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70m3液氯储罐压力容器的课程设计报告书

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页脚 一、 绪论

1、任务说明

设计一个容积为703m的液氯储罐，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。

2、液氯（2Cl）的性质

分子量 70.91

黄绿色有刺激性气味的气体。密度：相对密度(水=1)1.47；相对密度(空气=1)2.48；稳定性：稳定； 危险标记：6(有毒气体)；

在工业上，液氯是一种很有用的化学物质。氯可用于造纸、纺织工业的漂白；用作水和废水的消毒、杀菌剂；且可用于制造无机、有机氯化物，如：金属氯化物、氯溶剂、染料中间体、杀虫剂、合成橡胶、塑料等。但由于液氯属高毒性，是一种强烈的刺激性气体。它对人体、环境都有很强的危害，因此液氯的存储、运输都是一个值得深思的问题。

设计储存设备，首先必须满足各种给定的工艺要求，考虑存储介质的性质、容量、钢材的耗费量等等。而且液化气体必须考虑它的膨胀性和压缩性，液化气体的体积会因温度的改变而变化，所以必须严格控制储罐的充装量（指装量系数与储罐实际容积和设计温度下介质的饱和液体密度的乘积）。在总贮量小于5003m，单罐容积小于1003m时选用卧式贮罐比较经济。

页脚 二、 设计参数的确定

表1：设计参数表

序号 项 目 数 值 单 位 备 注

1 名 称 液氯储罐

2 用 途 液氯储存站

3 最高工作压力 1.4327 MPa 由介质温度确定

4 工作温度 -20～45 ℃

5 公称容积（Vg） 70 M3

6 工称直径 3000 MM

7 装量系数(φV) 0.9

8 工作介质 液氯（高度危害）

9 使用地点 室

10 工作介质 液氯

11 其它要求 100%无损检测

页脚 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，通常可取最高工作压力的1.05~1.1倍。经过查 我们取设计压力为1.11.43271.576dPMPa

2、设计温度

设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件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高温度。所以设计温度选择为50℃。

3、主要元件材料的选择

筒体材料的选择：

a、 压力容器的选择：

根据液氯的特性，查GB150-1998选择16MnR。16MnR是压力容器专用钢，适用围：用于介质具有一定腐蚀性,壁厚较大（8mm）的压力容器。50℃时的许用应力[]170tMpa,钢板标准GB6645。

b、钢管材料的选择：

根据JB/T4731,钢管的材料选用20钢，其许用应力133saMPa

页脚 三、 压力容器结构设计

1、 筒体和封头

筒体的公称直径iD有标准选择，而它的长度L可以根据容积要求来决定。

根据公式 23704iDLmπ 取3.5iLD

将3.5iLD代入得： 2943iDmm。圆整后，3000mmiD

采用标准椭圆封头，查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，

得公称直径iDN=D=3000mm，深度H为790mm，容积为3.81703m。

根据 g1.05VVV筒封

代入数据得：223.8170701.054iDLπ

解得9.320mL筒取=9300mmL筒

93003.13000gLD 在3~6之间 。

2365.7045m4gVDL筒筒

又3265.704523.81773.3385mVV筒封

所以计算容积为373.3385m，工作容积为3(73.33850.9)66.0047m

（1）筒体的厚度计算：由中径公式2[]citcpDp可得

a、计算厚度：1.576300013.97217011.576mm，

页脚 （钢板厚度负偏差10C，腐蚀余量24Cmm，）

b、名义厚度：18nmm。

c、有效厚度：en12C-C18414mm

（2）椭圆的厚度计算：由封头厚度2[]0.5citcPDP可得

a、计算厚度：1.576300014.042170121.576mm

（钢板厚度负偏差10C，腐蚀余量24Cmm，）

b、名义厚度：18nmm

c、有效厚度：en12C-C18414mm

2、压力的确定计算

a 、计算压力cP：1.5761.1MPaCPP工作

b、液柱静压力: 1P=14709.813.00.04326MghPa

1/0.04326/1.5762.7%5%PP,

故液柱静压力可以忽略，即cP1.576dPMPa

c、水压试验：1.251.97TdtPPMPa

其中：为元件在常温下的许用应力；t为元件在设计温度下的许用应力。

该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为1.0。

3、 接管的选择

液氯储罐要开设液氯进口管、安全阀口、人孔、空气进口管、空气出口管、压力表接口、液位计接口、液氯出口管，并根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。

页脚 管口表

接管代号 公称尺寸 公称压力 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称

a DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 液氯进口管

b DN80 PN1.6MPa HG20592-1997 MFM 安全阀接口

c DN500 PN1.6MPa HG/T21523-2005 MFM 人孔

d DN65 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 空气进口管

e DN65 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 空气出口管

f DN25 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 压力表接口

g DN25 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 液位计接口

h DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 液氯出口管

4、 法兰的选择

跟据管口公称直径选择相应的法兰，1.6MPa时选用带颈对焊榫槽法兰，主要参数如下：

法兰尺寸表

公称通径 钢管外径 连接尺寸 法兰厚度C 法兰颈 法兰高度H B 法兰外径D 螺栓孔中心圆直径K 螺栓孔直径L 螺栓孔数量n 螺纹Th N

S H R

B

25 32 115 85 14 4 M12 16 46 2.6 6 4 40

65 76 185 145 18 4 M12 20 92 2.9 10 6 48

80 89 200 160 18 8 M16 20 110 3.2 10 6 50

500 530 715 650 33 20 M30×2 34 578 11 16 12 90

5、 人孔的选择：

根据HG／T 21523-2005 水平吊盖带颈平焊法兰人孔 结构及选材如图：

人孔的结构

页脚

人孔的选型

人孔的选材

6、 液氯进出口管

进口管管端成45°角可使液流集中，避免成滴水，对卧式容器插入深度为全高的32，插入液体中对减少液面形成泡沫及稳定液面等都有利。

7、液面计及安全阀选择

本次设计采用磁性液位计，普通型，压力等级为1.6 Mpa。根据实际要求，选用液位计的中心距为2000 mm。标记 HG/T 21584-95 UZ 1.6M-2000-1.314 BF

321C。

根据公称压力PN=1.6和适用介质，选择型号为A41H-16C的安全阀。

注意：液位计接管、安全阀、空气进出口管、压力表接管高度均为150mm

凹凸面

页脚 8、垫片的选择

参照HG/T 20592~20635-2009 钢制管法兰、垫片和紧固件，当压力等级≤1.6MPa且有剧毒介质时，选择缠绕垫片。具体数据如下表

a、垫片结构图为：

b、尺寸表为

A型和B型垫片尺寸(mm)

公称通径DN 环径D1max 缠绕垫 环厚度T1 径D2 外径D3 厚度T

25 34 43 57

2.5 1.8 65 73 95 109

80 86 106 120

500 521 549 575 3.2 2.4

8、 螺栓的选择

参照HG/T 20592~20635-2009 钢制管法兰、垫片和紧固件

标准为HG20613-1997钢制管法兰紧固件

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储 罐 设 计 计 算 书

储 罐 设 计 计 算 书

典 型 设 计储 罐 设 计 计 算 书144823838.xls (300)m3 储 罐 设 计 计 算 书序号名 称符 号单 位计 算 公 式来 源I原始参数1公称容积Vm32内径Dm3罐壁高度HSm4场地类型//5设计正压力/PaSH3046-926设计负压力/PaSH3046-927试验正压力/Pa8试验负压力/Pa9设计最高温度/oCSH3046-9210设计最低温度/oC11罐顶雪荷载PiPa12设计风压ω0Pa13风压高度变化系数μz/SH3046-92(5.5.3)14地震烈度/度15焊缝系数φ/人工焊16最大储液高度HOm17设计储液高度HLm18设计储液密度ρ1kg/m3800~100019水压试验储液密度ρ2kg/m320罐壁板腐蚀裕量C1mm21罐底板腐蚀裕量C2mm22罐顶板腐蚀裕量C3mm23钢板厚度负偏差Cmm24计算容积V'm3(π/4 )D2H025保温材料厚度mm设计者:高鹏第1页2013-8-15典 型 设 计储 罐 设 计 计 算 书144823838.xls序号名 称符 号单 位计 算 公 式来 源26保温材料密度kg/m327保温结构重mikg由软件计算得出II罐底计算1罐底板长度L2m2罐底板宽度W2m3罐底板厚度(不含腐蚀裕量)δ bmmSH3046-92(表 4.1.1)(表4.1.2)4罐底板腐蚀裕量C2mm5罐底板厚度δb'mmδb + C26罐底板材料//III罐壁计算1罐壁板长度L3m2罐壁板宽度W3m3罐壁板材料////4罐壁钢板屈服极限[σ]'MPa5罐壁钢板许用应力[σ]MPa(2/3)[σ]'SH3046-92(3.8.3)6钢板厚度负偏差Cmm7罐壁总圈数//INT(HS / W3) + 18罐壁圈层编号(从罐底至罐顶)i/

设计者:高鹏第2页2013-8-15典 型 设 计储 罐 设 计 计 算 书144823838.xls序号名 称符 号单 位计 算 公 式来 源9计算罐壁的实际高度h im见图a.第1圈罐壁的实际高度h1mb.第2圈罐壁的实际高度h2mc.第3圈罐壁的实际高度h3md.第4圈罐壁的实际高度h4me.第5圈罐壁的实际高度h5mf.第6圈罐壁的实际高度h6m10从计算罐壁底边至溢流液位的垂直距离Hima.从第1圈罐壁底边至溢流液位的垂直距离H1mHOb.从第2圈罐壁底边至溢流液位的垂直距离H2mHO - h1c.从第3圈罐壁底边至溢流液位的垂直距离H3mHO - Σ( h1 ~ h2 )d.从第4圈罐壁底边至溢流液位的垂直距离H4mHO - Σ( h1 ~ h3 )e.从第5圈罐壁底边至溢流液位的垂直距离H5mHO - Σ( h1 ~ h4 )f.从第6圈罐壁底边至溢流液位的垂直距离H6mHO - Σ( h1 ~ h5 )11储存介质时的设计厚度timm0.0049[ρ1D(Hi - 0.3)]/[[σ]φ] +C + C1SH3046-92(5.3.1-1)a.储存介质时第1圈罐壁的设计厚度t1mm0.0049[ρ1D(H1 - 0.3)]/[[σ]φ] +C + C1b.储存介质时第2圈罐壁的设计厚度t2mm0.0049[ρ1D(H2 - 0.3)]/[[σ]φ] +C + C1c.储存介质时第3圈罐壁的设计厚度t3mm0.0049[ρ1D(H3 - 0.3)]/[[σ]φ] +C + C1d.储存介质时第4圈罐壁的设计厚度t4mm0.0049[ρ1D(H4 - 0.3)]/[[σ]φ] +C + C1e.储存介质时第5圈罐壁的设计厚度t5mm0.0049[ρ1D(H5 - 0.3)]/[[σ]φ] +C + C1设计者:高鹏第3页2013-8-15典 型 设 计储 罐 设 计 计 算 书144823838.xls序号名 称符 号单 位计 算 公 式来 源f.储存介质时第6圈罐壁的设计厚度t6mm0.0049[ρ1D(H6 - 0.3)]/[[σ]φ] +C + C112水压试验时的设计厚度ti'mm4.9[D(Hi - 0.3)]/[[σ]φ] + CSH3046-92(5.3.1-2)a.水压试验时第1圈罐壁的设计厚度t1'mm4.9[D(H1 - 0.3)]/[[σ]φ] + Cb.水压试验时第2圈罐壁的设计厚度t2'mm4.9[D(H2 - 0.3)]/[[σ]φ] + Cc.水压试验时第3圈罐壁的设计厚度t3'mm4.9[D(H3 - 0.3)]/[[σ]φ] + Cd.水压试验时第4圈罐壁的设计厚度t4'mm4.9[D(H4 - 0.3)]/[[σ]φ] + Ce.水压试验时第5圈罐壁的设计厚度t5'mm4.9[D(H5 - 0.3)]/[[σ]φ] + Cf.水压试验时第6圈罐壁的设计厚度t6'mm4.9[D(H6 - 0.3)]/[[σ]φ] + C13罐壁的设计厚度δs i'mmCEILING( MAX(ti , ti') , 1 )a.第1圈罐壁的设计厚度δs 1'mmCEILING( MAX(t1 , t1') , 1 )b.第2圈罐壁的设计厚度δs 2'mmCEILING( MAX(t2 , t2') , 1 )c.第3圈罐壁的设计厚度δs 3'mmCEILING( MAX(t3 , t3') , 1 )d.第4圈罐壁的设计厚度δs 4'mmCEILING( MAX(t4 , t4') , 1 )e.第5圈罐壁的设计厚度δs 5'mmCEILING( MAX(t5 , t5') , 1 )f.第6圈罐壁的设计厚度δs 6'mmCEILING( MAX(t6 , t6') , 1 )14调整后罐壁的设计厚度δs immδs i' + n(考虑罐顶稳定性,需调整上部几圈罐壁厚度)a.调整后第1圈罐壁的设计厚度δs 1mmδs 1' +2b.调整后第2圈罐壁的设计厚度δs 2mmδs 2' +2c.调整后第3圈罐壁的设计厚度δs 3mmδs 3' +2d.调整后第4圈罐壁的设计厚度δs 4mmδs 4' +2e.调整后第5圈罐壁的设计厚度δs 5mmδs 5' +2e.调整后第6圈罐壁的设计厚度δs 6mmδs 6' +2IV罐壁加强圈设计1罐壁板规格厚度t imm=δs ia.第1圈罐壁板规格厚度t1mm=δs 1b.第2圈罐壁板规格厚度t2mm=δs 2设计者:高鹏第4页2013-8-15典 型 设 计储 罐 设 计 计 算 书144823838.xls序号名 称符 号单 位计 算 公 式来 源c.第3圈罐壁板规格厚度t3mm=δs 3d.第4圈罐壁板规格厚度t4mm=δs 4e.第5圈罐壁板规格厚度t5mm=δs 5f.第6圈罐壁板规格厚度t6mm=δs 62顶圈罐壁板的规格厚度t minmm=δs 63各圈罐壁板的实际高度h im见图a.第1圈罐壁板实际高度h1mb.第2圈罐壁板实际高度h2mc.第3圈罐壁板实际高度h3md.第4圈罐壁板实际高度h4me.第5圈罐壁板实际高度h5m4各圈罐壁板的当量高度He imhi (tmin / ti)2.5SH3046-92(5.5.2-3)a.第1圈罐壁板当量高度He1mh1 (tmin / t1)2.5b.第2圈罐壁板当量高度He2mh2 (tmin / t2)2.5c.第3圈罐壁板当量高度He3mh3 (tmin / t3)2.5d.第4圈罐壁板当量高度He4mh4 (tmin / t4)2.5e.第5圈罐壁板当量高度He5mh5 (tmin / t5)2.55罐壁筒体的当量高度HEmΣHeiSH3046-92(5.5.2-2)6罐壁筒体的临界压力Pc rPa16000(D / HE)(tmin / D)2.5SH3046-92(5.5.2-1)7罐壁筒体的设计外压P0Pa2.25μzω0 + qSH3046-92(5.5.5)a.设计负压qPa8罐壁加强圈数量n/INT(P0 / Pcr)SH3046-92(5.5.6-2)9罐壁加强圈至包边角钢的实际距离Lem(HE + 0.02) / (n+1)SH3046-92(5.5.7)设计者:高鹏第5页2013-8-15典 型 设 计储 罐 设 计 计 算 书144823838.xls序号名 称符 号单 位计 算 公 式来 源10罐壁加强圈的最小截面尺寸/mmL 125x80x8SH3046-92(表 5.5.10)11罐壁加强圈的材料//V罐壁抗震设计1地震烈度/度(一)罐壁轴向应力抗震验算2储罐的总水平地震作用标准值FEKNηαmax mgGB50191-93(19.2.6-1)a.罐体影响系数η/GB50191-93(19.2.6)b.水平地震影响系数最大值αmax/见附表 1GB50191-93(5.1.5-1)c.储液高度hwm=HOd.底圈罐壁厚度t1mδs 1 / 1000e.底圈罐壁平均直径d1mD + t1f.径高比//d1 / hwg.动液系数ψw/见附表 2GB50191-93(19.2.6)h.罐内储液总质量mLkgρ2π(D / 2)2 hwi.产生地震作用的储液等效质量mkgψw mLGB50191-93(19.2.6-2)3总水平地震作用标准值对罐壁底部产生的弯矩M1N.m0.45ξFEK hwGB50191-93(19.2.7)a.地震效应折减系数ξ/GB50191-93(19.2.7)4罐壁底部的最大轴向压应力σ1PaN / A + CLM1 / WGB50191-93(19.2.9)a.罐壁,罐顶,保温层等自重标准值和雪荷载标准值的50%之和GNΣGi见图(a1).罐壁自重标准值G1N9367 x 9.81见图设计者:高鹏第6页2013-8-15典 型 设 计储 罐 设 计 计 算 书144823838.xls序号名 称符 号单 位计 算 公 式来 源(a2).罐顶自重标准值G2N1702 x 9.81见图(a3).保温层自重标准值G3Nmi x 9.81(a4).雪荷载标准值的50%G4N0.5Pi Sb.罐顶(光球壳 )截面半径rmD/2 - 0.02见图c.罐顶(光球壳 )投影面积Sm2πr2d.罐壁底部所承受的重力荷载代表值NN=Ge.底圈罐壁厚度t1m δs 1 / 1000f.底圈罐壁平均直径d1mD + t1g.底圈罐壁截面面积Am2πd1t1h.翘离影响系数CL/GB50191-93(19.2.9)j.底圈罐壁截面抵抗矩Wm30.785d12t15罐壁的许用临界压力[σc r]Pa0.15E t1 / d1a.罐壁材料在操作温度时的弹性模量EPaSH3046-92(表 3.1.4)6校核不等式/Paσ1 - [σc r] (应 ≤ 0)(二)罐内液面晃动波高抗震验算7罐内液体晃动基本自振周期Tss2π{[d1/(3.682g)]cth(3.682hw/d1)}0.5GB50191-93(19.2.5)8水平地震作用下罐内液面晃动最大波高hmaxm1.5αw1 r2GB50191-93(19.2.8-1)a.相应于罐内液体晃动基本自振周期的水平地震影响系数αw1/0.389 / Ts0.9GB50191-93(19.2.8-2)b.底圈罐壁内半径r2mD / 29罐内溢流液位至罐壁顶部的最小距离htm=HS - HO10校核不等式/mht - hmax (应 ≥ 0)GB50191-93(19.2.12)在( )度地震发生时罐壁稳定

液氨储罐的设计

液氨储罐的设计

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： 液氨储罐的设计

学院：化工与材料工程学院 专业： 应用化学

学号： ********* 姓名： 游超杰

指导教师： ***

2017年6月30日

燕京理工学院化工设备机械基础--大作业

目录

1、设计任务书 ............................................................................................................................................... 1

2、前言 ........................................................................................................................................................... 2

3.设计方案 ...................................................................................................................................................... 3

3.1设计依据及原则 ............................................................................................................................... 3

液氯的物理性质 密度和饱和蒸汽压

液氯的物理性质 密度和饱和蒸汽压

温度 ℃

饱和液密度kg/m3

-20 1528

20 1406

40 1342

50 1307

图1 液氯密度随温度变化图

图2 液氯温度与饱和蒸汽压图

1atm=1.0133*10^5Pa

表1-1 全国各地区重力加速度表

序号 地区 重力加速度 序号 地区 重力加速度 序号 地区 重力加速度

1 包头 9.7986 12 海口 9.7863

23 沈阳 9.8035

2 北京 9.8015 13 合肥 9.7947 24 石家庄 9.7997

3 长春

9.8048 14 吉林

9.8048 25 太原

9.7970

4 长沙

9.7915 15 济南

9.7988 26 天津 9.8011

5 成都

9.7913 16 昆明

9.7830 27 乌鲁木齐

9.8015

6 重庆 9.7914 17 拉萨 9.7799

28 西安 9.7944

7 大连 9.8011 18 南昌 9.7920 29 西宁 9.7911

8 广州 9.7833 19 南京 9.7949

30 张家口 9.8000

9 贵阳 9.7968 20 南宁 9.7877 31 郑州 9.7966

10 哈尔滨 9.8066 21 青岛 9.7985

11 杭州

9.7936 22 上海

9.7964

地球各点重力加速度近似计算公式:

g=g0(1-0.00265cos&)/1+(2h/R)

g0:地球标准重力加速度9.80665(m/平方秒)

&:测量点的地球纬度

h:测量点的海拔高度

R:地球的平均半径(R=6370km)

30m3的液氯储罐的设计

2011133152

目录

1 引言 .................................................................................................................... 5

液氨贮罐的课程设计

液氨贮罐的课程设计

《化工设备机械基础》课程设计

设计题目: 液 氨 贮 罐 设 计

2011年12月制

附：设计任务书

一、设计题目

10.0m3液氨贮罐的设计

二、设计参数及要求

一、设计参数

液氨压力:16Kg/cm²;

温度：40℃；

公称容积：10.0m³

操作容积：9.0m³

介质: 液氨

设计利用年限:10年

建议利用材料:16MnR

二、设计要求

按照设计参数, 对液氨贮罐的主要元件(筒体、封头)进行正确的强度、刚度和稳定性计算和结构设计；对贮罐的附件进行选型；熟悉贮罐质量的查验方式；绘制出贮罐的装配图；

三、设计内容

一、概述

二、罐体的设计

(1)罐体的PN、DN肯定

(2)筒体壁厚的设计

(3)封头壁厚的设计

(4)筒体长度的设计

3、罐体的压力实验

(1)罐体的水压实验

(2)罐体的气压实验

4、罐体附件的选型及尺寸设计

(1)工艺接管的设计

(2)支座的设计

(3)人孔的设计

(4)液面计的设计

五、罐体的开孔及补强的计算

(1)允许开孔的范围

(2)开孔补强的设计计算

(3)补强圈的设计

5、设计结果汇总

6、10.0m3液氨贮罐装配图

7、设计评述

四、图纸要求

10.0m3液氨贮罐装配图，A1号图纸 五、参考资料

[1] 汤善甫、朱思明等编.化工设备机械基础[M] . 上海 ：华东理工大学出版

社.

[2] 化工设备设计手册.材料与零部件（上）. 上海科学技术出版社 .1981

[3] 广西大学《实用机械零部件手册》编写组 . 实用机械零件手册.广西科学技术出版社

附：

目 录

一、液氨储罐的工艺设计计算 ............................................................................................................. 1

1、罐体的设计 ....................................................................................................................................... 1