【正文】 （15）M3液氨儲罐課程設計畢業(yè)設計 前言液氨是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料，應用廣泛。分子式NH3，，℃，℃，℃，(℃)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃時,在無水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是許多元素和化合物的良好溶劑。水溶液呈堿性。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品,橡膠和涂層。遇熱、明火,難以點燃而危險性較低。 但氨和空氣混合物達到上述濃度范圍遇明火會燃燒和爆炸,如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在,則危險性更高。2 設計選材及結(jié)構(gòu) 工藝參數(shù)的設定 設計壓力： 由工作溫度為20—48,小于50，所以要以50計算。根據(jù)《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》，可以判斷設計的容器為儲存內(nèi)壓壓力容器，按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，盛裝液化氣體無保冷設施的壓力容器，其設計壓力應不低于液化氣50時的飽和蒸汽壓力， MPa，屬于中壓容器。而且查得當容器上裝有安全閥時，～； MPa的壓力合適。屬于中壓容器[5]。設計溫度為50攝氏度，在20～200℃條件下工作屬于常溫容器。 筒體的選材及結(jié)構(gòu)：根據(jù)液氨的物性選擇罐體材料，㎜/年以下，且又屬于中壓儲罐，可以考慮20R和Q345R這兩種鋼材。如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用20R類的低碳鋼板， Q345R鋼板的價格雖比20R貴，但在制造費用方面，同等重量設備的計價，Q345R鋼板為比較經(jīng)濟。所以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封頭材料。鋼板標準號為GB7132011。 3 設計計算 筒體的直徑D,長度L和標準橢圓封頭的公稱直徑D’：經(jīng)驗公式 3L/D6,(一般取4)先估算標準橢圓封頭公稱直徑D’,其中D=D’。L/4=15。先取L/D=4，得D= 。查JB/T 4746—2002得:表31選 D=1700mm，由表得：直邊長度h=4501700/4=25mm，容積=；則圓筒部分=L/4=152*, 得L=；取L= 驗算L/D=， 符合經(jīng)驗公式 3L/D6。 即，L= ， D=D’=1700mm； 筒體壁厚計算： 查 《壓力容器材料使用手冊碳鋼及合金鋼》，熔點為1430℃，許用應力列于下表： 表32 Mpa,容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭都采用雙面焊或相當于雙面焊的全焊透的焊接接頭，,全部無損探傷。先取許用應力為 189MPa 壁厚： 滿足 3mm—16mm， 合理所以，最終取 δ=。查，第三版《過程設備設計》得，Q345R壓力容器常用鋼板的負偏差按GB/T 713中的B類要求，取=。查材料腐蝕手冊得50℃㎜/年，設計年限為15年，腐蝕余量=15*=2mm，所以取腐蝕裕量㎜。所以設計厚度為：；圓整后，取名義厚度：=14㎜。 標準橢圓封頭壁厚計算：標準橢圓封頭計算公式 ： 跟筒體厚度接近，取相同厚度，即取名義厚度：=15㎜； 壓力試驗：水壓試驗，液體（液氨）的溫度不得低于5℃；試驗方法：試驗時容器頂部應設排氣口，充液時應將容器內(nèi)的空氣排盡，試驗過程中，應保持容器外表面的干燥。試驗時壓力應緩慢上升，達到規(guī)定試驗壓力后，保壓時間一般不少于30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的80%，并保持足夠長的時間以便對所有焊接接頭和連接部位進行檢查。如有滲漏，修補后重新試驗。水壓試驗時的壓力：取，得： 水壓試驗的應力校核：水壓試驗時的應力 Mpa 水壓試驗時的許用應力為 故筒體滿足水壓試驗時的強度要求[1]。4 附件選擇 人孔選擇：人孔的作用：為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷。人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件，也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷、耳、把手等非受壓件。人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據(jù)人孔承壓的高低、介質(zhì)的性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。人孔標準HG2152495規(guī)定PN≥。容器上開設人孔規(guī)定當Di1000時至少設一個人孔，壓力容器上的開孔最好是圓形的，人孔公稱直徑最小尺寸為φ400㎜。且根據(jù)HG 205831998（即下表） 容器公稱直徑大于16003000是，一般選用DN500人孔。綜合考慮選擇水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔（HG2152495）,、公稱直徑DN500、H1=350、RF型密封面、采用20R材料。尺寸表如下：截自 《HG215242005》表41 人孔補強的計算 開孔補強結(jié)構(gòu)：壓力容器開孔補強常用的形式可分為補強圈補強、厚壁管補強、整體鍛件補強三種。補強圈補強是使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠等優(yōu)點。因條件不苛刻，故采用補強圈補強形式。為了計算方便，采用等面積補強法。/殼體截面因開孔被削弱的承載面積，必須由補強材料予以等面積的補償。當補強材料與被削弱殼體的材料相同時，則補強面積等于削弱的面積。補強材料選用16MnR。 內(nèi)壓容器開孔后所需的補強面積 式中 開孔直徑： ㎜；強度削弱系數(shù)： 殼體開孔處的計算厚度： ㎜接管有效厚度： =則 ㎜2有效補強面積即已有的加強面積殼體開孔后，在有效補強范圍內(nèi)，可作為補強的截面積（包括來自殼體、接管、焊縫金屬、補強元件） 筒體上多余金屬面積： 有效補強寬度 B={2d，d+2（）}=2d筒體的有效厚度 ㎜所以㎜2人孔接管上多余的面積： 外側(cè)有效高度：㎜內(nèi)側(cè)有效高度即實際內(nèi)伸高度 接管計算厚度：㎜所以㎜2焊縫金屬截面積：㎜2則 ㎜2比較的 滿足以下條件的可選用補強圈補強：剛材的標準常溫抗拉強度Mpa；；殼體名義厚度㎜；設計壓力；設計溫度℃?？芍驹O計滿足要求，則采用補強圈補強。所需補強圈的面積為：㎜2補強圈的結(jié)構(gòu)及尺寸：為