液化石油气卧式储罐课程设计Word格式.docx

1、 11.1 设计任务及原始参数1.2 液化石油气的性质2 工艺参数计算 32.1 设计压力的确定2.2 设计温度的确定2.3 设计存储量的确定3 储罐的结构设计 43.1 筒体的材料选择及结构设计3.2 封头的材料选择及结构设计 53.3 法兰和接管的结构及材料选择 63.4 人孔的结构设计 83.5 支座的材料选择及结构设计3.6 安全装置的设计 103.6.1 安全阀的选用3.6.2 液位计的选用 123.6.3 压力表的选用 133.7 焊接接头设计4 储罐的补强设计 145 储罐的强度计算及应力校核 165.1 储罐的强度计算5.1.1 圆筒轴向应力5.1.2 圆筒切向剪应力 185.

2、1.3 封头切向剪应力5.1.4 圆筒周向应力5.2 储罐的应力校核5.2.1 圆筒及封头的应力校核5.2.1 支座的应力校核 196 安全管理 207 设计总结 21参考文献 221 概述1.1 设计任务及原始参数本次设计要求根据给定的资料和数据，设计一个液化石油气储配站使用的液化石油气卧式储罐。相关要求及数据如下表1-1所示。表1-1 液化石油气储罐的原始数据存储介质液化石油气工作压力（MPa）1.61工作温度（）-2050公称直径（mm）2300容积（m3）60充装系数0.9其他要求100%探伤1.2 液化石油气的性质液化石油气在常温常压下呈气态，在常温加压或常压低温下很容易从气态转变为

3、液态，便于运输及贮存，故称液化石油气。液化石油气主要组成有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等四种。除上述主要成分外，有的还含有少量的戊烷、硫化物和水等。通常所说的液化石油气都存在液、气两种形态，液、气态处于动态平衡中。液化石油气沸点很低，储罐内液化石油气受热膨胀，很可能会将储罐内空间充满，导致钢瓶胀裂发生爆炸。液化石油气的饱和蒸汽压是随温度而变化的，温度升高，蒸汽压也增大。此外液化石油气的蒸汽压和组份有关，不同组份有不同的蒸汽压。大约温度每升高1，蒸汽压力增大约0.020.03MPa。液化石油气极易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。其蒸气

4、比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。此外，液化石油气还具有易爆性，液化石油气的爆炸极限为1.5%9.5%，其爆炸极限范围比汽油大，爆炸下限低，比汽油更易发生燃烧爆炸。易产生静电积聚，在收发作业中易产生大量的静电积聚，易引起静电事故。易膨胀性，液化石油气的膨胀系数大约是同温度下水的1015倍。当温度升高时，液化石油气的体积增大，压力急剧升高，一旦超过容器承压极限，就会造成容器破裂，增大火灾爆炸的危险性。具有冻伤危险性，液化石油气气化潜热很大，平时液化石油气是加压液化储于钢瓶或罐中，在使用时减压后由液态汽化变为气体，这时会吸收大量热量。若容器破裂，液化石油气由容器中喷出，溅到

5、人身上，将会造成冻伤；毒性，当人大量吸入液化石油气后会中毒，使人昏迷、呕吐、不适，严重时可使人窒息死亡，也可引起多种慢性病。2 工艺参数计算2.1 设计压力的确定根据TSG_R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程，设计压力是指设定的卧式容器顶部的最高压力，其值不低于工作压力。当容器上装有安全阀时，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力。安全阀开启压力是指阀瓣在运行条件下开始升起，介质连续排出的瞬时压力，其值小于等于1.051.1倍容器的工作压力。规定的工作压力为1.61MPa，取设计压力为工作压力的1.1倍，即设计压力应为：式中Pd设计压力，

6、MPa；P工作压力，MPa。2.2 设计温度的确定设计温度是指容器在正常操作时，在相应的设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度（壳体沿截面厚度的平均温度）。当壳壁或元件金属的温度低于-20，按最低温度确定设计温度，除此之外，设计温度一律按最高温度选取。液化气储罐的工作温度为-2050，所以设计温度取最高温度50。2.3 设计存储量的确定液态丙烷的密度为507kg/m3，液态丁烷的密度为583kg/m3，在丙烷:丁烷=5:5时，液态液化石油气的密度为545kg/m3。设液态液化石油气的密度为545kg/m3进行计算，液化气储罐的设计存储量应为：式中W设计存储量，kg；充装系数；V容积

7、，m3；液化石油气密度，kg/m3。3 储罐的结构设计3.1 筒体的材料选择及结构设计（1）筒体的材料选择根据GB150.2-2011固定式压力容器第二部分：材料中表2的规定，储罐筒体的材料选用Q345R，钢板标准为GB713。由于储罐的工作温度为-2050，相应温度下选许用应力为189MPa，钢板厚度为316mm。（2）筒体长度设计筒体直径DN=2300mm，根据JB/T4746-2002钢制压力容器用封头，选用EHA椭圆形封头，封头容积=1.7588m3。式中L筒体长度，m。筒体长度取整为15200mm。（3）筒体厚度的设计根据GB150.3-2011固定式压力容器第三部分：设计计算筒体厚

8、度。储罐设计要求需100%探伤，所以取其焊接系数。式中圆筒内直径，mm；筒体计算厚度，mm；计算压力，MPa；设计温度下封头材料的许用应力，MPa；焊接接头系数。根据锅炉压力容器安全中的建议，取钢板厚度负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕度C2=2mm。加钢材圆整值后名义厚度筒体的相关设计汇总如下表3-1。表3-1 筒体的设计项目数据筒体材料Q345R筒体长度（mm）15200筒体名义厚度（mm）143.2 封头的材料选择及结构设计（1）封头的材料选择材料中表2的规定，封头材料选用Q345R，钢板标准为GB713。（2）封头的结构设计由上一节筒体的长度设计的结论可知，选用EHA椭圆形封头。根据JB/

9、T 4746-2002钢制压力容器用封头，总深H=615mm，内表面积A=6.0233m2。筒体公称直径，mm；h封头直边高度，mm。封头内曲面深度（3）封头厚度的计算设计计算封头厚度。由GB150.3-2011固定式压力容器第三部分：设计中的规定，取K=1.00。与封头连接的圆筒内直径，mm；封头计算厚度，mm；K椭圆形封头形状系数；根据JB/T 4746-2002钢制压力容器用封头查得，相应封头的质量为650.1kg。封头的相关设计汇总如下表3-2。结构尺寸如图3-1。表3-2 封头的设计封头材料封头类型EHA椭圆形封头封头总深（mm）615封头内表面积（mm2）6.0233封头直边高度（

10、mm）40封头内曲面深度（mm）575封头名义厚度（mm）封头质量（kg）650.1图3-1 封头结构尺寸3.3法兰和接管的结构及材料选择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。各接口都应设置相应的接管，通过法兰与外界连接。（1）法兰的结构及材料选择设计压力1.771MPa，根据HT/G 20592-2009钢制管法兰表3.1.4，选用PN=6MPa，板式平焊法兰PL。根据HT/G 20592-2009钢制管法兰表8.1.1，PN=6MPa时，液位计口选接管公称直径32mm，压力表口，温度计口选接管公称直径20mm，其余管口可选接管公称直径DN=80mm。由介质特性和使用工况，根据HT/G 20592-2009钢制管法兰表3.2.2，选择密封面形式为突面RF。根据各管公称直径及HT/G 20592-2009钢制管法兰表8.2.2-1得各法兰的尺寸如表3-3所示。表3-3 各法兰的尺寸 （mm）部件公称尺寸DN钢管外径A1连接尺寸法兰厚度C法兰内径B1AB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继续阅读