)1.2.2、理论依据： (6)1.3、设备结构形式概述 (6)第二章罐体设计 (8)2.1、罐体结构 (8)2.2、焊接方式 (8)2.3、选择液氨储罐材料 (8)2.3.1、储罐操作条件 (8)2.3.2、材料选择 (8)2.4、罐体壁厚设计 (8)2.4.1、罐体壁厚计算 (8)2.4.2、校核罐体水压试验强度 (9)第三章封头设计 (10)3.1、封头结构 (10)3.2、计算封头厚度 (10)3.3、校核封头水压试验强度 (10)第四章人孔设计 (12)4.1、人孔的选择 (12)4.2、人孔的开孔位置 (12)4.3、人孔图表 (12)第五章鞍座设计 (15)5.1、鞍座负荷计算 (15)m (15)5.1.1、罐体质量1m (15)5.1.2、封头质量2m (15)5.1.3、液氨质量3m (16)5.1.4、附件质量4第六章接管设计 (17)6.1、液氨进料管 (17)6.2、液氨出料管 (17)6.3、排污管 (17)6.4、安全阀接口管 (17)6.5、压力表接口管 (17)6.6、液面计接管 (17)6.7、放空管接管 (18)第七章液氨储罐总装配图 (19)参考文献 (20)总结语 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

序号说明Di ----- 圆筒或封头内径，mm；Pc ----- 计算压力，MPa；P ---- 设计压力，MPa；PT ---- 液压试验压力，MPa；[Pw]-----圆筒或封头的最大允许工作压力，MPa；δ ----- 圆筒或封头的计算厚度，mm；δd ---- 圆筒或封头的设计厚度，mm；δn ----- 圆筒或封头的名义厚度，mm；δe ----- 圆筒或封头的有效厚度，mm；[σ]t ----- 圆筒材料在设计温度下的许用应力，MPa；σT---- 圆筒壁在试验压力下的计算应力，MPa;σS---- 圆筒材料的屈服点；tδ - ----- 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力，MPa；φ ------ 焊接接头系数；C1 ---- 钢板厚度的负偏差，mm；C2 ---- 腐蚀裕量，mm；C ------- 厚度附加量，mm；L—储罐总长度，mm；前言压力容器是一种密闭的承压容器，其应用广泛，用量大，但又比较容易发生事故，且事故往往是严重的。

液氨储罐设计说明书液氨储罐设计说明书目录附：设计任务书 (2)第一章绪论 (3)（一）设计任务 (3)（二）设计思想 (3)（三）设计特点 (3)第二章材料及结构的选择与论证 (3)（一）材料选择 (3)（二）结构选择与论证 (3)第三章设计计算 (5)（一）计算筒体的壁厚 (5)（二）计算封头的壁厚 (6)（三）水压试验及强度校核 (6)（四）选择人孔并核算开孔补强 (7)（五）核算承载能力并选择鞍座 (9)（六）选择液面计 (9)（七）选择压力计 (10)（八）选配工艺接管 (10)第四章设计汇总 (11)第五章结束语 (12)第六章参考文献 (13)第一章绪论（一）设计任务：针对化工厂中常见的液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图和零件图，并编写设计说明书。

（二）设计思想：综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。

在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。

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。

（三）设计特点：容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。

常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。

本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。

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。

第二章材料及结构的选择与论证（一）材料选择：。

液氨贮罐的设计及计算第一章贮罐筒体与封头的设计一、罐体DN、PN的确定1、罐体DN 的确定液氨贮罐的长径比L/Di一般取3～3.5，本设计取L/Di＝3.2，由V＝(πDi2/4) ·L＝10L/Di＝3.2得：Di =( 40/ 3.2π)1/3 =1.585 m＝ 1585 mm因圆筒的内径已系列化，由Di＝1585 mm可知： DN＝1600 mm2、釜体PN 的确定因操作压力P＝16 Kgf/cm2，由文献 [1]可知：PN＝1.6 MPa二、筒体壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p∵ p液＜ 5 ％ P ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t ＝ 100 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2 mm（微弱腐蚀）2、筒体壁厚的设计设筒体的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝pcDi/(2 [σ]tФ-P c)+c 可得：S d ＝1.76×1600/(2×170×1-1.76)＋ 2 ＋0.8＝11.13(mm) 圆整Sn＝12 mm∵Sn ≠ Sn′∴假设Sn＝ 14mm是不合理的. 故筒体壁厚取Sn=12 mm3、刚度条件设计筒体的最小壁厚∵ Di＝1600 mm ＜ 3800 mm ，Smin ＝2 Di /1000且不小于3 mm 另加 C2，∴ Sn＝5.2 mm按强度条件设计的筒体壁厚Sn ＝12 mm ＞Sn＝5.2 mm，满足刚度条件的要求．三、罐体封头壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p液，∵ p液＜ 5 ％ p ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t=40 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2mm（微弱腐蚀）2、封头的壁厚的设计采用标准椭圆形封头，设封头的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170 MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝PcDi/(2 [σ]tФ-0.5Pc)+c 可得：Sd＝1.76×1600/(2×170×1-0.5×1. 76)＋ 2 ＋0.8＝11.10 mm 圆整Sn＝12 mm∵S n ≠ S n ′ ∴ 假设S n ＝ 14mm 是不合理的. 故封头的壁厚取S n ＝12 mm3、封头的直边、体积及重量的确定因为是标准椭球形封头，由文献［2］可知：封头的壁厚S n ＝12 mm ，直边高度h ＝40 mm ，由Di ＝1600 mm 、 S n ＝12 mm ，由文献［2］可知：封头的体积V 封＝0.616 m 3 、封头的深度h 1＝400mm封头的重量: 269.2×2=538.4 kg四、筒体的长度设计及重量的确定由V ＝2V 封＋V 筒 可得：V 筒＝10－2×0.616＝8.768 m 3V 筒＝πDi 2L/4＝8.768 m 3 可得：L ＝4363 mm 圆整：L ＝4360 mm筒体的重量: Di ＝1600 mm 、S n ＝12 mm 的筒体1 m 高筒节的重量为0.476(T) ∴ 4.36×0.476=2.08(T)第二章 贮罐的压力试验一、罐体的水压试验1、液压试验压力的确定液压试验的压力：p T =1.25p[σ]/[σ]t 且不小于(p+0.1) MPa ，当［σ]/[σ]t＜1.8时 取其为1 则p T =1.25×1.76×1= 2.2 (MPa)2、 液压试验的强度校核由σmax ＝p T （Di ＋S n －c ）/[2(S n -c)] ＝2.2（1600＋12－2.8）/[2(12-2.8)]＝192.4 (MPa)∵ σmax ＝192.4 (MPa)＜0.9σs Φ＝0.9×345×1＝310.5 MPa ∴ 液压强度足够3、压力表的量程、水温的要求压力表的量程：2p T =2×2.2=4.4 (MPa) 或3.3MPa －8.8MPa ，水温≥15℃ 4、液压试验的操作过程在保持罐体表面干燥的条件下，首先用液体将罐体内的空气排空，再将液体的压力缓慢升至22Kgf/cm 2,保压10-30分钟，然后将压力缓慢降至17.6Kgf/cm 2,保压足够长时间（不低于30分钟），检查所有焊缝和连接部位，若无泄漏和明显的残留变形。

目录第一章工艺设计1.1任务书*************************************** 1.2储量***************************************** 1.3备的选型及轮廓尺寸***************************第二章机械设计2.1结构设计2.1.1筒体及封头设计材料的选择**********************************筒体壁厚的设计计算**************************封头壁厚的设计计算*************************** 2.1.2接管及接管法兰设计接管尺寸选择*********************************管口表及连接标准*****************************接管法兰的选择 *****************************紧固件的选择 ******************************* 2.1.3人孔的结构设计密封面的选择 ******************************人孔的设计********************************2.1.4 核算开孔补强**************************** 2.1.5支座的设计支座的选择**********************************支座的位置********************************** 2.1.6液面计及安全阀选择2.1.7总体布局2.1.8焊接接头设计2.2强度校核小结课程设计任务书一、绪论1、任务说明设计一个容积为103m的液液氨储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

目录第一章概论 (4)一、设计原则及规范 (4)二、项目建设概况 (5)第二章建设项目过程中危险源及危险和有害因素分析 (7)第三章储罐设计 (13)一、设计参数 (13)二、筒体设计 (14)三、内压封头设计： (18)四、人孔的设计和选择: (18)五、支座设计： (19)管道 ................................................................................................................................................. 错误!未定义书签。

法兰 (21)第四章储罐附件 (21)一、温度计 (21)二、液面计 (21)三、压力表 (23)四、氨气浓度检测仪 (24)五、水淋浴装置 (25)六、隔热和保冷设施 (26)七、通风设施 (26)八、安全阀 (27)第五章液氨冷库总平面布置及周边环境 (29)一、液氨储罐区的设置： (29)二、本装置布置时应当考虑的安全原则： (30)三、罐区防火间距： (30)四、安全色及安全标志 (31)第六章电气 (31)一、爆炸危险区域内电气设备选型 (32)二、防雷及防静电措施 (32)三、照明 (33)第七章防火提 (33)第八章消防设计 (35)一、消防车道 (35)二、消防栓 (36)三、灭火系统 (37)四、消防池 (37)第九章事故模拟计算 (39)一、泄漏程度分析 (39)二、危害半径模拟计算 (40)三、池火灾事故的模拟计算： (42)四、爆炸损害计算 (44)第十章安全控制措施 (46)一、应急事故处理 (46)二、人员疏散 (48)第十一章安全管理制度 (48)一、重大危险源管理制度 (48)二、储罐及储罐区安全管理制度 (49)第十二章结论与建议 (49)第一章概论一、设计原则及规范1.设计原则：认真贯彻“预防为主，防消结合”的方针，严格遵循国家和地方的有关防火规范及规定，搞好本项目的安全设计。

目录目录一.设计条件及设计任务 (2)二.压力容器种类的确定和材料的选用 (3)三.设计温度，A、B类焊接接头与设计压力的确定 (4)四.筒体和封头壳体厚度设计及其校核 (5)五.封头的设计 (10)六.零部件设计 (11)八.焊接接头设计 (18)九.结束语 (20)十.参考文献 (20)b.液氨储罐经常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响，在夏季储罐经常受太阳暴晒，液氨温度可达40℃以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也不断变化。

但太原地区夏季最高气温也达不到50℃，因此液氨储罐的操作温度可取50℃。

16MnR的使用温度为-20～475℃，设计压力p≤35MPa，对容器中的介质没有限制，是压力容器专用钢。

三设计压力、A/B类焊接接头的设计及设计温度的确定１．设计温度的确定根据液氨储罐工作温度为-20～48℃所以选择设计温度t=50℃2壳体2.A/B类焊接接头的设计封头与圆筒连接属A类焊缝，采用双面对接焊焊接接头形式。

接头坡口设计形式为X形，局部无损检测，φ=0.85。

3．设计压力的确定经查下表得50℃下液氨饱和蒸汽压为 1.925MPa，所以工作压力W p=<1.925－0.101）MPa=1.824MPa，设计压力为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。

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，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.10倍，所以设计压力P=2.0Mpa。

并查得下表：焊接，在压力容器制造中使用十分广泛。

焊条的选择：同种材料之间用E5016，例如筒体与封头的焊接，不同中材料之间采用E403，如接管与法兰或与筒体的焊接。

九结束语这次的课程设计是对大学以来已修学科《过程装备基础》方面内容比较系统的实习，是在实践中考察我们学习和掌握能力的程度。

第一章绪论1. 1设计任务设计一液氨贮罐。

工艺条件：温度为40℃，氨饱和蒸气压MPa.1，容积55为20m3, 使用年限15年。

1.2设计要求及成果1. 确定容器材质；2. 确定罐体形状及名义厚度；3. 确定封头形状及名义厚度；4. 确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况5. 编制设计说明书以及绘制设备装配图1张（A1）。

1.3技术要求（一）本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收（二）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接φ)接头系数0.1=（三）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303（四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％第二章设计参数确定2.1 设计温度O题目中给出设计温度取40C2.2 设计压力在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。

通过查阅资料可知包头最高气温为40.4℃，通过查表可知，在40℃ 时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为1.55MPa ，密度为580kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。

一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。

此液氨储罐采用安全法，依据《化工设备机械基础》若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力w P 的1.105.1-倍，取设计压力w P P 05.1=（已知MPa P w 55.1=表压）所以 MPa P P w 6.105.1==。

2.3 腐蚀余量查《腐蚀数据手册》16MnR 耐氨腐蚀，其y mm /1.0<λ，若设计寿命为15年，则m m5.11.0152=⨯==αλC2.4焊缝系数该容器属中压贮存容器，技《压力容器安全技术监察规程》规定，氨属中度 毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以φ取0.1或85.0常见。

液氨储罐机械设计说明书第一章、绪论（一）、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。

（二）、液氨贮罐的分类及选型储罐的形状有圆形或球形。

圆筒形储罐两端的封头有椭圆形、球形、锥形和平盖等形状。

在本设计中由于设计体积较小且工作压力较小，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，但制造较难且安装件不方便；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，故选用卧式圆筒形容器。

卧式圆筒形液氨储罐通常由卧式圆筒形筒体和两端的椭圆形封头组成，按照化学生产工艺的要求设置进料口、出料口、放空口、排污口、压力表、安全阀和液面计等。

为了检修方便，还要开设人孔，用鞍式支座支承于混凝土基座上。

选择化工容器的材料也是设计中的重要问题，应该综合考虑容器的操作条件和钢材的性能、价格等。

氨对钢材的腐蚀作用很小，但是，置于室外的液氨储罐，它的操作温度就是大气温度，它的操作压力就是操作温度对应的饱和蒸汽压。

随着气温的变化，液氨储罐的操作温度和压力也随之变化，制造储罐的钢材应能承受这种变化。