20M3液化石油气储罐设计.doc

摘要 本设计按过程装备与控制工程专业教学计划要求，在完成专业核心课程《过程设备设计》学习后，这对此课程安排的课程设计其目的是强化理论知识，并进行实践训练，培养学生解决工程实际问题的能力 我的主要任务是完成20M3液化石油气储罐设计儿储罐属于存储压力容器（代号C）主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器按照国家最新压力容器标准、规范进行设计，本着可靠、经济、适用的原则选取本次设计分成两个阶段，一为设计计算、绘制装备图草图，二为用CAD绘制总装配图本次设计按照工艺人员给定的工艺条件，计算确定储罐的轮廓尺寸的设计计算及相关的结构设计，其具体内容包括工艺设计、机械设计、技术条件的编制等等 本次储罐设计是在孙海洋XX老师的耐心指导下完成的，XX老师对本次设计给予了莫大的帮助，对此表示由衷感谢前言 1第一章 工艺计算 21.1设计存储量 21.2设计压力 21.3设计温度确定 3第二章 机 械 设 计 32.1承压壳体设计 32.2零部设计 6第三章 各种接管总体布局 14第四章 强度计算校核 154.1水压试验 154.2应力校核 154.3稳定性条件 174.4补强计算 174.5气密性试验 20总结 21参考文献: 22前言压力容器的用途十分广泛。

它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验 根据设计要求和任务条件，通过工艺设计、工艺计算、材料选择、容器类别等进行初步的设计计算和草图的绘制在前期工作的基础上进行结构设计、支座设计等机械设计，并根据实际情况选择焊接类型和封面类型当设计基本完成后再根据设计的任务条件进行强度计算和压力试验、气密性试验等设计完成后，编写说明书 本次设计主要是设计储罐，储罐属于存储压力容器（代号C）主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器液化石油气储罐即为此类压力容器液化石油气主要由丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等物质组成的通常情况下，灌装的压力容器中液化石油气极易挥发，体积能矿大250-300倍，且气态液化石油比空气重，因此一旦出现泄漏，遇到明火、电火花等火源就会发生燃烧甚至爆炸。

本次20M3属中压容器，根据《固定式压力容器安全技术监督管程》液化石油气为易燃气体，故液化石油气储罐归为第二类压力容器第一章 工艺计算 1.1设计存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量式中：——装载系数（Ф=0.90）； V——压力容器容积（20m）； ——设计温度下的饱和溶液的密度，（0.485）根据设计条件=0.9200.485=8.730t 1.2设计压力 该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存工作压力为相应温度下的饱和蒸气压因此，不需要设保冷层表1常温储存液化气体压力容器规定温度下的工作压力液化气体临界温度 无保冷设施规定温度下的工作压力 ≧50℃ 50℃饱和蒸汽压力 ＜50℃设计规定的最大装量下位50℃的气体压力 表2常温储存混合液化气体压力容器规定温度下的工作压力混合液化石油气50℃饱和蒸汽压力无保冷规定温度下的工作压力≦异丁烷50℃饱和蒸汽压力=异丁烷50℃＞异丁烷50℃饱和蒸汽压力≦丙烷50℃饱和蒸汽压力=丙烷50℃饱和蒸汽压力＞丙烷50℃饱和蒸汽压力=丙烷50℃饱和蒸汽压力表3 液化气体饱和蒸汽压及饱和密度温度℃-15103050饱和蒸汽压Mpa液化石油气0.1830.3190.7221.182丙烷0.2790.6161.0581.710饱和液密度Kg/m液化石油气571543512485因为：P异丁烷

对于设置有安全泄放装置的储罐，设计压力应为1.05~1.1倍的最高工作压力即为=1.710MPa故，=1.77MPa 1.3设计温度确定液化石油气参数的确定， 根据本设计工艺要求，使用地点为太原市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-20—50℃，介质为易燃易爆的气体在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高由上述条件选择危险温度为设计温度为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量所以，取最高设计温度t=50℃，最低设计温度t=﹣20℃根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50℃为设计温度第二章 机 械 设 计 2.1承压壳体设计 化工设备结构设计包括承压壳体（筒体和封头）及零部件的设计零部件包括支座、接管和法兰、人孔和手孔、液面计、视镜等我国已经制订了化工设备通用零部件的系列标准，设计时可根据具体设计条件按照标准进行选用为使壳体满足工艺要求，材料选择也很重要 表4 Q345R Q245R的性能参数钢号钢板标准状态厚度mm常用强度指标定温下的许用应力MPaσbMPaσsMPa≦20100Q345GB713热轧3-1651034518918916-36500325185185Q245GB713热轧3-1640024514814716-36400235148140 ①筒体结构：直径D=2000mm；长度L=5700mm。

②封头结构：查标准JB/T25198-2010《钢制压力容器用封头》中表C.1 EHA 椭圆形封头内表面积、容积查得封头尺寸为: 表5 EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m容积V/m20005254.49301.1257图1 椭圆形封头 则:=+2= πDL/4+2=20.158m3 =f=20.1580.9=18.142m 静液压：P=ρgh，由液化石油气ρ=485Kg/m；重力加数度g=9.81m/s； 卧式储罐DN=2000mm 图2 卧式储罐样图 h=DN=2m P=0.00952MPa P5%=0.089Mpa> P 　　　　　　③筒体厚度计算 GB713<<锅炉和压力容器用钢板>>和GB3551《低温压力容器用钢板》中列举的压力容器专用钢板的厚度负偏差按GB/T709中的Ｂ类要求Q345Ｒ，Q245R等压力容器的钢板负偏差-0.30mm。

考虑到，介质的腐蚀程度，和材料Q345R,Q245R的抗腐蚀能力，暂设Q345R C2为2mm，而Q245R的C2为3mm 　计算厚度mm（材料Q345R）　　设计厚度mm 名义厚度mm(在设定范围之内) 有效厚度mm 最小厚度mm 同理材料为Q245R时，其厚度为 计算厚度=12.113mm 名义厚度=16mm（在3-16范围内） 从上诉叙述得，Q345R的厚度设计比Q245R要大，暂选Q345为容器材料　　　　④封头厚度计算（采用标准椭圆形封头） 根据标准椭圆形封头的计算厚度公式得： 计算厚度 mm 名义厚度mm（与筒体相等） 有效厚度mm 图3 筒体封头配合示意 ⑤材料选择：低合金钢的强度指标高于碳素钢，以安全性和经济性为主要 设计原则 由于设计温度T=50℃，设计压力P=1.77MPa，介质为液化石油气Q245R和Q345R使用温度范围相近，设计压力属于低压，对容器介质无要求，均符合要求Q245R，Q345R比较 1）耗材：Q245R厚度越大，耗用量越大。

Q345R属低合金钢，厚度小，省材料，重量小，但Q345价格贵，由此看来，两者均可 2）制造、运输、安装费用：Q345R 板厚小，重量少，设备运输与安装较方便 综合上述，从耗量和价格及运费综合考虑，薄的好，因此选用Q345R表6设计条件表项 目内 容备 注工作介质 液化石油气混合液化气工作压力 MPa1.170丙烷饱和蒸汽压设计压力 MPa1.77公称压力工作温度 ℃-20—50设计温度 ℃50最高工作温度公称容积（Vg） m320.0计算容积（V计） m320.158工作容积（V工） m318.142装量系数 (φV)0.9介质密度（rt） t/m30.485材 质Q345R低碳钢保温要求无保冷设备其它要求 2.2零部设计 容器法兰设计 介质：液化石油气，易燃、易爆，第Ⅱ类介质，设计压力P=1.77MPa容积：20M，操作温度：50℃，材料Q345R，公称压力PN=2.5Mpa ‚接管法兰设计 PN=2.5Mpa， 便于安装使用，选用标准带颈对焊法兰（WN），密封面选凹面M。

法兰面的选择：位于封头上侧，筒体两侧的法兰选用凹面以免擦伤，位于封头下侧，筒体腹部的法兰焊凸面法兰液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口,带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）接管和法兰布置如图3所示，法兰简图如图所示：图4 法兰的封面形式 图5带颈对焊钢制管法兰表7 接管法兰一览表序号名称法兰外径中心圆直径K螺栓直径螺栓个数螺栓Th法兰颈法兰高度接管直径NSa1-2液位计接口10575144M12402.34020b人孔7156503320M305488.090500c温度计口G3/4”d压力计口10575144M12402.340。