1、化工容器设计1容器设计的基本知识容器设计的基本知识1 容器的结构2容器化工生产所用各种设备外部壳体的总称。容器的结构化工设备通用零部件2 容器的分类3按用途分类（从工艺的角度）按用途分类（从工艺的角度）l盛装或储存盛装或储存储罐、计量槽、压力缓冲器；l实现化学反应实现化学反应合成塔、反应釜、变换炉等；l实现传热实现传热加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、废热锅炉、水洗塔等；l实现传质、分离实现传质、分离分馏塔、吸收塔、干燥塔、过滤器、分离器等。2 容器的分类内压：内部介质压力大于外界压力内压：内部介质压力大于外界压力外压：内部介质压力小于外界压力外压：内部介质压力小于外界压力真空：内部压力小于一个
2、绝对大气压力（真空：内部压力小于一个绝对大气压力（0.1MPa)0.1MPa)的外压容器的外压容器4容器分类容器分类设计压力设计压力（表压）（表压）p（MPa）低压容器低压容器0.1p1.6中压容器中压容器1.6p10高压容器高压容器10p100超高压容器超高压容器p100按承压性质分类（从安全的角度）按承压性质分类（从安全的角度）2 容器的分类按容器壁温分类按容器壁温分类5常温容器：常温容器：-20壁温200高温容器：高温容器：壁温达到材料蠕变温度 碳素钢或低合金钢容器 420 合金钢 450 奥氏体不锈钢 550中温容器：中温容器：在常温和高温之间低温容器：低温容器：壁温-20,-20-4
3、0为浅冷容器 壁温-40为深冷容器。2 容器的分类6按技术监督和管理按技术监督和管理分类（见书分类（见书57页）页）为了便于容器的的设计、制造、检验、使用的管理，根据容器的压力等级、介质毒性、容器的用途以及蓄能的多少，将容器划分为三类：压力容器压力容器一类容器二类容器三类容器介质毒性增强压力升高重要性增强参考压力容器安全技术监察规程（容规）7名称名称说明说明三类容器三类容器（1）高压容器；高压容器；（2）毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器；（3）中度危害介质，且中度危害介质，且pV大于等于大于等于10MPam3中压储存容器；中压储存容器；（4）中度危害
4、介质，且中度危害介质，且pV大于等于大于等于0.5MPam3中压反应容器；中压反应容器；（5）毒性程度为极度和高度危害介质，且毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于乘积大于等于0.2MPam3的低压的低压容器；容器；（6）高压、中压管壳式余热锅炉；高压、中压管壳式余热锅炉；（7）中压搪玻璃压力容器；中压搪玻璃压力容器；（8）使用强度级别较高的材料制造的压力容器；使用强度级别较高的材料制造的压力容器；（9）移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等；移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等；（10）容积大于等于容积大于等于50 m3的球形储罐；的球形储罐；（11）容积大于
5、容积大于5 m3的低温液体储存容器。的低温液体储存容器。二类容器二类容器（1）中压容器；中压容器；（2）毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；（3）易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器；易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器；（4）低压管壳式余热锅炉；低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。一类容器一类容器不在第三类、第二类压力容器之内的低压容器为第一类压力容器。不在第三类、第二类压力容器之内的低压容器为第一类压力容器。易燃及有毒介质分类：常见易燃介质常见易燃介质：一甲胺，乙烷，乙
6、烯，氯甲烷，环：一甲胺，乙烷，乙烯，氯甲烷，环氧乙烷，环丙烷，氢，丁烷，三甲胺，丁二烯，氧乙烷，环丙烷，氢，丁烷，三甲胺，丁二烯，丁烯，丙烷，丙烯，甲烷等。丁烯，丙烷，丙烯，甲烷等。毒性程度举例：毒性程度举例：极度危害、高度危害介质极度危害、高度危害介质：氟，氢氰酸，光气，：氟，氢氰酸，光气，氟化氢，碳酰氟，氯等；氟化氢，碳酰氟，氯等；中度危害介质中度危害介质：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳，乙烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳，乙炔，硫化氢等；炔，硫化氢等；轻度危害介质轻度危害介质：氢氧化钠，四氟乙烯，丙酮等。：氢氧化钠，
7、四氟乙烯，丙酮等。8问题9判断下列容器属一、二、三类容器的哪一类？判断下列容器属一、二、三类容器的哪一类？1）2000，容积为，容积为20m3的液氨储罐的液氨储罐2）p为为4MPa的剧毒介质容器的剧毒介质容器3）p为为10MPa，V为为800L的乙烯储罐。的乙烯储罐。3 容器的零部件标准化标准化的意义标准化的意义设计设计无需计算和制图，按已有标准图选择。无需计算和制图，按已有标准图选择。制造制造有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。提高竞争力。维修维修备件规格尺寸通用，实现互换性。备件规格尺寸通用，实现互换性。通商贸易通商贸易国内、国际间通
8、用，消除贸易障碍。国内、国际间通用，消除贸易障碍。我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。103 容器的零部件标准化容器零部件标准化的基本参数容器零部件标准化的基本参数11公称直径公称直径指标准化以后的标准直径，指标准化以后的标准直径，以以DN表示。规定如下表示。规定如下:钢板卷制的圆筒体筒体内经；无缝钢管制的圆筒体筒体外径；封头的公称直径与筒体一致。管子的公称直径为一名义尺寸，钢管的DNDi,D0 容器零部件如法兰、支座等与其相配的管子或筒体的DN一致。（板 卷
9、）无 缝 管筒 体接 管封 头法 兰接 管3 容器的零部件标准化12公称压力：容器及管道的操作压力经标准化以后的公称压力：容器及管道的操作压力经标准化以后的标准压力称为公称压力，标准压力称为公称压力，PN表示。表示。压力容器法兰与管法兰的公称压力（MPa）压力容器法兰0.250.61.01.62.54.06.4管法兰0.250.61.01.62.54.05.01015254 压力容器的安全监察压力容器安全监察的范围压力容器安全监察的范围 同时具备如下条件：同时具备如下条件：(1)最高工作压力pw0.1MPa（表压，不含液体静压力）；(2)内直径Di0.15m,且容积V0.025m3;(3)介质
10、为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点（大气压力下的饱和温度）的液体。上述压力容器所用的安全附件亦属于本规程管辖范围。131.基本法规基本法规：压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程 国家质量技术监督局国家质量技术监督局 199919992.2.压力容器常用标准：压力容器常用标准：GB150-98 钢制压力容器国家标准GB151-99 管壳式换热器 国家标准 JB4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB4730-2005 压力容器无损检测HG2059220635-97 钢制管法兰、垫片、紧固件JB/T47004707-2000压力容器法兰144 压力容器的安全监察压力容器
11、的安全监察5 容器机械设计的基本要求容器机械设计的基本要求容器机械设计条件及程序容器机械设计条件及程序：1.容器机械容器机械设计条件设计条件：（1 1）工艺结构要求及基本工艺尺寸；）工艺结构要求及基本工艺尺寸；（2 2）工作压力、工作温度及工作介质；）工作压力、工作温度及工作介质；（3 3）容器的工作环境、重要程度；）容器的工作环境、重要程度；1516确定设计依据及相关标准开始选择材料选择材料确定容器类别确定容器类别结构设计结构设计壁厚设计壁厚设计零部件设计零部件设计压力试验核算压力试验核算绘制施工图绘制施工图校核审核结束合格合格不合格不合格批准2.2.机械设计程序机械设计程序机械设计的基本要
12、求1.1.强度强度不发生破坏不发生破坏如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。2.2.刚度刚度不发生过大变形不发生过大变形如塔体倾斜，塔盘下凹等。如塔体倾斜，塔盘下凹等。3.3.稳定性稳定性不发生瘪塌或褶皱不发生瘪塌或褶皱如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽负瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。负瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。174.4.耐久性耐久性保证使用寿命。保证使用寿命。一般化工设备设一般化工设备设计使用寿命为计使用寿命为10101515年。大多取决于腐蚀情年。大多取决于腐蚀情况，有些取决于疲劳、蠕变或振动。况，有
13、些取决于疲劳、蠕变或振动。5.5.密封性密封性包括内漏和外漏包括内漏和外漏。186.6.标准化设计标准化设计 法兰、螺栓、封头、筒体、支座、接管、人孔？法兰、螺栓、封头、筒体、支座、接管、人孔？方便制造、操作与检修，便于运输方便制造、操作与检修，便于运输操作阀门位于操作台面操作阀门位于操作台面2 2米高，可否？米高，可否？储罐内介质脏，设计结构如何考虑？储罐内介质脏，设计结构如何考虑？塔高塔高100100米，设计要求整体运输。合理？米，设计要求整体运输。合理？壳体的焊缝全部要求双面焊，结构需如何处理？壳体的焊缝全部要求双面焊，结构需如何处理？直径直径2 2米的碳钢制容器，壁厚米的碳钢制容器，壁厚2mm2mm就满足强度要求，可否就满足强度要求，可否批准？批准？8.8.技术经济指标合理技术经济指标合理经济指标：单位生产能力；消耗系数；设备价格；管理费经济指标：单位生产能力；消耗系数；设备价格；管理费用和生产总成本。用和生产总成本。19
