化工设备概论课程设计-液氨贮罐的设计.doc

目录
第一章液氨贮罐的设计背景 1
第二章液氨贮罐的分类及选型 3
贮罐的分类 3
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第三章材料用钢的选取 4
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第四章工艺尺寸的确定 5
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第五章工艺计算 6
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第六章总结 12
第七章设计结果一览表 13
第八章液氨贮罐化工设备图 14
参考文献 15
第一章液氨贮罐的设计背景
化学工业和其它流程工业的生产都离不开容器。所有的化工设备的壳体都是一种容器,容器的应用遍及各行各业,诸如航空、航海、机械制造、轻工、动力等行业。然而化工容器又有其本身特点,不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件,还要承受化学介质的作用,要能长期的安全工作且保证良好的密封。因此在容器的设计中应综合考虑个方面的因素,使之达到最优。
液氨主要用于生产***、尿素和其它化学肥料,还可用作医药和农药的原料。在国防工业中用于制造火箭、导弹的推进剂,可用作有机化工产品的氨化原料,还可用作冷冻剂,将氨进行分解,分解成氢氮混合气体这种混合气体是一种良好的保护气体,可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业以及需要保护气氛的其它工业和科学研究中。
为能够进行连续的生产,需要有储存液氨的容器,因此设计液氨贮罐是制造贮罐的必备步骤,是化工生产能够顺利进行的前提。
第二章液氨贮罐的分类及选型
贮罐的分类
贮罐按其形状可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器(立式、卧式)。
按其承压性质可分为内压和外压,内压容器又可分为低压、中压、高压、超高压4个压力等级。
按其工作的温度环境可分为低温、常温、中温、高温容器。
按制造器的材料可分为金属制和非金属制两类。
按其应用情况可分为反应压力容器(R)、换热压力容器(E)、分离压力容器(S)、储存压力容器(C)等。

在本设计中由于设计体积较小(约为35m3)且工作压力较小(p0=)可采用卧式圆筒形容器,方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用,因其承压能力较小且使用材料较多;而球形容器虽承压能力强且节省材料,但制造较难且安装内件不方便;立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱,故选用圆筒形卧式容器。
第三章材料用钢的选取

压力容器的使用工况(如温度、压力、介质特性和操作特点等)差别很大,制造压力容器所用的钢种类很多,既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢,也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢,还有复合钢板。
一般中低压设备可采用采用屈服极限为245Mpa~345Mpa级的钢材;直径较大、压力较高的设备,均应采用普通低碳钢,强度级别宜用400Mpa级或以上;如果容器的操作温度超过4000C,还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。
16MnR钢是屈服强度350Mpa级的普通低合金高强度钢,具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。在焊接压力容器时采用碱性焊条(J507),15MnVR钢和18MnMoNbR钢是屈服强度分别为400、500Mpa级普通低合金高强度钢,虽然有较高的强度,但韧性、塑性都较C-Mn钢低,且有较高的缺口敏感性和时效敏感性。并且这两类钢均较16MnR钢昂贵。
因此选用6MnR钢既符合工艺要求也节约资源,以便获得更好的经济价值。

优质低碳钢的强度较低,塑性好,焊接性能好,因此在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。
优质中碳钢的强度较高,韧性较好,但焊接性能较差,不宜用作接管用钢。
由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择10号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管。
由于法兰必须具有足够大的强度和刚度,以满足连接的条件,使之能够密封良好,故选用Q235-A的普通碳素钢。
第四章工艺尺寸的确定

设计体积,公称直径,
采用标准椭圆形封头,查附录5:取直边高度,
则单个封头容积,封头总容积,
单个封头内表面积,封头总内表面积
故筒体容积,则筒体长度,
取整后筒体长度取为,则实际体积
筒体内表面积,则总内表面积