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

目录

1、设计任务书

课题：

液氨储罐的设计（家乡衡水）

设计内容：

根据既定的工艺参数设计一台液氨储罐

已知工艺参数：

最高使用温度T=40℃

罐体容积V=12mm3

此时氨的饱和蒸汽压P=

具体的内容包括：

1.筒体材料选择

2.罐的结构及尺寸（内径、长度）形状（卧式、球形、立式），罐体厚度，封

头形状及厚度，支座的选择，人孔及接管，开孔补强

下达时间：2017年6月16日完成时间：2017年6月30日

2、前言

本次课程设计是化工与材料工程学院，应用化学专业对化工设备机械基础这门课程进行的。课设题目为液氨储罐的课程设计。

液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，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，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。

NH

气氨相对密度(空气＝1)：，分子量为17．04.液氨的密度是L(50℃) 。

3

自燃点：651．11℃饱和蒸汽压：

熔点(℃)：-77．7 爆炸极限：16％～25％

沸点(℃)：-33．4 1％水溶液PH值：11．7

比热kJ(kg·K)：氨（液体）氨（气体）

蒸汽与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。

液氨主要用于生产、和其他化学肥料，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。液氨还可用用于纺织品的丝光整理。

液氨通常采用钢瓶或灌装。灌装用钢瓶或槽车应符合国家劳动局颁发的“气瓶安全监察规程”、“压力容器安全监察规程”等有关规定。

本设计是针对《化工设备机械基础》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。

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。

本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体的性质及厚度、封头的形状及厚度、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。

3.设计方案

设计依据及原则

本液氨贮罐属于中压容器，设计以“钢制压力容器”国家标准（GB150）为依据，严格按照政府部门对压力容器安全监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进行设计。以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。

设计的步骤如下：

(1)根据设计中要用的各种参数进行计算及材料选择。

(2)对容器的筒体、封头鞍座及其他附件进行参数计算。

(3)对计算出来的数据进行校核。

、设计要求

技术特性表

管口表

、液氨储罐设计参数的确定

、设计温度与设计压力的确定

（1）设计温度：T= 40℃

（2）设计压力:本贮罐在最高使用温度40℃下，氨的饱和蒸汽压为(绝对压强)，容器上装有安全阀，则取到倍的最高工作压力作为设计压力，这里取最高设计压力为倍。所以设计压力为P= ×（）=。

、罐体和封头材料的选择

（1）材料选择：由操作条件可知，该容器属于中压、常温范畴（化工设备机械基础第六版P56表2-2）。考虑到机械性能、强度条件、腐蚀情况等要求，筒体和封头的材料选用可以考虑20R、16MnR这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价， 16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。钢号为16MnR的钢板（适用温度范围-40-475℃，使用状态为热轧或正火，钢板标准为GB6654—1996）。接管材料选用钢号为16MnR的接管（许用应力：[σ]=[σ]t=163MPa）。法兰材料为16MnR，鞍座材料选用16MnR。（2）钢板厚度负偏差：由《化工设备机械基础》第六版P97表4—9可知，钢板

=。

厚度在时钢板负偏差C

1

（3）腐蚀裕量:腐蚀裕量由介质对材料的均匀腐蚀速率和容器的设计寿命决定。

=Ka，其中K为腐蚀速率；a容器的使用寿命。对于低合金钢的容器，腐蚀裕量C

2

其腐蚀程度若属于轻度腐蚀，腐蚀速度（mm/a），腐蚀余量≥，（第六版P98 表

=.

4-11）故腐蚀余量取C

2

（4）焊接头系数：本次课程设计是液氨储罐的机械设计。氨属于中度毒性物质，查（第六版P56 表2-2）可知该设备为中压储存容器，即为第三类压力容器。由于焊缝区是容器上强度比较薄弱的地方，要保证设备密封性能良好，故筒体焊接结构采用双面焊的全焊透的对接接头，且全部无损探伤的，故取焊接头系数φ=。（5）许用应力：对于本设计是用钢板卷焊的筒体以内径作为公称直径=1600mm.假设16MnR钢的厚度在16-36mm之间，设计温度下钢板的许用应

DN=D

i

力[σ]t=163Mpa。

4、设计计算

、圆筒厚度设计

16MnR的密度为m3，熔点为1430℃，许用应力[]tσ列于下表：