液氨储罐设计

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，容积为20m3, 使

55

用年限15年。

1.2设计要求及成果

1.3

φ

=

2.1 设计温度

题目中给出设计温度取40C O

2.2 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

6.105.1==。 年，则

此储罐采用100%无损探伤，故0.1=φ

2.5 容器直径

考虑到压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器的筒体和封头的直径都有规定。此储罐设计的公称直径（内径）选择m m 2400=i D 。

表2.2 公称直径i D

2.7为考虑的强度指标（指s σ和b σ）和塑性指标适合的材料有：A3R 、20g 、16MnR 、15MnVR 、20R 。为了节省金属，高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为MPa 345 和MPa 392的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢约高60%-30%，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。

所以主要考虑16MnR和20R这两种。

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。

第三章结构的选择与论证

3.1储罐类型选择

26

3.2

从金属消耗量考虑：在相同设计条件下，各种封头的金属消耗量按下列顺序依次增大：半球形，椭圆形，蝶形，平板形。球形封头用量最少，比椭圆形封头节约25.8％，平板封头的用量最多，是椭圆形封头的4倍多。

从制造考虑：椭圆形封头制造方便，平板封头则因直径和厚度较大，坯材的获得、车削加工、焊接等方面都遇到不少困难，且封头与筒体厚度相差悬殊，结构也不合理。

所以，从强度、结构和制造等方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。

3.3出料接管的选择

材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。材料为16MnR 。

结构：接管伸进设备内切成45度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损与腐蚀。

接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、

因此热轧无缝钢管的尺寸为mm 1289⨯φ。 钢管理论重量为m kg /79.22。取接管伸出长度为mm 150。

管法兰的选择：根据平焊法兰适用的压力范围较低（MPa 4.0PN 〈）,选择突面板式平焊管法兰，标记为：HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5,其中D=190,管法兰材料钢号（标准号）:20（GB711）。根据（欧洲体系）钢制管法兰、垫片、垫片、紧固件选配表（HG20614-1997）

选择：垫片型式为石棉橡胶板垫片(尚无标准号)，密封面型式为突面，密封面表面为密纹水线，紧固件型式为六角螺栓双头螺柱全螺纹螺柱。

在离筒体底以上mm

250处安装容器出料管，容器内的管以弯管靠近容器底，这种方式用于卧式容器。出料口的基本尺寸以及法兰与进料口相同。

进出料接管满足不另行补强的要求，所以不再另行补强。

3.4容器支座的选择

3.5

垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。

根据储罐是在常温及最高工作压力为MPa

6.1的条件下工作，人孔标准应按公称压力为

6.1的人孔类型很多，本设计6.1的等级选取。从人孔类型标准可知，公称压力为MPa

MPa

考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔。该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只需松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。该人孔标记为：

HG21523-95人孔RF Ⅳ(A·G)450-1.6，

其中RF面密封，Ⅳ指接管与法兰的材料为20R，A·G指用普通石棉橡胶板垫片，450-1.6是指公称直径为mm

6.1。

450、公称压力为MPa

表3.2人孔选择表

3.6

3.7

1．玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。

2．玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。

3．当容器高度大于m

3时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果，应改用其它适用的液面计。

液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象所以在此选用玻璃管液面计。玻璃板液面计有透光式玻璃板液面计（T型）、反射式玻璃板液面计（R型）和试镜式玻璃板液面计（S型）三种结构，其适用温度一般在0～250℃。但透光式适用工作压力较反射式高，试镜式工作压力最小。玻璃管液面计适用工作压力小于MPa

6.1，介质温度在

00

-的范围。对于承压设备，一般都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备250

C

连接在一起，分别用于不同型式的液面计。考虑到本设备的设计压力为1.6MPa,而且液氨

的液面

表4.2 封头常量