液氨储罐的设计

设计任务书

1．设计目的： 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。 掌握工程图纸的计算机绘图。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 原始数据 设计条件表 序号 项 目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 管口表 接管代号 a b c d e f g h 数 值 液氨储罐 液氨储存 2.032 -20～48 16 0.85 液氨（中度危害） 太原市室外 连接尺寸标准 HG/T20592 HG/T20592 HG/T21518 HG/T20592 HG/T20592 HG/T20592 HG/T20592 HG/T20592 单 位 备 注 名 称 用 途 最高工作压力 工作温度 公称容积（Vg） 工作压力波动情况 装量系数(φV) 工作介质 使用地点 安装与地基要求 其它要求 公称尺寸 DN65 DN20 DN450 DN50 DN40 DN20 DN25 DN65 MPa ℃ M3 由介质温度确定 可不考虑 连接面形式 RF RF RF RF RF RF RF RF 用途或名称 液氨进口管 排污阀接口 人 孔 空气进口管 安全阀接管 压力表接口 液位计接口 液氨出口管

前言

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。

本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式NH3，分子量17.03，相对密度0.7714g/L，熔点-77.7℃，沸点-33.35℃，自燃点651.11℃，蒸汽压1013.08kPa(25.7℃)。蒸汽与空气混合物爆炸极限为16~25%（最易引燃浓度为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，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极高。

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。

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第一章 设计选材及结构

2.1 工艺参数的设定

2.1.1存储量

由要求可初步确定储罐需满足储存量 W=?νρ=0.85×20×0.5663×1000=9627㎏ 设计压力

根据《化学化工物性数据手册》查得50℃蒸汽压为2032.5kpa，可以判断设计的容器为储存内压压力容器，按《压力容器安全技术监察规程》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50℃时的饱和蒸汽压力，而且查得当容器上装有安全阀时，取1.05～1.1倍的工作压力作为设计压力；所以

P设?1.1P工作?（2.0325-0.1)?1.1?2.13Mpa，0.6Mpa?p?10Mpa属于中压容器[5]。

设计温度为50摄氏度，在-20～200℃条件下工作属于常温容器。 筒体的选材及结构

根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1㎜/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和16MnR这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格虽比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。钢板标准号为GB6654-1996。

筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。 封头的结构及选材

封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。封头取与筒体相同材料。

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