液化石油气储罐设计课程设计Word文档下载推荐.docx
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名称
液化石油气储罐储罐
2
用途
液化石油气储配站
3
最高工作压力MPa
1.610
介质由温度确定
4
工作温度OC
-20~50
5
公称容积M3
10
6
工作压力波动情况
可不考虑
7
装量系数
0.9
8
工作介质
液化石油气(易燃)
9
使用地点
太原市,室内
课程设计主要内容:
1、设备工艺设计
2、设备结构设计
3、设备强度设计
4、技术条件编制
5、绘制设备总装配图
6、编制设计说明书
学生应交出的设计文件(论文)
1、设计说明书一份
2、总装配图一张(折合A1图纸一张)
摘要
液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备,由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种贮罐时,要注意与一般气体贮罐的不同点,尤其是安全与防火,还要注意在制造、安装等方面的特点。
目前我国普遍采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式:
球形贮罐和圆筒形贮罐。
球形贮罐和圆筒形贮罐相比:
前者具有投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但加工制造及安装复杂,焊接工作量大,故安装费用较高。
一般贮存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选用球形贮罐比较经济;
而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单,安装费用少等优点,但金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于500m3,单罐容积小于100m3时选用卧式贮罐比较经济。
圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。
在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐,只有某些特殊情况下(站内地方受限制等)才选用立式。
本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。
液化石油气呈液态时的特点。
(1)容积膨胀系数比汽油、煤油以及水等都大,约为水的16倍,因此,往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量,以确保安全;
(2)容重约为水的一半。
因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的,所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重。
卧式液化石油气贮罐设计的特点。
卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器,
也应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收;
并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规)
的监督。
液化石油气贮罐,不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。
贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。
贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。
1.工艺设计
工艺设计的内容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求,通过计算和选型确定设备的轮廓和尺寸。
其中设计存储量
W=ƒVρt
式中,W—储存量,t;
f—装量系数;
V—压力容器容积;
ρt—设计温度下饱和液体密度;
其中ƒ=0.9V=10.31m3ρt=0.571t/m3
计算可得W=5.3(t)。
1.1设计压力的确定
设计压力应根据最高工作压力来确定。
设计压力是指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件,其值不低于工作压力。
设计压力的确定原则是应该根据容器最危险的操作情况而定。
通常可取最高工作压力的1.05~1.10倍。
表1—1液化石油气饱和蒸汽压及饱和液密度
温度℃
﹣15
30
50
饱和蒸汽压MPa(绝压)
液化石油气
0.183
0.319
0.722
1.182
丙烷
0.279
0.616
1.058
1.710
饱和液密度Kg/m3
571
543
512
485
该储罐用于液化石油气储配站,因此属于常温压力存储。
工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压。
因为对于液化石油气的压力起主要贡献的是其中丙烷的饱和蒸汽压,所以可取50℃时丙烷的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。
由上表可知50℃时丙烷饱和蒸汽压力1.710MPa,其表压为1.710-0.1=1.610MPa,则其设计压力为1.610
×
1.1=1.77MPa.
1.2设计温度的确定
设计温度指容器在正常工作情况下,设定的元件金属温度(沿元件金属截面的平均温度值)。
设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。
该储罐使用地点在太原室外,因取其最高温度为设计温度,所以其设计温度为50℃。
2.机械设计
机械设计包括结构设计和强度计算两方面。
2.1结构设计
2.1.1设计条件
表2—1结构设计条件表
内容
原油热裂解产物
工作压力MPa
1.61
由介质温度确定
设计压力MPa
1.77
设计压力的1.1倍
工作温度℃
﹣20~50
设计温度℃
公称容积(Vg)m3
计算容积(V计)m3
10.31
工作容积(V工)m3
装量系数ƒ
介质密度(ρt)t/m3
0.571
材质
Q345R
保温要求
无
其他要求
表2—2管口表
公称规格
连接法兰标准
密封面
用途或名称
PN25DN20
HG/T20952-2009
FM
液位计口
PN25DN500
HG/T21518-2005
MFM
人孔
G3/4”
温度计接管
M20×
15
压力计接管
PN25DN100
安全阀接管
PN25DN50
排空管
排污管
气相平衡管
气相管
出液管
进液管
连通管排污口
2.2结构设计
化工设备的结构设计包括设备承压壳(一般为筒体和封头)及其零部件设计。
设备零部件包括支座﹑接管和法兰、人孔和手孔、视镜等。
我国已经制订了化工设备通用零部件的系列标准,设计时可根据具体条件按照标准进行选用。
2.2.1材料选择
正确选择材料对于保证设备的安全使用和降低成本是至关重要的。
压力容器用材料包括容器受压壳体用钢和设备零部件用材料。
零部件有受压元件(如接管、法兰)和非受压元件(如支座),所用材料涉及钢板、钢管、锻件、型钢及钢棒等。
压力容器受压元件用钢应符合《压力容器》GB150中的有关规定。
对于非受压元件用钢,当与受压元件焊接时,也应是焊接性能良好的钢材。
压力容器壳体通常采用钢板经过成形焊接而成的,法兰视具体情况可采用钢板或锻件,螺栓和螺柱应采用钢棒,接管一般应采用无缝钢管,支座所用材料涉及钢板、型钢及钢管(视具体结构而定)。
常见用压力容器用碳素钢和低合金钢板有Q245R、Q345R、Q370R等;
无缝钢管常用材料有10、20、16Mn等。
对于该储罐,其设计压力属于中压,设计温度为﹣20~50℃,综合设备结构、工艺、实际工作条件及价格等因素,因选择Q345R作为筒体的材料,16Mn为钢管的材料。
2.2.2筒体和封头结构设计
筒体直径由工艺条件决定,但要注意符合压力容器的公称直径标准。
查表可知10m3容积的储罐筒体内径为1800mm,长度为3400mm。
标准椭圆形封头是中低压容器中经常采用的封头形式,其最新标准为《压力容器封头》GB/T25198—2010。
封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致,查表可得封头参数如表
表2—3EHA椭圆形封头参数
公称直径DN/mm
总深度H/mm
内表面积A/m2
容积V封/m3
1800
475
3.6535
0.8270
图2.1椭圆形封头
2.2.3筒体整体、接管、人孔分布图
2.2.4法兰设计
法兰有压力容器法兰和管法兰,二者属于不同的标准体系。
容器法兰按JB/T4700~4707—2000《压力容器法兰》标准设计。
管法兰按HG/T20592—2009《钢制管法兰》标准进行设计,设计内容如下:
①根据设计压力、操作温度和法兰材料决定法兰的公称压力PN。
公称压力应比设计压力稍高,该储罐设计压力为1.77MPa,故选PN为2.5MPa。
②根据公称直径DN、公称压力PN及介质特性决定法兰类型及密封面形式。
法兰选带颈对焊法兰(WN),密封面形式为凹凸面(MFM)。
图2.2带颈对焊法兰
图2.3法兰的连接尺寸
图2.4密封面形式
表2—4PN2.5带颈对焊法兰钢制管法兰尺寸(mm)
管口
符号
公称
直径
钢管
外径B
法兰
外径D
厚度C
高度H
法兰理论质量(kg)
a1-2
20
25
105
18
40
1.0
b
500
530
730
48
125
302.0
c
温度计口
d
压力计口
e1-2
安全阀口
100
108
235
24
65
6.5
f
排空口
57
165
3.0
g
排污口
h
气象平衡口
i
气象口
j
出液口
k
进液口
l
2.2.5接管设计
容器一般采用无缝钢管,使用标准GB8163。
钢管的材料选用16Mn。
与壳体连接形式为平齐式。
表2—5接管尺寸(mm)
管口符号
管口名称
公称直径DN
钢管外径B
数量
n
管口伸长量
ΔL
管壁厚
δ
液位计接管
3.5
压力计
接管
安全阀
150
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