课程设计题目：液溴储罐的设计专业：化学工程与工艺班级：学号：姓名：指导老师：设计题目液溴储罐的设计工艺数据：储罐内径：2200mm储罐长度（不包括封头）：4400mm地点：德州设夏季最高温度时物料的饱和蒸汽压为1.6 MPa 密度：3.119克每立方厘米熔点：-7.2℃沸点：58.78℃目录设计题目 (2)第一章总论 (1)1.1 概述 (1)1.2 设计依据和原则 (1)第二章工艺参数的确定 (2)2.1 设计温度的确定 (2)2.2 设计压力的确定 (2)2.3 筒体和封头的选材及机构 (2)2.3.1 液溴的性质 (2)2.3.2 筒体、封头的选材 (3)2.3.3 筒体、封头的结构 (3)第三章设计计算 (4)3.1 筒体的计算 (4)3.2 封头的计算 (4)3.3 水压试验及强度校核 (4)第四章附件的选择及计算 (6)4.1 法兰的选择 (6)4.1.1 法兰类型的选择 (6)4.1.2 法兰密封面的选择 (6)4.1.3 垫片、螺栓的选择 (6)4.1.4 法兰最终选择 (7)4.2 人孔的选择计算 (7)4.2.1 人孔的选择 (7)4.2.2 人孔补强的确定 (8)4.3 卧式容器支座的选择及计算 (8)4.3.1 支座的选择 (8)4.2.2 鞍座的选用原则 (8)4.2.3 鞍座负荷计算 (8)4.4 液面计的选择 (10)4.5接口管的选择 (10)4.5.1 液溴进出料管 (10)4.5.2 排污管 (10)4.5.3 安全阀接口管 (10)第五章设备的校核计算 (11)5.1筒体和封头切向应力校核 (11)5.1.1筒体切向应力计算 (11)5.1.2封头切向应力计算 (11)5.2筒体轴向应力校核 (11)5.2.1 由设计压力引起的轴向应力 (11)5.2.2 轴向应力组合与校核 (11)参考文献 (13)总结 (14)第一章总论1.1 概述本设计是为德州地区的工厂设计一液溴储罐。
综合考虑了德州的环境条件，液溴的物理化学性质等因素，结合给定的工艺参数，对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。
并用SW6软件进行了校核。
校核结果表明，所做设计结果正确、无误。
1.2 设计依据和原则（1）《化工设备设计基础》2007.3（2）《压力容器》GB 150-2011（3）《压力容器用钢板》GB 6654-1996（4）《椭圆形封头》JB/T 4737-95（5）《乙型平焊法兰》NB/T 47022-2012（6）《长颈对焊法兰》NB/T 47023-2012（7）《非金属垫片》NB/T 47024-2012（8）《石棉橡胶板》GB/T 3985（9）《压力容器法兰分类与技术条件》NB/T 47020-2012（10）《鞍式支座》JB/T 4712.1-2007（11）《钢制人孔和手孔的类型与技术条件》HG/T 21514-2005（12）《回旋盖带颈对焊法兰人孔》HG/T 21518-2005（13）《补强圈》JB/T4736-2002（14）《反射式玻璃板液位计》HG/T 21590-95第二章 工艺参数的确定2.1 设计温度的确定德州市基本气候特点是季风影响显著，四季分明、冷热干湿界限明显，春季干旱多风回暖快，夏季炎热多雨，秋季凉爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥，具有显著的大陆性气候特征。
光照资源丰富。
德州市年平均气温12.9℃。
极端最高气温43.4℃（1955年7月23日德城区），极端最低气温-27℃（1958年1月15日德城区）。
德州市平均无霜期长达208天，一般为3月29日到10月24日，各县之间相差较大，武城县最长为225天，东西相差近月余。
德州市年平均降水量为547.5毫米，东部多于西部，南部多于北部。
降水量的时间分配以7月最多，德州市平均降水量190毫米，1月最少只有3.5毫米。
按季节分，春季占有12.8%，夏季高达67.7%，秋季占16.9%，冬季只占2.6%。
根据德州的天气情况，确定储罐的设计温度为-30℃—45℃。
2.2 设计压力的确定已知夏季最高温度时物料的饱和蒸汽压为1.6MPa ，所以设计取压力MPa p 76.16.11.1=⨯=液柱静压力估算为：Pa h p 410336.74.28.93119g ⨯=⨯⨯==ρ静 ρ：液溴密度，3.119g/cm 3 g ：重力加速度，9.8kg/s 2h ：卧式容器液柱最大高度，估值为筒体公称直径，2.2m2.3 筒体和封头的选材及机构2.3.1 液溴的性质液溴是纯净物，常温下溴是唯一呈液态的非金属单质。
液溴是红棕色发烟液体，气温低时（20℃﹚能冻结成为带金属光泽暗红色针状晶体。
常温下蒸发很快，其蒸气有窒息性刺激气味，呈红棕色。
微溶于水；易溶于乙醇、乙醚、四氯化碳、煤油等多种有机溶剂；也溶于碱溶液、氢溴酸和溴化物等溶液。
液溴的化学性质很活泼，与氯气相似，但是稍弱，溴化物中的溴离子可以用游离态的氯来驱出；它是一种强氧化剂，遇砷、锑放出火花而化合；与氢的亲和力甚强；与有机物混合可引起燃烧；在有水存在时溴单质能把二氧化硫氧化为硫酸并生成溴化氢；在碱性介质中氨和尿素等氮化物被氧化而产生氮气；在气相中溴单质将氨氧化为氮气并产生白烟（溴化铵），生产上常以此检查设备和管道是否漏溴；溴在有次溴酸存在的情况下比较稳定；能与橡胶反应而使橡胶老化、龟裂，橡胶常用的是聚化学式Br2 密度 3.119 g/cm3分子量159.832 颜色深红棕色熔点-7.2 溶解度 4.162.3.2 筒体、封头的选材根据液溴的物性和设计温度在-30℃—45℃之间、设计压力为 1.76MPa，由于液溴具有强腐蚀性，采用内衬四氟乙烯的方式进行防腐处理。
因此，纯粹从技术角度考虑，20R和16MnR都可行。
但从经济角度来说，20R价格便宜，比较适合。
因此选用20R钢板作为制造筒体、封头的材料。
20R\20G是以前的工艺标准是：GB6654、GB713-86；Q245R是现在的新牌号，标准是：GB713-2008二者其实是一样的材质，仅仅是名称不一样。
2.3.3 筒体、封头的结构筒体结构设计为圆筒形。
作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，因此这类容器应用最广。
封头又称端盖，按其形状又分为凸形封头、锥形封头和平板形封头3类。
其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头和球冠形封头。
锥形封头分为无折边与折边两种。
平板封头根据它与筒体连接方式不同也有多种结构[2]。
从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。
但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。
平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。
从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。
因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。
第三章 设计计算3.1 筒体的计算已知的工艺参数为： 公称直径：Di=2200mm 设计压力：Pc=1.76MPa选用20R ，工作温度-30℃—45℃，查《钢板许用应力表》得at MP 133][=σ焊接接头采用V 坡口双面焊接,采用全部无损检测,其焊接接头系数由焊接接头系数表查得φ=1.00。
估计钢板厚度在8~25之间，所以钢板负偏差由《钢板厚度负偏差表》查得C1=0.8 mm ；液溴为强腐蚀性，采用内衬四氟乙烯方法，内部腐蚀忽略不计，腐蚀裕量由(壳体、封头腐蚀裕量表)查得C2=1mm 。
液溴储罐是内压薄壁容器，按公式计算筒体的设计厚度为：. 11.17][2d =+-⨯=C PD P etI e ϕσδ根据钢板的厚度规格，查《钢板的常用厚度表》，圆整为δn=18mm3.2 封头的计算采用标准椭圆形封头a:b=2:1，各参数与筒体相同。
封头的设计厚度：.98.16][22d =+-⨯=C PD P et I e ϕσδ根据钢板的厚度规格，查《钢板的常用厚度表》，圆整为δn=18mm ，可见和筒体等厚。
查标准《椭圆形封头》JB/T4737-95，得下表：表3-1 椭圆封头各项参数公称直径DN/mm 曲面高度h1/mm 直边高度h2/mm 厚度/mm内表面积A/m2 容积V/m3 质量m/kg 2200 600 40 18 6.5453 4.9905 911.313.3 水压试验及强度校核先按公式确定水压试验时的压力P t 为：[][]e1.25 1.25 1.762.2a t t P P MP σσ==⨯=MPa P P tct 2.276.125.1][][25.1=⨯==σσ水压试验时的应力为5.1612e ==ϕδδσEI I I D P 查表得厚度为16mm 的16MnR 钢板的钢材屈服极限a s MP 235=σ故在常温水压试验时的许用应力为：as MP 2.1692358.09.09.0=⨯⨯=ϕσ故s t ϕσσ9.0< 因此筒体满足水压试验时的强度要求第四章附件的选择及计算4.1 法兰的选择4.1.1 法兰类型的选择法兰连接结构是一个组合件，是由一对法兰、若干螺栓、螺母和一个垫片组成。
法兰密封的原理是：法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于压紧面之间的垫片压紧。
法兰按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。
压力容器用法兰为整体法兰[3]。
下表为两种法兰的参数。
表4-1 平焊法兰和对焊法兰标准分类适用压力/MPa 适用温度/℃适用直径/mm平焊法兰甲型0.25~1.6 -20~300 300~2000 乙型0.25~4.0 -20~350 300~3000长颈对焊法兰0.6~6.4 -20~45 300~3000 由于储罐的设计压力为1.76MPa，公称直径为2200mm。
所以选用法兰的公称压力PN为2.5MPa。
根据上表，甲型平焊法兰的适用压力和适用直径不符合，而，查找乙型平焊法兰标准NB/T 47022-2012，公称压力PN为2.5MPa的适用直径没有达到2200mm，所以，选用长颈对焊法兰。
4.1.2 法兰密封面的选择法兰连接的密封性能与密封面形式有直接关系，所以要合理选择密封面的形状。
下表为各种密封面比较表4-2 密封面比较·优点缺点适用范围平面形结构简单，加工方便，便于防腐衬里不易压紧，密封性差PN<2.5MPa，介质无毒凹凸面压力较高场合/ DN≤800，PN≤6.4MPa榫槽面良好密封性结构制造复杂，更换困难/其他适合压力较高不易加工/根据上表，由于介质有腐蚀性且公称直径和公称压力较高，因此榫槽面作为密封面。
4.1.3 垫片、螺栓的选择垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力是形成密封的必要条件。