液氨储罐

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。与任何工程设计一样，压力容器的设计目标也是对新的或该进的工程系统和装置进行创新和优化，以满足人们的愿望与需要。具体来说，压力容器的设计人员应根据设计任务的特定要求，遵循设计工作的基本规则或规范，以及材料控制﹑结构细节﹑制造工艺﹑检验及质量管理等方面的规则，并尽可能地采用标准。

化工专业课程设计是掌握化工原理和化工设备机械基础等课程相关内容后进行的一门课程设计，是学生应用所学识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。

本设计是设计一液氨储罐，它是一卧式容器。液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体结构和强度的设计，密封的设计、罐体壁厚设计、封头壁厚设计、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。此次设计主要原理来自《化工过程设备机械基础》一书以及其他参考资料。

目录

一、设计题目 (4)

二、设计任务 (4)

三、设计条件 (4)

四、设计步骤 (4)

1.确定容器的材质 (4)

2.确定罐体的形状及内径 (5)

3.罐体壁厚设计 (5)

4．封头壁厚设计 (6)

5．鞍座 (7)

6.人孔 (8)

7．人孔补强确定 (9)

8．接口管 (9)

五．参考文献 (11)

六．设备装配图 (11)

符号说明

英文字母

D i———贮罐内径，mm;

[σ]t———钢板的许用应力 MPa P———液氨的饱和蒸汽压 MPa C1———钢板厚度负偏差, mm;

C2———介质的腐蚀裕量,mm;

希腊字母

δ———罐体计算厚度, mm;

δd———罐体设计厚度, mm;

δn———罐体的名义厚度, mm; δe———罐体的有效厚度, mm; ϕ———焊接接头系数

设计任务书

一、设计题目

33．0 m3液氨贮罐的设计

二、设计任务

设计一个容积为33.0 m3液氨贮罐

三、设计条件

1.最高温度40℃，氨的饱和蒸汽压为1.55Mpa

2.液氨的储量为3

3.0m3，罐体的直径必须不同。

四、设计步骤

1.确定容器的材质

根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。故选材料时，主要考虑的强度指标（指σs和σb）和塑性指标适合的材料，内罐贮存低温液氨，故板材采用16MnR低温容器用钢。顶部支架用材，由于结构为杆系结构，考虑到型材供应及费用等原因，可选用16Mn型材和16MnR 板材。为防止介质的应力腐蚀，罐内表面涂环氧树脂防护。

外槽为一般保温夹套，选用碳钢材料即可。其中16MnR 的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好，综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用16MnR 制作罐体和封头。

由于纯混凝土在低温下使用时，将出现“冻胀”现象，体积膨胀、强度降低，故在外槽内于内罐下制作珠光砂混凝土层，起保冷作用，且对混凝土基础起隔冷作用。夹套内主要保温层用珠光砂填充。

2.确定罐体的形状及内径

根据工艺要求，液氨储罐可设计为罐身为圆筒形，两端均用标准椭圆形封头的卧式容器。

根据《化工设备机械与基础》中的表8-1压力容器的公称直径，由于V=33.0m 3液氨贮罐，试选用D i =2600mm ，设罐身的长度为L ，则

V=L 1 )2

(i D 2≥33.0-5.03m 3 L=5300mm

对容积的核算:

筒体体积：V 1= 5.309×5.3=28.14m 3

封头体积: V 2经查表得到V 2=2.513m 3

总体积：V=V 1+2V 2=33.17m 3＞V 设

所以取筒体：D i = 2600mm L=5300mm

3.罐体壁厚设计

根据选材分析，本贮罐选用16MnR 制作罐体和封头。

设计壁厚δ根据(4-12)式计算：

[]p pD t i -=ϕσδ2

式中P —设计压力。本储罐最高温度可达40℃，氨饱和蒸气压

1.55MPa （绝压), P W =1.45Mpa(表压)，

设计压力P=1.1PW （已知P W =1.45MPa 表压），故

P=1.1×1.45=1.6MPa (表压)；

D i =2600mm ； L=5300mm ；[σ]t ＝170MPa(附录6)；

ϕ＝1.0(双面对接焊100％探伤，表(4-9)

mm 29.126

.10.1170226006.1=-⨯⨯⨯=δ 由于储存液体为液氨溶液,所以介质对材质的腐蚀为轻度腐蚀,腐蚀速率在0.05—0.13mm/a ，同时储罐为单面腐蚀，则取腐蚀余量C 2=1.0mm 。查表得C l =0.8mm ，则C=0.8+1.0=1.8mm

mm d 29.130.16

.10.1170226006.1=+-⨯⨯⨯=δ 根据C l ＝0.8mm 及钢板厚度规格，圆整后取δn （mm ）确定选用 δn =16mm 厚的16MnR 钢板制作罐体。

4．封头壁厚设计

采用标准椭圆形封头。

设计壁厚d δ按(4-12)式计算

[]mm C p

pD t i d 26.1416.15.00.1170226006.15.022=+⨯-⨯⨯⨯=+-=ϕσδ 式中ϕ＝1.0 (钢板最大宽度为3m ，该储罐直径2.6m ，故封头需

将钢板并焊后压)。