硫酸储罐设计绪论针对化工厂中常见的浓硫酸储罐，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。

综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。

在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，综合的进行设计。

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。

近年，压力容器被广泛应用于现代的工业、民用及军用等部门。

压力容器在社会各行各业的生产、储存、运输等方面具有不可取代的地位，在发展国民经济、巩固国防、解决人们衣食住行等方面起着极为重要的作用。

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, 故安装费用较高存总量大于500m3或单罐容积大于200m3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, 所以在总贮量小于500m3, 单罐容积小于100m3时选用卧式贮罐比较经济。

圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。

一般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。

本文主要讨论卧式圆筒形浓硫酸贮罐的设计。

本储罐的焊接结构主要设计了筒体壁厚，支座，封头，法兰，加强圈等。

根据储存介质的要求来进储罐的选材，本次设计的介质为浓硫酸，储体选用Q-235c。

根据施工现场的环境要求及罐体厚度等选择合适的焊接方法。

设计的封头为标准椭圆形封头，设计的支座为鞍式支座。

卧式浓硫酸贮罐设计的特点，应按GB150《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》的监督。

贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。

贮罐上设有排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。

一、设计参数的选择1.1筒体材料的选择根据GB150-1998表4-1并结合实际情况，选用筒体材料为碳素合金钢Q-235C（钢材标准为GB6654《压力容器用钢板》）。

Q-235C适用范围规定如下：容器设计压力p≤2.5MPa；钢板使用温度为0-400℃;用于壳体时，钢板厚度不大于30mm。

屈服极限[σ]=235MPa1.2公称直径的确定设筒体直径为D,筒体长度为2D,根据体积可以求算出D。

⁄×2+πD24⁄×2D=20v=v1+v2=πD324因此D=2218mm，由于市场生产，所以公称直径取2200mm。

1.3设计压力液体静压力:P l=1.83×103×9.8×2.2=0.0394548MPa饱和蒸汽压:p=0.0118MPa工作压力:P w=P0+P+P l=0.101+0.0118+0.0412482=0.1523MPa设计压力:P c=1.1P w=1.1×0.1540=0.1674MPa1.4设计温度因夏天温度可达40多度，冬天温度可低至0度。

因此设计温度为50摄氏度，[σ]t=125MPa1.5焊接接头系数焊接接头系数是考虑到焊接对强度的削弱，而用以降低设计许用应力的系数，用φ=σθσ⁄。

设计数据序号 项目 数值 单位 备注1 名称 20m3浓硫酸卧式贮罐2 筒体材料 Q-235C3 设计压力 0.1674 MPa4 设计温度 50 C5 公称直径 2200 mm6 公称容积 207 工作介质 浓硫酸 8 其他要求100%无损检测3m二、设备的结构设计2.1圆筒壁厚的设计根据公式:δ=P c D2φ[σt ]−P c⁄+C壁厚附加量:C =C 1+C 2C 1代表钢板负偏差，C 2代表腐蚀裕量。

其中所用钢板厚度大概在 5.00~8.00mm 之间，所以允许的C 1=0.3mm ，硫酸腐蚀速率大于0.05mm/a,且单面腐蚀，所以C 2=2mm .带入公式得δ=3.7741mm设计厚度：δd =δ+C 1+C 2=6.0741mm 圆整厚度：δn =7mm有效厚度：δe =7−C =4.7mm2.2封头的设计查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径D n =D =2300mm 选用标准椭圆封头（长短轴之比为2的椭圆形封头），此时的K=1。

K =16⁄[2+(D 2ℎi⁄)2]ℎi 为短轴长。

根据GB150-1998中椭圆计算公式： δn =P c D2[σ]t φ−0.5P c⁄+C 1+C 2=3.77mm圆整后：δn =4mm 有效厚度：δe =1.7mm根据标准椭圆形封头直边高度查的 h=25mm2.3鞍座的结构选型与设计2.3.1鞍座选型该储罐采用卧式双鞍式支座，材料选用Q235-C ，储罐总长圆整=4600mm 设该储罐的总质量为MM =m 1+m 2+m 3+m 4m 1为圆筒质量，m 2为封头质量，m 3为硫酸质量，m 4为附件质量，单位kg (1)圆筒质量m 1DN=2200mm ，δn =7mm 的筒体，每米的质量q=322kg(附表7)故 m 1=q ×2D =2×593×3=1416.8kg (2)封头质量m 2DN=2200mm ，δn =4mm ，直边高25mm ，q=168.6kg （附表9）故 m 2=2×434.2=337.2kg(3)硫酸的质量，硫酸密度为1.83×103kg/m 3 m 3=ρv =1.83×103×20=36600kg （4）附件质量人孔约100kg ，其他接口管的总和按200kg 计,故m 4=300kg M =m 1+m 2+m 3+m 4=38654kg Q=Mg2⁄=38654×9.812⁄=189.59787KN每个鞍座只承受189.59787KN 的负荷，所以选用轻型带垫板，包角120度的鞍座，及JB/T4712-92 鞍座A2600-F ，JB/T4712-92 鞍座A2600-S 。

2.3.2鞍座的位置确定因为当外伸长度A=0.207L 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0.2L 值，为此中国现行标准JB /4731《钢制卧式容器》规定A ≤0.2L=0.2（L+2h ），A 最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。

⁄=2，有h=H−D4⁄=25mm由标准椭圆封头D2(H−ℎ)故A≤0.2×(2D+2h)=0.2×(4400+50=890)mm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，JB 4731还规定当满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5R a，即R a=D2⁄+δ2⁄=1100+2=1102mmA≤0.5R a=551mm，故A取540mm综上有：A=540mm(A为封头切线至封头焊缝间距离，2D为筒体和两封头的总长)三、附件的选择与计算3.1进料管的选择假如硫酸以20m3/h充满，则充满需要一个小时，设流速为2.83m/s。

根据体积流量公式：v=qv s⁄s=πd24⁄得d=50mm采用∅57×3.5的无缝钢管，配用具有具有凸面密封的平焊管法兰，法兰标记：HG 20592 法兰PL50-0.25RF Q235A 摘自（HG/T 20592-2009）3.2 出料口的选择假如出料与进料状况一样，则根据公式：v=qv s⁄s=πd24⁄计算得到出口管直径d=50mm采用∅57×3.5的无缝钢管，配用具有具有凸面密封的平焊管法兰，法兰标记：HG 20592 法兰PL50-0.25RF Q235A 摘自（HG/T 20592-2009）3.3 人孔与手孔的开口与选择本储罐人孔开在筒体的上方，因公称压力为0.1674MP,比较小。

所开大小如下根据人孔开设迟寸与规定，D>1000mm的开人孔一个，∅400的圆孔。

手孔大小∅100根据HG-2005人孔与手孔的标准简介标准号 HG21515-2005 名称回转盖板式平焊法兰人孔，材料选用Q235-B3.4液面计与温度计的选择液面计选用视镜式玻璃板液面计材料性质：常压，不锈钢材料，嵌入连接型，标记为液面计S-∥Q温度计选用一般的热电偶温度计，并配用配套接管3.5法兰选择查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。

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中附录D中表D-3,得各法兰的质量。

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰的密封面均采用MFM （凹凸面密封）各尺寸大小如图管口名称公称直径DN钢管外径法兰焊端外径法兰外径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法兰颈法兰高度法兰质量N S H1 RH出料口57 98B 114 80 18 8 M16 20 128 6 10 6 50 4 进料口57 98B 114 80 18 8 M16 20 128 6 10 6 50 4 液位计口32 38B 140 100 18 4 M16 18 56 2.6 6 6 42 2 温度计口20 25B 105 75 14 4 M12 18 40 2.3 6 4 40 1 压力表口20 25B 105 75 14 4 M12 18 40 2.3 6 4 40 1 排污口80 89B 200 160 18 8 M16 20 105 3.2 10 6 50 4法兰示意图3.6垫片选择查HG/T 20609-2009《钢制管法兰用非金属平垫片》，垫片尺寸如表垫片尺寸表管口名称公称直径内径D1 外径D2出液口57 67 77进液口57 67 77人孔400 480 600液位计口32 43 65温度计口20 27 50压力表口20 27 50排污口80 89 120排空口65 77 109注：1.选耐酸石棉橡胶板四、容器强度校核4.1耐压试验按强度和刚度计算确定的容器壁厚，由于材质、钢板弯卷及安装等制造加工过程不完善，有可能导致容器不安全，会在规定的工作压力下发生巨大的压力变形或焊缝有渗漏现象等等，故必须进行耐压试验予以校核。