压力容器卧式储罐设计
目录摘要I
Abstract II
第一章绪论1
液化石油气贮罐的分类1
液化石油气特点1
卧式液化石油气贮罐设计的特点1
第二章设计参数的选择1
设计题目1
设计数据1
设计压力、温度2
主要元件材料的选择2
第三章设备的结构设计3
圆筒、封头厚度的设计3
筒体和封头的结构设计4
鞍座选型和结构设计4
接管，法兰，垫片和螺栓的选择6
人孔的选择8
安全阀的设计8
第四章设计强度的校核11
水压试验应力校核11
筒体轴向弯矩计算11
筒体轴向应力计算及校核12
筒体和封头中的切向剪应力计算与校核12
封头中附加拉伸应力13
筒体的周向应力计算与校核13
鞍座应力计算与校核13
第五章开孔补强设计15
补强设计方法判别15
有效补强范围16
有效补强面积16
.补强面积16
第六章储罐的焊接设计17
焊接的基本要求17
焊接的工艺设计18
设计小结20
致谢20
参考文献21
摘要
本次设计的卧式储罐其介质为液化石油气。液化石油气是一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等。丙烷加丁烷百分比的综合超过60%，低于这个比例就不能称为液化石油气。
液化石油气具有易燃易爆的特点，液化石油气储罐属于具有较大危险的储存容器。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业《过程设备与压力容器设计》所学的知识，在设计上充分考虑液化石油气储罐各项参数，确保液化石油气储罐能安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。
本次设计的主要标准有：《固定式压力容器》、《压力容器安全技术监察规程》、JB4731-2005《钢制卧式容器》。各零部件标准主要有：JB/T 4736-2002《补强圈》、HG 20592-20614《钢制管法兰、垫片、紧固件》、JB/T 《鞍式支座》、HG205《钢制人孔和手孔》等。
本次设计的步骤为：先根据容器要求确定压力容器所属类别，确定储罐主体及其接管所用材料、储罐主体的直径和长度，其次进行筒体和封头的壁厚计算并校核，然后计算人孔的开口补强面积和补强圈的厚度，再根据筒体和各个接管的总质量选择支座，最后进行安全阀的选型和校核。
关键词：液化石油气，压力容器，卧式储罐，设计
Abstract
The horizontal design of its medium tanks of liquefied petroleum gas . Liquefied petroleum gas is a basic chemical raw materials and new fuel has become more and more attention. In the chemical production , liquefied petroleum gas through isolated ethylene , propylene, butylene , butadiene , etc., for production of plastics, synthetic rubber , synthetic fibers and the production of pharmaceuticals , explosives , dyes and other products. LPG is composed of hydrocarbons , mainly composed of propane , butane and other departments or alkyl vinyl and so on. Percent propane plus butane consolidated over 60% lower than this ratio can not be called LPG . Features with flammable liquefied petroleum gas , liquefied petroleum gas tanks are dangerous with large storage containers . LPG tanks for hazardous characteristics , combined with the professional " process equipment and pressure vessel design " knowledge learned in the design fully consider the parameters of LPG tanks , LPG tanks to ensure safe operation , has important practical implications for the chemical industry .
The main design criteria are : " Stationary Pressure Vessels ", " Safety Technology Supervision pressure vessel ", JB4731-2005 " steel horizontal container ." There are various parts standard : JB / T 4736-2002 " reinforcing circle ", HG 20592-20614 " steel pipe flanges , gaskets , fasteners ", JB / T " saddle mount " , HG205 " steel manholes and hand holes " and so on .
The design procedure : first determining the pressure vessel Category determined over the tank body and the material used , the diameter and length of the main tank container according to requirements , and secondly the cylinder head wall thickness calculation and verification, then calculate the thickness of the manhole opening reinforcement area and reinforcement ring , and then choose based on the total mass of the cylinder and bearing various takeover , the final selection and check valve .
Keywords : LPG ；pressure vessels ；horizontal tanks；design
第一章绪论
液化石油气贮罐的分类
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500立方米或单罐容积大于200立方米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。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。所以在总贮量小于500立方米, 单罐容积小于100立方米时选用卧式贮罐比较经济。
液化石油气特点
气态的液化石油比空气重约倍，该气体的空气混合物爆炸范围是%~%，遇明火即发生爆炸。所以使用时一定要防止泄漏，不可麻痹大意，以免造成危害。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。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，如在常温20℃时，液态丙烷的比重为，液态丁烷的比重为～，因此，液化石油气的液态比重大体可认为在左右，即为水的一半。
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GB—150《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。
第二章设计参数的选择
设计题目
3
2.16液化石油气卧式储罐的设计
30m Mpa
设计数据
表1-1：设计数据
设计压力、温度
设计压力取最大工作压力的倍，即 1.1 2.16 2.38P MPa =?= 工作温度为50℃，设计温度取50℃
主要元件材料的选择
筒体、封头材料的选择
根据GB150-1998表4-1，选用筒体、封头材料为低合金钢Q345R （钢材标准为GB-6654）
[]
185t
MPa σ=。Q345R 适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性,壁厚较大
（8mm ≥）的压力容器，取腐蚀余量2C 2mm =，钢板负偏差C1=。
焊缝系数：根据《压力容器安全技术监察规程》规定，液化石油气储罐应视为第三类压力容器，筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝，且100%无损探伤，所以 1.0=?。 许用应力：假设钢板厚度在16~36mm 之间，查表1-3，得[]t
185MPa σ=。
鞍座材料的选择
根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-A ，其许用应力[]147=sa MPa σ
地脚螺栓的材料选择
地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235，Q235的许用应力[]147=bt MPa σ
第三章 设备的结构设计
圆筒、封头厚度的设计
圆筒厚度的设计
计算压力c P ：
液柱静压力: 41P =5809.812 1.13810=??=?gh Pa ρ 461P /P 1.13810/2.16100.527%5%=??=<, 故液柱静压力可以忽略，即c P 2.38P MPa ==。
圆筒的厚度在16~36mm 范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：在设计温度55℃下，屈服极限强度s 325MPa σ=， 许用应力[]t
185=MPa σ利用中径公式，计算厚度：
[]i t
c
PD 2.38MPa 2000
12.92 1.0185 2.38
2-P mm δφσ?=
=
=??- 。
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为，而有GB150-1998中知，钢材的厚度负偏差取10.35=C 。
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,钢材的腐蚀裕量取2=2C ，则筒体名义厚度212.9214.9n C mm δδ≥+=+=。圆整后，取名义厚度15n δ=，筒体的有效厚度121520.3512.65e n C C mm δδ=--=--=
圆筒厚度的设计
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径i DN=D =2000mm ，选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA ，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：
[]c i t
c
P D 2.38MPa 2000
12.92 1.01850.5 2.382-0.5P mm δφσ?===??-?
同上，取22=C mm ，10.35=C 。则，封头的设计厚度212.9214.9n C mm δδ=+=+=，圆整后，名义厚度15n mm δ= ，有效厚度121520.3512.65e n C C mm δδ=--=--= ，封头型记做 ：EHA 200015-Q345R JB/T4746?。
筒体和封头的结构设计
封头的结构尺寸
由
(
)i D 22H h =-，得i D 2000
h H 52525mm 44
=-=-=，查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器
用封头》中EHA 椭圆形封头内表面积、容积，如下图，表3-1所示：
图椭圆形封头简图
表3-1 ：EHA 椭圆形封头内表面积、容积
筒体的长度计算
2i V D L 2V 4π=
?+封 ，充装系数为,则：2i V D L 2V 4π
=?+封,即可求得，2352L 2 1.12574π
=??+?,计算得=10.42m L ，取=10.42m L 。
鞍座选型和结构设计
鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-A 。估算鞍座的负荷： 储罐总质量1234m m 2m m m =+++ 1
m ——筒体质量：-331×
3142104214107851071916m DL ....kg πδρ==??????= 2
m ——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》EHA 椭圆形封头质量，可知，2843.0=m kg
3
m ——充液质量： 32311010.4222 1.125733975.8k 4m V g πρ??
=?=????+?= ???
液
公称直径DN /mm 总深度H /mm 内表面积A/2
m 容积V 封/3
m
2000 525
4
m ——附件质量：人孔质量为686kg ，法兰和紧固件质量，其他接管质量总和估为400kg ，即43707.6kg =m 。
综上所述，1234246561kg m m m m m =+++=，则有：
46561465.6G mg N KN ===，每个鞍座承受的重量为232.8KN 。
由此查容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120。
，有垫板的鞍座。查得鞍座结构尺寸如下表3-2：
公称直径 DN 2000 腹板 2δ 10
垫板 4b 430
允许载荷 Q/kN 300
筋板 3l 330 4δ 10 鞍座高度 h 250 2b 190 e 80 底板 1l 1420 3b 260 螺栓间距 2l 1260 1b
220 3δ 8 螺孔/孔长 D/l 24/40 1δ 12 垫板 弧长 2330 鞍座质量 Kg 160
鞍座位置的确定
因为当外伸长度A=时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A 不超过值，为此中国现行标准JB 4731《钢制卧式容器》规定A ≤=（L+2h ），A 最大不超过.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。
由标准椭圆封头i i
D D h H 2,h H 25mm 2(H h)4
=-
==-=-有,故 0.2(2)0.2(10420225)2094≤+=+?=A L h mm ,鞍座的安装位置如图所示：
图 鞍座示意图 此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，
JB4731还规定当满足A ≤时，最好使A ≤ m （n m i R R 2=+δ
）,即
100010122
=+
=n
m R mm δ,0.50.51012506≤=?=m A R mm ，取=500mm A ，综上有：
=500mm A (A 为封头切线至封头焊缝间距离，L 为筒体和两封头的总长)
接管，法兰，垫片和螺栓的选择
接管和法兰
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。法兰简图如图所示,接管和法兰布置如图所示：
图法兰结构简图
图储罐各管口示意图
查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中PN10带颈对焊钢制管法兰(除人孔法兰外)，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸、质量，法兰密封面均采用FM型式。
序号名称公称
直径
(DN)钢管
外径
法兰
焊端
外径
（B）
法兰
外径
(D)
螺栓
孔中
心圆
直径
K
螺栓
孔直
径(L)
螺栓
孔数
量n
（个）
螺栓
Th
法
兰
厚
度
(C)
法兰颈法
兰
高
度H
法兰
质量
N S
1
H R
a进气口8089200160188M1620105106504 b人孔5006307807253020M27286608129556 c出气口8089200160188M1620105106504
垫片
查HG/T 20592-20635《钢制管法兰、垫片、紧固件》得：
2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。
3：人孔法兰垫片厚度为3mm，其他法兰垫片厚度为。
螺栓（螺柱）的选择
查HG/T 20592-20635《钢制管法兰、垫片、紧固件》,得螺柱的长度和平垫圈尺寸：
人孔的选择
根据HG/T 21518-2005，选用公称压力,公称直径DN500mm的水平吊盖带颈对焊法兰人孔，密封面为凹凸面（MFM），接管为20号钢，其明细尺寸见下表：
安全阀的设计
安全阀最大泄放量的计算
一般造成设备超压的原因主要有三种：一是操作故障；二是火灾三是动力故障。根据资料，对于易燃液化气体如液化石油气，在发生火灾时，安全阀的泄放量最大。在火灾情况下，设备吸热，液相迅速汽化，引起设备的压力升高，这种情况下液相的汽化量即为安全阀的泄放量。泄放量决定于火灾时单位时间内传人设备的热量和液体的气化潜热。一般情况下，液化石油气储罐不保温，储罐安全泄放量可按式计算：
q
FA W r s 82
,051055.2?=
式中： W S ——液化石油气储罐的安全泄放量，kg ／h ；
q ——液相液化石油气的蒸发潜热，kJ ／kg ；液化石油气的汽化潜热 q=(Kj/kg)( 500C) F ——系数 储罐在地面上，取F=1 A r ——储罐的受热面积，m 2。
对椭圆形封头的卧式储罐，A r =)3.0(00D l D +π。以上计算A r 的公式中：D 0为储罐外径；l 为卧式储罐总长。
2r 00A D (L 0.3D )(10.420.3 2.0488)10.66m ππ=+=?2.048?+?= 则50,82r
s 2.5510FA W 4156.9kg /h
q ?==
安全阀喷嘴面积的计算
液化石油气储罐安全阀起跳排放出的是气体，其喷嘴面积可按一般气体安全阀喷嘴面积通用公式计算，安全阀的排气能力决定于安全阀的喷嘴面积。即根据安全阀出口压力(背压)的大小不同，安全阀的排气能力应按临界条件和亚临界条件两种状况进行计算：
临界条件下 )1/(0)12(-+≤k k d k p p ，亚临界条件下 )
1/(0)
12(-+≥k k d k p p 。 式中：0p ——安全阀的出口侧压力(绝压)，MPa ；
s p ——安全阀的定压，MPa ；
d p ——安全阀的排放压力(绝压)，MPa ；取Pd=Pc=
k ——绝热系数，对于液化石油气，
5744.0)1
2(15.1)
1/(=+=-k k k k
液化石油气储罐安全阀放空气体一般排入火炬系统或直接高空排放，其出口侧压力(背压)P 0很小，即P 0／P d <，因此安全阀的排气能力可按临界条件计算，即：
ZT
M CKp W A d S
/106.72-?≥
式中： Ws ——安全阀的排放能力，kg/h;
K ——安全阀的排放系数，与安全阀的结构型式有关，应根据试验数据确定，无参考数据时，可按下述规定选取：
对全启式安全阀， K=0．6～0．7； 对带调节圈的微启式安全阀， K=0．4～0．5； 对不带调节圈的微启式安全阀， K=0．25～0．35；
液化石油气储罐设置的安全阀，需要有较大的排气能力，应选用全启式安全阀，取K=0．65；
A ——安全阀的喷嘴面积，mm 2；
C ——气体的特性系数，仅与气体的绝热系数k 有关，可按下式算：
)
1/()1()
1
2(
520-++=k k k k C 对于液化石油气，绝热指数≈，计算得C=332；
Z ——安全阀进口处气体的压缩系数，液化石油气的压缩系数≈；
T ——安全阀进口处介质的热力学温度，K ；安全阀排放温度T=323～343 K 。 M ——气体的摩尔质量，kg ／kmol ，摩尔质量 M ≈50 kg ／kmol
则安全阀的喷嘴面积为：
2
A 281mm
≥==
安全阀的选型
查《化工管路手册》，根据介质为液化石油气及设计参数，选用型号为A42Y-16C 弹簧封闭全启式密封面为硬质合金，阀体为碳钢（40），公称压力,公称直径DN=100的安全阀,其尺寸参数如下表：
表
第四章 设计强度的校核
水压试验应力校核
试验压力： 1.25 1.25 2.38 2.975T P P MPa ==?=
T () 2.975(200012.65)236.62212.650.90.9 1.0325292.5,i e T e s T p D MPa
MPa δσδφσσ+?+===?=??=>合格。
图 双鞍座卧式储罐载荷、支座反力、剪力及弯矩图
筒体轴向弯矩计算
工作时支座反力： 1
G 232.8k ,
2
h H-h=500i F N mm
'=== 圆筒中间处截面上的弯矩：
()()222a i 1i 222
12/4441312 1.0150.5/10.42232.810.4240.5306.440.5410.421310.42R h L F L A M h L L kN m ??+-?
?'=-????+
???
??+?-????=-=??????+
???
鞍座处横截面弯矩：
222
2m
i 2i
0.5 1.0150.51110.4220.510.4221232.80.5168.28440.511310.423R h A L AL M FA kN m h L ????---+-+????
??=--=-??-
=-??????????++?????????
筒体轴向应力计算及校核
圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力：
最高点处： []
33c a 1122a 2.38 1.01510306.41098.18220.01265 3.1410.01265t
e e p R M MPa R σσδπδ???=-=-=
[]33c m 1222
a e 2.38 1.01510306.410107.05220.01265 3.14 1.00.01265
t
e p R M MPa R σσδπδ???=+=+=
因鞍座平面上0.5m
A R ≤，即筒体被封头加强，查JB/T 4731-2005可得K 1=，K 2=
鞍座横截面最高处点轴向应力：
[]34c m 232
2e 1m e 2.38 1.01510 6.82810100.15220.012651 3.14 1.00.01265t
p R M MPa K R σσδπδ??-?=-=-=
[]c m 242
2m e
96.22t
e p R M MPa K R σσδπδ=+=-< 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核
因m
2
≤
R A ，带来的加强作用，查JB/T4731-2005得K3=，K4=，其最大剪应力位于靠近鞍座边角处： 3
3m e 0.88232.81012.191.0150.01265K F MPa R τδ??===?
因圆筒[]
[]0.8,= 0.8185=148 MPa
τ=?t
σ
故有 12.19 < [] = 148 MPa ττ=，故切向剪应力校核合格。
封头中附加拉伸应力
3
h 4m F
232.810 e τδ??? 由内压力引起的拉伸应力 （K=） 6i h KPD 1.0 2.38102 < = =196.36MPa 220.01265 e σδ???? []t h h 1.25 1.25185196.36=34.84MPa > σστ-=?- 则封头拉伸应力校核合格。 筒体的周向应力计算与校核 圆筒的有效宽度2190mm =b ，当容器焊在支座上时，取.k 10=，查JB/4731-2005可得560.760,0.0130==K K 。 鞍座在横截面最低点处周向应力 3 55e 2 1.0150.760232.81061.720.012650.190 a R K F MPa b σδ???=-=-=-? 鞍座角边处的周向应力 10.4210.2968,1.015 a L R ==>因为 则 33 6622 e 2e 3232.81030.013232.81097.84240.012650.1920.01265K F F MPa b σδδ????=--=--=-??? 应力校核： [][]5661.72185 MPa 97.18 1.25 1.25185231.25MPa t t MPa MPa σσσσ=<==<=?= 鞍座应力计算与校核 腹板水平应力及强度校核 由120θ=o 可得K9=，水平分力S 90.204232.831.47F K F kN kN ==?=。 计算高度s 11 min(,)min(1012,250)25033 ==?=m H R H mm ，鞍座腹板厚度o e b 12.65mm =δ=， 鞍座有效断面平均应力：3 9031.471012.580.250.01265 s s F MPa H b σ?===? 鞍座有效断面应力校核 []s σ—鞍座材料Q235-B 的许用应力[]s σ=147MPa 92 12.58[]98,3 s MPa MPa σσ=<=合格。 腹板与筋板组合截面应力计算及校核 圆筒中心线至基础表面距离：4H 1012250101272m v R h mm δ=++=++= 查表知：地震强度为8度（）时，水平地震影响系数0.16=α 则轴向力0.16308.449.376E F G kN kN α==?= 筋板面积：212319081520A b mm δ==?= 腹板面积： 2 21213313213(20)(142020)1014000/2101571010153308347/23474351351330681A l mm x l l mm z x mm z z l mm δδδ=-=-?==----=----==+=+==+=+= 2 126637523636058872sa A A A mm =+=?+=则： ()122'223322 23211123 2 2293 33214()/241520(19010)/2 30.2820080 1901030.2869.7222(20)2[3()]12121014202019082[31520(351681)] 1.7861012124[12+??+===++= -=-=-=?+++ -?=?+?++=?=+形心：c sa c c y z A b y mm A b y y mm b l I A z z mm b I A y δδδδδ3' 1223373 (20)]128190(142020)104[152069.72]1400030.28 1.915101212-++?-?=+?++?=?c c l A y mm δ 腹板与筋板组合截面断面系数： 1max 1max 63 max 52 max 52 10220/210100, 2101420/2107002 2.55101.91510min(,) 1.91510=-=-==-=-===?= =?==?y ry z rz r rz ry b mm l Z mm I Z mm Z I Z mm Z Z Z mm ?? 取鞍座底板与基础间（水泥）静摩擦系数0.4=f 1E '333563 ,F <,2(2) 154.31049.376100.02549.37610 1.2628.1690.02008 1.915101020.02008(104202500)10 []147,E V E sa sa r sa sa sa f fmg F H F h F A Z A l A MPa MPa ασσσ--<=--- -?????=---=-????-??<=因为故则 合格 地震引起的地脚螺栓应力 鞍座上地脚螺栓n=2,筒体轴线两侧螺栓间距21260=l mm 222 0-03 EV E V 0-0EV 6 1 3.1412.659 4.98544 M =F H =46.37610 1.262=62.312N M 62.31290.5482 1.26452.38910GB/T700Q2351471.25183.75,bt bt bt t bt t A D mm m MPa nlA MPa MPa πσσσσ-==??=???===???=<=每个地脚螺栓的横截面积： 倾覆力矩：地脚螺栓应力：地脚螺栓选规定的，[][]3 '6 49.3761090.40294.9810 0.8117.6,E bt bt bt t F MPa n A MPa ττσ?===??<=合格 地脚螺栓切应力： []合格 第五章 开孔补强设计 根据GB150中，当设计压力小于或等于时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm 时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该卧式储罐中DN=500mm 的人孔需要补强。 补强设计方法判别 按HG/T 21518-2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。 开孔直径022******* 3.6575.2t t d d C mm =-δ+=-?+?=，i D 20001000mm 22 <==d ，故可以采用等面积法进行开孔补强计算。 接管材料选用20号钢，其许用应力[]t 140=MPa σ， 根据GB150-1998中式8-1，A=d 2(1)+-r et f δδδ， 其中：壳体开孔处的计算厚度12.65mm δ=，接管的有效厚度 et nt C 15 3.611.4mm t δδ=-=-=，强度削弱系数[]140 1[]140===t n r r f σσ， 则开孔所需补强面积为2A=d 2(1)575.221.6512453.8+-=?=r et f mm δδδ。 有效补强范围 有效宽度B 的确定 按GB150中式8-7，得： {}max 2,21150.4=+δ+2δ=n nt B d d mm 有效高度的确定 根据GB150中式8-8，得： }1min 97.8==h } 2min 0===接管实际外伸高度h 有效补强面积 根据GB150中式8-10 ~ 式8-13，分别计算如下： 筒体多余面积1A 12 ()()2()(1)(1150.4575.2)(21.6521.03)356.624=-----=--=e et e r A B d f mm δδδδδ 接管的多余面积 接管厚度： 2.38(500215) 4.392[]0.5214010.5 2.38t t PcDi mm Pc δσ??-?= ==-??-? 221222()2()2116(16 4.39)12693.5et t r et r A h f h C f mm δδδ=-+-=??-?= 焊缝金属截面积k 焊角取，222324576=?==A mm .补强面积 因为2 123356.6242693.55763626.12e A A A A mm =++=++=， 则2 8298.87e A A mm <=，所以 开孔需另行补强，补强面积：2412453.083626.128826.96e A A A mm =-=-=。 补强圈设计：根据DN500取补强圈外径D=980mm 。因为B>D ’，所以在有效补强范围。 补强圈内径d=600mm 补强圈厚度： 48826.96 '23.22''980600A mm D d δ===--， 圆整取名义厚度为26mm 。 第六章 储罐的焊接设计 此次设计结构形式为单层的第三类储存压力容器，用来盛装生产用的液化石油气双鞍座卧式储罐。设计压力为，设计温度为50摄氏度范围内，设备空重约为17000Kg ，体积为30立方米，属于中压容器。液化石油气为易燃易爆介质，且有毒，且该储罐必须在有遮阳和水喷淋情况下使用，所以液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构，焊接接头是其最重要的连接结构，焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。 焊接的基本要求 1.设备的施工应符合GB150-1998《钢制压力容器》，验收应接受《压力容器安全技术监督规程》中的相关规定； 2.焊接采用电弧焊，焊条型号，低合金钢之间E5016，碳钢间E4303； 毕 业 设 计 容器施工图设计—导热油储罐 完成日期 2014 年 6 月 10 日 院系名称： 化学工程学院 专业名称： 过程装备与控制工程 学生姓名： 陈培培 学 号： 2010032306 指导教师： 邓春 企业指导： 马程鹤、武彦巧 容器施工图设计—导热油储罐 摘要 导热油是用于间接传递热量的一类热稳定性较好的专用油品，属于烃类有机物，导热油具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快等特性。钢制储罐作为重要的基础设施，广泛应用于石油化工行业，本毕业设计主要依据《钢制卧式容器》[1]进行导热油储罐的机械设计计算。计算部分包括：设备的选材和焊接的确定、强度及稳定性的设计计算和校核、支座和法兰的选用。最后，利用AutoCAD绘图软件绘制出满足机械强度设计计算要求的导热油储罐的设备总图。 关键词：导热油、储罐、机械设计 Design of h eat transfer oil storage tank Abstract Heat transfer oil is a type of special oil product with excellent thermal stability and is widely used indirect heat transfer .It belongs to the hydrocarbon organics . Heat transfer oil has good performance of thermal cracking and chemical oxidation , high heat transfer effect and fast heat dissipation .Steel storage tank as an important infrastructure ,is widely utilized in petrochemical industry .This paper aims to do the mechanical design of heat transfer oil storage tank on the basis of ―JB/T 4731-2005 Steel horizontal vessels on saddle supports ‖The design includes the selection of equipment material and determination of welding , design and examination of strength and stability ,selection of support and flange .Finally , software ,general drawing for the heat transfer oil storage tank is plotted via AutoCAD. Key words: h eat transfer oil . storage tank . mechanical design 常压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程 1 总则 1.1 主题内容与适用范围 1.1.1 本规程适用于建造在具有足够承载能力的均质基础上，其罐底与基础紧密接触，储存液态石油及石油产品等介质，内压不大于6000Pa 的立式圆筒形钢制焊接储罐子 （以下简称储罐）的检修周期与内容、检修与质量标准、试验与验收以及维护与故障处理。 储存酸、碱、氨等液态化学药剂或高台架上以及罐壁不与挡土墙直接接触的地下、半地下常压储罐的维护和检修可参照本规程执行。 1.1.2 储罐按结构分为：固定顶罐、浮顶罐、内浮顶罐。固定顶罐又分为：自支承拱顶罐、自支承锥顶罐等。 1.1.3 凡已安装使用的各类储罐在维护修理时，除遵守本规程外，还应遵守现行有关标准规范和原建罐设计要求的规定。 1.1.4 凡已安装使用的各类非金属储罐原则上应予报废。本规程的适用范围不包括非金属储罐。 1.2 编写修订依据 SH 3046 石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范 SH/T 3530 石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准 SH 3097 石油化工静电接地设计规范 SH/T 3537 立式圆筒形低温储罐施工技术规程 《加工高含硫原油储罐防腐技术管理规定》（试行），中国石油化工股份有限公司，2001年5月 SH 3007 石油化工储运系统罐区设计规范 GB/T 16906 石油罐导静电涂料施工及验收规程 GB 9793金属及非金属覆盖层——热喷涂锌、铝及其合金的管理规定 GBJ 128 立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范 GB 50160 石油化工企业设计防火规范 2. 检修周期与内容 2.1 检修周期 储罐的检修周期一般为3~6 年。 2.2 检修内容 2.2.1 储罐本体的变形、泄漏以及板材严重减薄等。 2.2.2 储罐本体以及各接管连接焊缝的裂纹、气孔等缺陷。 常压储罐设计审查、购置导则 1 目的 为公司相关人员参与储运系统各类储罐的项目规划、讨论，以及为常压储罐设计审查提供系统性的帮助与指导，特制定本导则。 2 适用范围 本导则规定了常压储罐设计审查时必须审查的主要内容。 本导则适用于储罐初步设计审查和施工图设计审查。 3 总则 3.1 储罐设计内容、设计依据、设计原则必须符合工艺专业委托以及有关会议纪要内容。 3.2储罐设计与施工应符合立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范、石油化工储运系统罐区设计规范、石油库设计规范、立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范、常压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程等最新版本标准与规范。 3.3储罐设计应采用国内外先进成熟的方案，并考虑新技术、新工艺、新结构、新材料的使用，不断提高储罐的技术水平，同时应具备相应鉴定材料或工业应用证。 3.4储罐设计应满足职业安全和卫生标准要求。 4 审查内容 4.1总体设计审查 4.1.1对照技术协议、有关会议纪要内容和API650等标准，对设计文件、施工图有否偏离标准的情况进行审查。 4.1.2储罐选型审查。原油、汽油、溶剂油等油品，应选用外浮顶或内浮顶罐；航空煤油、灯油应选用内浮顶罐；芳烃、醇类、醛类、酯类、腈类等油品应选用内浮顶罐或固定顶罐；柴油类油口应选用外浮顶或固定顶罐；重油、润滑油等油品应选用固定顶罐；液化烃、轻汽油（初馏点至60℃）等油品应选用球罐或卧罐。 4.1.3储罐布局审查 4.1.3.1储罐罐区建筑防火要求应符合《建筑设计防火规范》（GBJ16-2001）、《石油和天然气工程设计防火规范》（GB50183-1993）。 4.1.3.2储罐与其他建筑物的安全距离应符合《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-1992/1999修订）的规定。 4.1.3.3需根据以下几方面要求进行重点审查： a）罐区总容量与数量：固定顶罐区≯120000m3，外浮顶、内浮顶≯600000m3。 目录 第1章绪论 (1) 第2章工艺设计 (3) 2.1 储罐存储量 (3) 2.2 储罐设备的选型 (3) 第3章结构设计 (5) 3.1 筒体及封头设计 (5) 3.1.1材料的选择 (5) 3.1.2 筒体壁厚设计 (5) 3.1.3 封头壁厚设计 (6) 3.2 接管的选取 (6) 3.3 法兰的选取 (7) 3.4 垫片的选取 (8) 3.5 螺栓的选取 (8) 3.6 人孔的选取 (9) 3.6.1 人孔的结构设计 (9) 3.6.2 核算开孔补强 (10) 3.7 安全阀、液位计和压力表的选取 (12) 3.8 容器支座的设计 (14) 3.8.1 支座的选择 (14) 3.8.2 鞍座位置的确定 (15) 3.9 总体布局 (16) 第4章强度计算 (17) 4.1 弯矩和剪力的计算 (17) 4.2 圆筒轴向应力计算及校核 (19) 4.2.1 圆筒轴向应力计算 (19) 4.2.2 圆筒轴向应力校核 (19) 4.3 圆筒和封头切应力计算及校核 (19) 4.4 鞍座截面处圆筒的周向应力计算及校核 (20) 第5章焊接结构设计 (22) 5.1 焊接接头设计 (22) 5.2 焊条的选择 (24) 设计心得 (24) 参考文献 (25) 第1章绪论 在固定位置使用、以介质储存为目的的容器称为储罐，如加氢站用高压氢气储罐、液化石油气储罐、战略石油储罐、天然气接收站用液化天然气储罐等； 储罐有多种分类方法，按几何形状分为卧式圆柱形储罐、立式平底筒形储罐、球形储罐；按温度划分为低温储罐(或称为低温储槽)、常温储罐(＜90℃) 和高温储罐(90～250℃ )；按材料可划分为非金属储罐、金属储罐和复合材料储罐；按所处的位置又可分为地面储罐、地下储罐、半地下储罐和海上储罐等。单罐容积大于1000m3 的可称为大型储罐。金属制焊接式储罐是应用最多的一种储存设备，目前国际上最大的金属储罐的容量已达到2×105m3。 储罐通常是由板、壳组合而成的焊接结构。圆柱形筒体、球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头、锥形封头和膨胀节所对应的壳分别是圆柱壳、球壳、椭球壳、球冠+环壳、球冠、锥壳和环形板+环壳，而平盖（或平封头）、环形板、法兰、管板等受压元件分别对应于圆平板、环形板(外半径与内半径之差大10倍的板厚)、环(外半径与内半径之差小于10倍的板厚）以及弹性基础圆平板。上述7种壳和板可以组合成各种储罐结构形式，再加上密封元件、支座、安全附件等就构成了一台完整的储罐。图1.1为一台卧式储罐的总体结构图，下面结合该图对储罐的基本组成作简单介绍。 图1.1储罐总体结构 (1) 筒体 筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是储罐最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体(即圆筒) 和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。圆筒按其结构可分为单层式和组合式两大类。 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 55 为20m3, 使用年限15年。 1.2设计要求及成果 1. 确定容器材质； 2. 确定罐体形状及名义厚度； 3. 确定封头形状及名义厚度； 4. 确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况 5. 编制设计说明书以及绘制设备装配图1张（A1）。 1.3技术要求 （一）本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收 （二）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接φ) 接头系数0.1 = （三）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 （四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％ 第二章设计参数确定 2.1 设计温度 O 题目中给出设计温度取40C 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 w 6.105.1==。 2.3 腐蚀余量 查《腐蚀数据手册》16MnR 耐氨腐蚀，其y mm /1.0<λ，若设计寿命为15年，则mm 5.11.0152=?==αλC 2.4焊缝系数 该容器属中压贮存容器，技《压力容器安全技术监察规程》规定，氨属中度 毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以φ取0.1或85.0常见。φ得选取按下表选择: 表2.1 焊接接头系数 序号 焊接接头结构 焊接接头系数φ 全部无损探伤 局部无损探伤 1 双面焊或相当于双面焊的全焊透对接 焊接接头 1.0 0.85 2 单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的 垫板 0.9 0.85 常州大学 毕业设计（论文） （2012届） 题目燃料气稳压罐设计 学生※※※ 学院※※※※※专业班级※※※ 校内指导教师※※※专业技术职务※※ 校外指导老师专业技术职务 二○一二年六月 燃料气稳压罐的设计 摘要：本设计说明书是关于燃料气温压罐的设计，主要进行储罐的材料选择、结构设计、强度计算、焊接工艺评定及检验。本设计说明书是依据设计内容的的顺序所编制。首先根据任务书对设计的基本参数进行了确定，根据基本参数及介质特性对储罐筒体、封头及主要附件的材料进行了选取，然后确定了储罐的基本尺寸及结构，接下来是对设计中所需要的附件进行选取及校核，如人孔、支座、法兰、盘管等。强度校核是对筒体、封头、支座等进行应力校核，以确保设计的合理性及安全性。最后是焊接工艺评定任务书及预焊接工艺规程的编制，检验、压力试验的一般规定说明。 关键词：基本参数；强度校核；焊接工艺评定；压力试验 The design of the fuel gas stabilization tank The design specification is about fuel temperature pressure tank design, material selection, structural design of the tanks, strength calculation, welding procedure qualification and inspection. The design specification of the tank is prepared according to the order of the design content. According to the mission statement on the basic parameters of the design to determine the basic parameters and media characteristics of the tank cylinder, head and main attachment materials selected, and then determine the size and structure of the tank, followed by selecting and checking the design of the required accessories, such as manhole, bearings, flange coil, etc.. The strength check of stress on the cylinder, head, bearing checking ensure that the rationality of the design and safety. Finally, it is the general provisions of welding procedure assignment, preliminary welding procedure specification, inspection and pressure testing. Keywords:basic parameters; strength check; welding procedure qualification; pressure test 安徽工程大学 课程设计说明书 题目名称：卧式储罐设计 专业班级：食品122班 学生姓名：王飞腾 指导教师：季长路 完成日期： 2015-09-24 目录 摘要 (3) 第一章绪论 (4) 1.1设计任务： (4) 1.2设计思想： (4) 1.3设计特点： (4) 第二章材料及结构的选择与论证 (5) 2.1材料选择 (5) 2.2结构选择与论证 (5) 2.2.1 封头的选择 (5) 2.2.2容器支座的选择 (5) 2.3法兰型式 (6) 2.4液面计的选择 (6) 第三章结构设计 (7) 3.1壁厚的确定 (7) 3.2封头厚度设计 (7) 3.2.1计算封头厚度 (7) 3.2.2水压试验及强度校核 (8) 3.3储罐零部件的选取 (8) 3.3.1储罐支座 (8) 3.3.2 罐体质量 (8) 3.3.3封头质量 (9) 3.3.4液氨质量 (9) 3.3.5附件质量 (9) 第四章接管的选取 (10) 4.1液氨进料管 (10) 4.2平衡口管 (10) 4.3液位指示口管 (10) 4.4放空口管 (10) 4.5液体进口管 (11) 4.6液体出口管 (11) 第五章压力计选择 (12) 符号说明 (13) 总结 (14) 摘要 本说明书为《1.2m3液氨储罐设计说明书》。扼要介绍了卧式储罐的特点及在工业中的广泛应用，详细的阐述了卧式储罐的结构及强度设计计算及制造、检修和维护。 本文采用分析设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、接管进行设计，然后采用1SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。 设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。 关键词：压力容器、卧式储罐、结构设计、强度校核、开孔补强 目录 摘要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................. I I 第一章绪论 (1) 1.1液化石油气储罐的用途与分类 (1) 1.2液化石油气特点 (1) 1.3液化石油气储罐的设计特点 (2) 第二章工艺计算 (3) 2.1设计题目 (3) 2.2设计数据 (3) 2.3设计压力、温度 (3) 2.4主要元件材料的选择 (4) 第三章结构设计与材料选择 (5) 3.1筒体与封头的壁厚计算 (5) 3.2筒体和封头的结构设计 (6) 3.3鞍座选型和结构设计 (7) 3.4接管，法兰，垫片和螺栓的选择 (10) 3.5人孔的选择 (15) 3.6安全阀的设计 (15) 第四章设计强度的校核 (19) 4.1水压试验应力校核 (19) 4.2筒体轴向弯矩计算 (20) 4.3筒体轴向应力计算及校核 (20) 4.4筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 (21) 4.5封头中附加拉伸应力 (22) 4.6筒体的周向应力计算与校核 (22) 4.7鞍座应力计算与校核 (23) 第五章开孔补强设计 (26) 5.1补强设计方法判别 (26) 5.2有效补强范围 (26) 5.3有效补强面积 (27) 5.4.补强面积 (28) 目录 一工程概况 二现场焊接执行标准、规三坡口加工与接头形式四一般要求 五焊接施工要点 六防变形措施 七质量检验 八无损探伤程序 九安全技术措施 一、工程概述 上海孚宝漕泾罐储罐区共计47台储罐，详见储罐安装工艺方案： 二、现场焊接执行标准、规 1、 API650标准 2、《立式圆桶形钢制焊接油罐施工及验收规》GBJ128-90 三、坡口加工与接头形式 坡口加工与接头形式应符合施工图纸的要求，其中坡口、碳钢采用半自动氧烟切割机、不锈钢采用等离子切割机加工，加工后用角向磨光机打磨表面硬化层。碳钢用砂轮片不得与不锈钢混用。 四、一般要求： 1、焊工必须持有技术监督局颁发的焊工证（在有效期），并通过孚宝现场检验考试，取得孚宝发放的合格证书。焊工施焊的相应位置应与此次考试合格证的合格项目相符。上岗必须佩戴专用标识，并在焊缝附近用记号笔标出焊工编号。 2、焊接设备完好，接线牢固。 3、严格遵守所给定的工艺参数施焊，不得改变和随意突破。 4、储罐主体主要使用三种焊材 碳钢Q235-A采用J422酸性焊条（不需烘烤） 不锈钢304、304L采用A002焊条 碳钢+不锈钢（Q235-A+304L）采用 焊条的烘烤、发放、回收由我公司负责。焊条烘烤温度150℃，烘烤时间1小时。各焊工班组应于前一天下班提出焊条用量，并负责 领出新焊条，放入焊条烘箱，现场使用焊条（包括J422）必须采用保温筒携带，焊条放在保温筒最多6个小时。当天未用完的焊条应交回焊条库保管或复烘。 5、焊前应将坡口表面及其周边不小于20mm围的油、锈迹、漆、垢、水分、毛刺等清理干净，并检查确认其坡口角度、对口间隙、错边量等。 6、引弧、收弧均应在焊道上或用引弧板，禁止随意在母材上打火，试电流。 7、点固焊、工卡具焊接应采用与正式焊接相同的焊条和焊接工艺。工卡具及其他临时焊点拆除时，严禁用大锤强力打下，宜采用氧-乙炔焰切割或砂轮机打磨，避免损伤母材。 8、焊接环境出现下列任一情况时，无有效防护措施，禁止施焊： 风速大于8m/s； 相对湿度大于90%； 气温低于0℃； 雨、雪天气。 附：储罐WPS选用图（见图1） 储罐焊接用WPS ( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 常压储罐管理规定(新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process 常压储罐管理规定(新版) 第一章总则 第一条本标准规定了常压储罐设计、安装、验收、使用、维护、检修等方面的管理要求。 第二条储罐按其重要和危险程度分为重要储罐（公称容积≥10000m3）和一般储罐(公称容积＜10000m3)。 第三条本标准适用于常压储罐的管理。气柜的管理可参照本标准执行。 第二章职责 第四条设备中心职责 1、负责储罐的归口管理，按照储罐管理规定，检查使用单位各项工作落实情况并提供技术支持。 2、参与储罐设计、购置、安装、使用、修理、改造、更新和报废等全过程管理，保证储罐安全、稳定、长周期运行。 3、组织建立健全储罐设备技术管理档案。 4、审定重要储罐检修方案。 5、组织编制和审核常压储罐的更新改造计划，参加新、改、扩建项目中储罐的设计方案审查和竣工验收。 6、组织或参与常压储罐事故调查、分析和处理。 第五条HSE中心职责 1、组织制定常压储罐事故处理应急预案。 2、负责常压储罐事故调查处理与上报工作。 3、对常压储罐安全附件的完好、投用与检验工作进行监督。 4、参与常压储罐的设计审查，负责检维修方案中HSE内容的审查。 5、负责常压储罐防雷、防静电、消防设施的日常维护与检查。 第六条使用单位职责 1、负责储罐的日常管理工作。 2、建立健全储罐设备技术档案，做好储罐设备技术状况分析。 3、编制和上报储罐的修理及检测计划，并组织实施。 立式圆筒形储罐质量检验计划及检验试验要求一、前言 为规定钢制焊接常压储罐检验及验收的技术要求，确保储罐施工质量，特制定本要求。 本要求适用于储存石油、石化产品及其他类似液体的常压（包括微压）立式圆筒形钢制焊接常压容器及与储罐相焊接附件的检验和验收。 储罐的检验与验收，除应符合本要求的规定外，尚应符合国家现行的有关标准的规定。 本要求依据NB/T 47003.1-2009钢制焊接常压容器和GB50128-2005 立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规。 二、质量检验计划 监督检验项目分为A类和B类，其要求如下： （一）A类，是对储罐安全性能有重大影响的关键项目，在储罐制造、施工到达该项目时，监检员现场监督该项目的实施，其结果得到监检员的现场确认合格后，方可继续施工； （二）B类，是对储罐安全性能有较大影响的重点项目，监检员一般在现场监督该项目的实施，如不能及时到达现场，受检单位在自检合格后可以继续进行该项目的实施，监检员随后对该项目的结果进行现场检查，确认该项目是否符合要求。 监检工作见证包括监检员签字（章）确认的受检单位提供的相应检验（检测）、试验报告和监检记录。 立式圆筒形储罐制作安装工程质量检验计划见附录1。 三、检验及验收要求 储罐的检验与验收除应符合本规定外，还应符合设计图样的规定。 3.1 材料验收 3.1.1 列入GB150的钢材均可作储罐用钢。 3.1.2 建造储罐选用的材料和附件，应具有质量合格证明书，并符合相应国家现行标准规定。钢板和附件上应有清晰的产品标识。按质量证明书对钢材进行验收，必要时尚应进行复验。在下列情况下应对制造储罐的材料进行复验： a) 钢材质量证明书提供的材料性能数据不全； b）焊接材料无质量证明书； c）图样注明对钢材有特殊要求。 3.1.3 焊接材料应具有质量合格证明书，并符合相应国家现行标准规定。 3.1.4 钢板应逐进行外观检查，其质量应符合现行国家相应钢板标准规定。 3.1.5 钢板表面局部减薄量、划痕深度与钢板实际负偏差之和，不应大于相应钢板标准允许负偏差值。 3.1.6 钢管的标准及许用应力按NB/T 47003.1-2009中表5-2的规定。 3.1.7 锻件的标准及许用应力按NB/T 47003.1-2009中表5-3的 腈纶厂常压储罐管理规定 第一章总则 第一条为加强我厂常压储罐管理，确保常压储罐安全、稳定、长周期运行，根据《常压储罐管理制度（试行）》（中国石化生[2005]193号）等有关规章，结合我厂实际情况，制定本规定。 第二条本规定中所称常压储罐，是指我厂储存非人工制冷、非剧毒的石油、化工等液体介质的常压立式圆筒形钢制焊接储罐。 第三条依据公司规定，根据常压储罐在生产中的重要程度，对储罐进行分级管理。常压储罐按其重要和危险程度划分为主要储罐和一般储罐。主要储罐为公称容积大于或等于2000立方米的储罐，其它为一般储罐。 第二章分工与职责 第四条设备部是我厂常压储罐的主管部门，主要履行以下职责： （一）负责贯彻执行国家和上级有关法律、法规、规章和标准，制定我厂储罐管理规章，安排年度工作计划，并检查执行情况； （二）建立健全我厂常压储罐管理体系； （三）组织各相关单位实施常压储罐设计、购置、安装、使用、修 理、改造、更新和报废等环节的全过程管理； （四）负责审核各车间编制上报的常压储罐全面检查计划，并督促实施。根据检查结果及时掌握各车间常压储罐设备状况，并做好常压储罐技术状况分析； （五）针对常压储罐运行过程中存在的问题，组织技术攻关，提高储罐的技术管理水平； （六）负责审核我厂常压储罐设备的更新改造项目，参与新建和改扩建项 目中重要常压储罐的设计方案审查和竣工验收； （七）负责常压储罐事故的调查、分析和处理工作； （八）负责检查和考核各车间的常压储罐管理工作。 第五条生产技术部主要履行以下职责： （一）负责组织制定、审查常压储罐操作规程，检查执行情况； （二）根据储罐的全面检查计划和工艺操作状况，及时合理地安排常压储罐倒罐时间，保证全面检查工作顺利进行； （三）参加新建、改扩建项目中重要常压储罐的设计方案审查和竣工验收； （四）参与常压储罐事故的调查和处理。 第六条安全环保部主要履行以下职责： （一）负责制定我厂罐区有关安全管理规章，组织审定罐区事故应急救援预案。 （二）参加新建、改扩建项目中重要常压储罐的设计方案审查和竣工验收，检查安全环保设施“三同时”（同时设计、同时施工、同时投入使用）工作的落实情况； （三）参与常压储罐事故调查、分析和处理工作； （四）检查督促各单位做好与常压储罐有关的安全装备、消防气防设施、器材的维护保养和管理工作。 第七条各车间主要履行以下职责： （一）负责贯彻执行本规定，明确职责，责任到人； （二）负责本车间常压储罐的日常检查工作，做好储罐的维护和保养工作，及时发现和消除隐患； （三）负责储罐的外部检查和全面检查工作； （四）负责建立健全储罐设备技术档案，做好储罐技术状况分析和管理工作总结； 《化工容器设计》课程设计说明书 题目： 学号： 专业： 姓名： I 目录 1 设计 (1) 1.1工艺参数的设定 (1) 1.1.1设计压力 (1) 1.1.2筒体的选材及结构 (1) 1.1.3封头的结构及选材 (2) 1.2 设计计算 (2) 1.2.1 筒体壁厚计算 (2) 1.2.2 封头壁厚计算 (3) 1.3压力实验 (4) 1.3.1水压试验 (4) 1.3.2水压试验的应力校核： (4) 1.4附件选择 (4) 1.4.1 人孔选择及人孔补强 (4) 2.4.3 进出料接管的选择 (6) 1.4.4 液面计的设计 (8) 1.4.5 安全阀的选择 (8) 1.4.6 排污管的选择 (8) 1.4.7 鞍座的选择 (8) 1.4.8鞍座选取标准 (9) 1.4.9鞍座强度校核 (10) 1.4.10容器部分的焊接 (11) 1.5 筒体和封头的校核计算 (11) 1.5.1 筒体轴向应力校核 (11) 1.5.2 筒体和封头切向应力校核 (13) 2 液氨储罐的泄漏及处理方法............................................................. 错误!未定义书签。 2.1 液氨泄漏的危害 .............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 泄漏的危害 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 .1 生产运行过程中危险性分析······································错误!未定义书签。 2.2.2 设备、设施危险性分析 ············································错误!未定义书签。 2.3液氨储罐泄漏事故的应急处置措施 .............................................. 错误!未定义书签。 卧式储罐设计 卧式储罐设计 (1) 一、绪论 (2) 1.1 设计任务： (2) 1.2 设计思想 (2) 1.3 设计特点 (2) 二、设计总论 (3) 2.1 设计任务 (3) 2.2 材料及结构的选择与论证 (3) 2.2.1 材料及结构的选择 (3) 2.2.2 封头的选择 (3) 2.2.3 容器支座的选择 (4) 三、主体设计计算 (5) 3.1 确定罐体的内径及长度 (5) 3.2 筒体厚度设计 (5) 3.2.1 确定参数 (5) 3.2.2 计算壁厚 (6) 3.2.3 圆筒最大允许工作压力 (6) 3.3 封头壁厚设计 (7) 3.3.1 封头壁厚设计 (7) 3.3.2 封头最大允许工作压力 (7) 3.4 水压试验及强度校核 (7) 四、零部件选配及设计 (8) 4.1 人孔选择及补强计算 (8) 4.1.1 人孔选择 (8) 4.1.2 补强计算 (10) 4.2 进出料接管的选择及管法兰选配 (10) 4.2.1 进料管 (10) 4.2.2 出料管 (11) 4.2.3 排污管 (11) 4.2.4 液面计接管 (11) 4.2.5 放空管 (11) 4.3 安全阀的选择 (12) 4.4 鞍座的选择 (12) 4.4.1 罐体质量 (12) 4.4.2 封头质量 (12) 4.4.3 二甲醚质量 (13) 4.4.4 附件质量 (13) 4.4.5 鞍座选择 (13) 五、容器焊缝标准 (14) 5.1 压力容器焊接结构设计要求 (14) 5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 (14) 5.3 管法兰与接管的焊接接头 (15) 5.4 接管与壳体的焊接接头 (15) 参考文献 (16) 一、绪论 1.1 设计任务： 针对化工厂中的二甲醚储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图，并便携设计说明书。 1.2 设计思想 本设计的液料为二甲醚，二甲醚又称甲醚，简称DME，甲醚在常压下是一种 . 664m kg，熔 10 无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）3 / 点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。1.3 设计特点 容器的设计一般由筒体,封头，法兰，支座，接管等组成。常，低压化工设备通用零部件大都有标准，设计师可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零部件的选用。 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家使用标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理的进行设计。 常压储罐管理制度 第一章总则 第一条为了加强公司常压储罐管理，确保安全生产和设备正常运行，特制定本办法。 第二条常压储罐（下称储罐）是指：建造在具有足够承载能力的均质基础上，其罐底与基础紧密接触，储存化工介质，内压不大于6kPa的100m3及以上立式圆筒形钢制焊接储罐。 第二章职责 第三条设备材料部职责 （一）负责储罐的管理，贯彻执行国家的法律、法规、标准的有关规定，制定公司储罐管理制度，并对使用车间的储罐的管理工作进行监督、检查和考核。 （二）组织或参与储罐设计、购置、安装、使用、修理、改造、更新和报废等全过程管理，保证储罐安全、稳定、长周期运行。 （三）组织或参与编制和审核年度储罐修理、更新改造及检测计划。 （四）组织或参与储罐设备事故的调查、分析与处理。 （五）对各使用车间储罐的巡回检查情况进行监督检查。 第四条安全管理部职责 （一）协调常压储罐管理中与安全相关联的问题。 （二）对各使用车间储罐安全设施状况监督检查。 （三）组织储罐区事故的处理和管理协调工作。 第五条科技研发中心职责 （一）协调常压储罐管理中与生产相关联的问题。 （二）参与储罐生产事故的处理和管理工作。 （三）按国家要求制定储罐区操作规程。 第六条使用车间职责 （一）负责制订车间级储罐管理制度，组织日常巡检维护工作，及时发现和消除隐患。 （二）负责储罐的定期外部检查工作。 （三）负责编制和上报储罐的修理、更新改造、检验计划，并组织实施。 （四）组织编制和审核储罐的检修方案。 （五）参加储罐新建、扩建、改建项目的设计审查和竣工验收工作。 （六）建立和健全储罐档案。 （七）负责组织编写各类事故应急预案，实施隐患整改工作。 （八）参加储罐设备和生产事故的调查、分析和处理。 第三章工作程序 第七条前期管理 （一）储罐的设计应由具有相应资质的单位进行设计。 （二）储罐设计方案应符合相应技术标准和规范，达到技术先进、安全可靠、经济合理的要求。 （三）储罐安装单位应具备相应资质，按照国家相关标准进行施工。 （四）储罐安装、防腐蚀工程施工应选择具有相应资质、有良好业绩的施工队伍。 （五）新建、改建储罐需经相关部门进行验收合格后方可投入使用。 目录摘要I Abstract II 第一章绪论1 液化石油气贮罐的分类1 液化石油气特点1 卧式液化石油气贮罐设计的特点1 第二章设计参数的选择1 设计题目1 设计数据1 设计压力、温度2 主要元件材料的选择2 第三章设备的结构设计3 圆筒、封头厚度的设计3 筒体和封头的结构设计4 鞍座选型和结构设计4 接管，法兰，垫片和螺栓的选择6 人孔的选择8 安全阀的设计8 第四章设计强度的校核11 水压试验应力校核11 筒体轴向弯矩计算11 筒体轴向应力计算及校核12 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核12 封头中附加拉伸应力13 筒体的周向应力计算与校核13 鞍座应力计算与校核13 第五章开孔补强设计15 补强设计方法判别15 有效补强范围16 有效补强面积16 .补强面积16 第六章储罐的焊接设计17 焊接的基本要求17 焊接的工艺设计18 设计小结20 致谢20 参考文献21 摘要 本次设计的卧式储罐其介质为液化石油气。液化石油气是一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等。丙烷加丁烷百分比的综合超过60%，低于这个比例就不能称为液化石油气。 液化石油气具有易燃易爆的特点，液化石油气储罐属于具有较大危险的储存容器。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业《过程设备与压力容器设计》所学的知识，在设计上充分考虑液化石油气储罐各项参数，确保液化石油气储罐能安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。 本次设计的主要标准有：《固定式压力容器》、《压力容器安全技术监察规程》、JB4731-2005《钢制卧式容器》。各零部件标准主要有：JB/T 4736-2002《补强圈》、HG 20592-20614《钢制管法兰、垫片、紧固件》、JB/T 《鞍式支座》、HG205《钢制人孔和手孔》等。 本次设计的步骤为：先根据容器要求确定压力容器所属类别，确定储罐主体及其接管所用材料、储罐主体的直径和长度，其次进行筒体和封头的壁厚计算并校核，然后计算人孔的开口补强面积和补强圈的厚度，再根据筒体和各个接管的总质量选择支座，最后进行安全阀的选型和校核。 关键词：液化石油气，压力容器，卧式储罐，设计 1. 卧式储罐结构简介 液氮低温储罐是广泛应用于空分系统中的产品储罐，由于其特殊的工作环境，工作温度为-196℃，致使其结构及材料的应用必须满足超低温的要求，工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。设计温度为-20℃以下的压力容器被称为低温压力容器，对于低温压力容器首先要选用合适的材料，材料在使用温度下应具有良好的韧性。致使低于-196℃时可选用奥氏体不锈钢。罐体分内罐，外罐两层，因此内罐材质选用不锈钢为0Cr18Ni9，外罐材质选用碳钢为Q235-B。内外罐中间填充绝热材料，即内筒壁与外筒壁之间用珠光砂填充绝热。本储罐结构示意图见图1.1。 图1.1卧式储罐结构示意图 表1.1 设计数据 依据表1.1设计参数得出卧式储罐结构尺寸见表1.2。 封头即是容器的端盖。根据形状的不同，分为球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和平板封头等结构形式。本储罐选择椭圆形封头，其内胆封头与外胆封头尺寸见表1.3。 表1.3 EHA椭圆形封头内表面积、容积 储罐还有人孔、支座以及各种接管组成。接管主要设有排污管、安全阀、压力表、温度计、进料口和出料口等。 根据HG/T21517-2005回转盖带颈平焊法兰人孔，查表3-3，选用凹凸面型，其明细尺寸见表1.4。 查JB4712.1-2007《容器支座》，选取轻型，焊制为BⅠ,包角为120°，有垫板的鞍座。设计鞍座结构尺寸如下表1.5。 接管的材料为0Cr18Ni9，长度根据实际情况选择，查得接口管口参数见表1.6。 表1.6 接口管口表 查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2.2-2 PN10带颈对焊焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸见表1.7。 表1.7 法兰表 密封垫片选择非金属软垫片系列中的石棉橡胶板。 常压罐区仪表的选型与设计 发表时间：2019-07-25T09:45:13.473Z 来源：《科技新时代》2019年5期作者： 1兰天，1刘子夫，2李金强[导读] 但是通过这几年对罐区的仪表设计，笔者认为罐区的仪表选型与设计是有其特殊性的，需要注意和总结。 1.中国石油集团东北炼化工程有限公司沈阳分公司辽宁抚顺 113001 2.抚顺石化公司石油二厂机动工程部辽宁抚顺 113001 摘要：本文以盘锦北方沥青股份有限公司润滑油罐区仪表的设计为例，对常压罐区仪表的选型要点及设计原则进行了阐述及总结，并分析了几种常用的液位仪表的工作原理，对其应用特点及现场安装进行了比较。 关键词：罐区；仪表选型；液位仪表在石油化工工程的仪表设计中，大家都认为罐区的设计要比装置区简单的多，主要是因为其工艺流程不复杂，高温高压的工况相对要少，或者说几乎是没有。但是通过这几年对罐区的仪表设计，笔者认为罐区的仪表选型与设计是有其特殊性的，需要注意和总结。 1 罐区主要仪表类型及选型 罐区仪表选型根据储罐的形式、储罐内的介质和现场的实际情况来进行选择。测量仪表一般包括温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、控制阀等。在开展仪表设计时，除了满足国建行业的规范外，还必须严格执行有关防火、防爆、防雷、防静电等相关设计标准与规范 [1] 。 根据盘锦北方沥青股份有限公司润滑油罐区项目的特点，选用DCS控制系统，来实现现场数据的采集，及工艺过程的控制。并采用智能型仪表来作为罐区的测量仪表，进而保证了罐区的自动化生产，大大减轻工作人员的负荷，提高罐区生产安全的可靠性。 1.1 温度仪表 温度就地仪表一般选用刻度盘直径ф100mm的万向型双金属温度计。远程监控仪表选择带4～20mA DC标准信号输出的一体化铂热电阻。对于中间罐区，一般采用单点测温；而对于成品油罐或需要计量的储罐，需要检测平均温度，平局温度一般在6～10点左右。 1.2 压力仪表 储罐的压力测量一般采用压力变送器，对于常压罐的罐顶密封氮气的压力测量常选用智能型微差压变送器，短连接安装在储罐顶。 1.3 流量检测仪表 对于氮气和净化风的气体测量仪表选用涡街流量计，并增加热电偶及压力变送器对氮气流量测量进行温度和压力补偿，增设压力变送器对净化风进行压力补偿；对于进出界区的管线流量计量，一般选用质量流量计。 1.4 液位仪表 储罐液位测量选用雷达液位计，一般雷达液位计精度±2mm；音叉式液位开关用来作报警联锁，音叉式液位开关精度±1mm。雷达液位计带有罐旁显示仪，罐旁显示仪安装于罐旁便于观测的位置。 1.5 控制阀 控制阀全部为气动阀门，各罐的物料进出口的紧急切断阀应为火灾安全型，阀体应符合API607或APIFA耐火试验标准。 2 罐区常用液位仪表 液位仪表应根据不同的测量原理和自身的优缺点来进行选型，以满足特定工况的要求。下面介绍两种应用于盘锦北方沥青股份有限公司润滑油罐区的液位计，对其原理、特点及安装进行详细阐述。 2.1 雷达液位计 雷达液位计是利用电磁波来检测液位的。一般为了减小测量的干扰，需要让电场方向避开容器壁。 2.1.1 雷达液位计的基本原理 通过雷达液位计上的天线来发射电磁波信号，被测介质的表面将反射的回波信号返回至液位计天线接收。波束的每一点都通过超声采样来进行采集[2]。介质与探头的距离通过液位计的智能处理器来计算并送到DCS系统进行显示、控制和报警。 2.1.2 雷达液位计的特点 雷达液位计的测量利用的是电磁波的两个主要性质：1）.电磁波的传播不依赖介质。2）.电磁波在界面上的反射。所以雷达液位计在测量方面有如下特点：（1）准确度高可靠性强电磁波在空气中的传播速度几乎不受气体温压变化的影响。而且与测量介质无任何接触，所以它独立于环境，能准确测量出模拟信号和数字信号。 （2）测量介质的范围广由前面的测量原理可以知道，介质的介电常数是决定雷达液位计反射效果的主要因素，介电常数越大，回波信号越好，基本上大多数的介质都满足测量条件。 （3）安全节能电磁波的发射功率很小。 2.1.3 雷达液位计的安装 雷达液位计安装应尽量避开罐内的障碍物或进料口，不能装在罐顶的中心处，也不能离储罐壁太近，距离罐壁1/6处是比较理想的安装位置。如果是内浮顶储罐，应该增加导波管，导波管上钻直径为15毫米的孔，孔之间的间距为300毫米。孔为双排孔。即钻完第一个孔后，在此孔对面的方向，间距300毫米钻第二个孔，然后回到第一个孔的垂线位置向下300mm钻第3个孔。依此类推，如下图1所示。这里需要注意几点：1. 钻孔后，要去掉内壁的毛刺，尽量保证内壁光滑。2. 导波管安装要求严格垂直。3.导波管底部需设计固定导波管活动套筒定位。储罐设计
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