荆楚理工学院课程设计成果学院:_化工与药学院—班级:13级过程装备与控制工程2班学生姓名：黄超 ___________ 学号:2 _________设计地点（单位）__________ 化工实验楼A411 ___________________设计题目: 32t 浓硫酸储罐设计_______________________ 完成日期：年月日指导教师评语： ___________________________________________成绩（五级记分制）: ___________________教师签名: ____________________________荆楚理工学院课程设计任务书设计参数序号项目数值单位备注1名称浓硫酸储罐2用途浓硫酸储存3操作压力见附表MPa4操作温度［见附表C5公称容积（V g）:见附表m i6工作压力波动情况可不考虑7装量系数（①）0.98工作介质浓硫酸9使用地点荆门市，室外10安装与地基要求11其他要求进度要求1 ）技术特性指标:2）接管口参数:符号公称尺寸公称压力连接面形式用途或名称A 40 凸面进料口B 20 凸面放空口C 80 凸面出料口D 100 凸面排污口LG~2 20 凸面液位计口LT1~2 40 凸面自动液位计口M 450 凸面人孔第一天：根据课程设计任务书查阅相关资料。
第二天：根据设计任务和工艺要求，确定总体设计及计算。
第三天：进行强度计算。
第四天：进行零部件设计和选用。
第五天：绘制草图。
第六天：绘制绘制底图。
第七天：加粗、标注尺寸、编件号、管口号、填技术特性表、标题栏、明细表等。
第八、九天：整理计算说明书。
第十天：质疑，收说明书，收图。
教研室主任:指导教师：石腊梅2016年11 月18日目录第一章介质特性 (3)第二章设计参数的选择 (3)2.1 筒体材料的选择 (3)2.2 公称直径的确定 (3)2.3 设计压力 (3)2.4 设计温度 (4)2.5 焊接接头系数 (4)第三章设备的结构设计 (5)3.1 圆筒厚度的设计 (5)3.2 封头的设计 (5)3.2.1 封头厚度的设计 (5)3.2.2 封头的结构尺寸 (6)3.3 鞍座选型和结构设计 (6)3.3.1 鞍座选型 (6)3.3.2 鞍座位置的确定 (7)3.4 卧式储罐的附件及其应用 (8)3.4.1 接管和法兰 (9)3.4.2 垫片的选用 (10)3.4.3 螺栓（螺柱）的选择 (10)3.5 人孔的选择 (11)3.6 液位计的选择 (11)第四章容器强度的校核 (11)4.1 水压试验应力校核 (11)4.2. 筒体轴向弯矩计算 (11)4.2.1 圆筒中间截面上的轴向弯矩 (12)4.2.2 鞍座平面上的轴向弯矩 (12)4.3 筒体轴向应力计算及校核 (13)4.4. 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 (14)4.5. 封头切向剪应力计算 (14)4.6. 筒体的周向应力计算与校核 (14)4.7. 鞍座应力计算与校核 (16)4.7.1 腹板水平分力及强度校核 (16)4.8 地震引起的地脚螺栓应力 (18)4.8.1 倾覆力矩计算 (18)4.8.2 由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力 (18)4.8.3 由地震引起的地脚螺栓剪应力 (19)第五章开孔补强设计 (19)5.1 人孔补强 (19)5.1.1 补强设计方法判别 (19)5.1.2 有效补强范围 (20)5.13 有效补强面积 (20)5.1.4 补强面积 (21)第六章卧式储罐的焊接 (21)6.1 焊缝布置 (21)6.1.1 接头的分类及其选择 (21)6.1.2 焊缝的布置 (22)6.2 焊接方法 (22)6.3 焊接顺序 (23)6.3.1 焊前清理 (23)6.3.2 焊接过程和顺序 (23)6.3.3 焊后处理 (24)第七章设计心得体会 (25)第八章参考文献 (26)17 . 5 0. 9第一章介质特性浓硫酸，俗称坏水，化学分子式为H?SO?，是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。
坏水指质量分数大于或等于 70%勺硫酸溶液。
浓硫酸在浓度高时具有强氧化性，这是它与普通硫酸或 普通浓硫酸最大的区别之一。
同时它还具有脱水性， 强氧化性，强腐蚀性，难挥发性，酸性,吸水性等。
常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%,其密度为1.83g • cm-3,其物质的量浓度为 18.3mol • L-1。
98.3%时，熔点:10 C ;沸点:338 C 。
硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶 于水，能以任意比与水混溶。
浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该"酸入水,沿器壁，慢慢倒，不断搅”。
第二章设计参数的选择2.1筒体材料的选择根据GB150-2011表D.1并结合实际情况，选用筒体材料为碳素钢Q-235C (钢材标准为GB/T3274-2007 )。
Q-235C 适用范围规定如下：(1) 容器设计压力p w 1.6MPa ； (2) 钢板使用温度为0-300 °C ; (3) 用于壳体时，钢板厚度不大于40mm2.2公称直径的确定设筒体直径为D,筒体长度为L=2D,选用标准椭圆封头，则其体积可表示为V V 1 V 2DN2D 茗2D由此可求得D=2197mm 所以粗定D=2200mm2.3设计压力设计压力是指设定的容器顶部的最高压力， 与相应的设计温度一起作为设计载荷， 其值不得低于工作压力。
3液柱静压力：P gh 「83 10 9.8 2.2 0.0395MPa根据化学化工物性分析手册表3.6.5查饱和蒸汽压：Pc=0.0118Mpa工作压力.Pw P0P c0. 101 0. 0118 0. 1128 MPa设计压力：P 1. 1Pw 1. 1 0. 1128 0. 1241 MPa计算压力：p=0.1241+0.0395=0.1636Mpa2.4设计温度设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。
设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。
设计温度取50 C。
2.5焊接接头系数焊接接头系数是以焊接强度与母材强度之比值表示的。
它与焊缝位置焊接方法以及检验等因素有关。
JB4732标准中要求受压元件焊缝必须100%无损检测，取焊缝系数1.00。
设计参数总结如下表 2.1 :查GB150-2011中表D.1，可得：在设计温度50 C下，屈服极限强度, 235 MPat许用应力122MPa利用中径公式计算厚度:P c D2~~0.1636 22002~~1 ~~122 - 0. 16361.4761mmD n 2200mm选用标准椭圆形封头D i,型号代号为EHA贝U 2h i2，根据《过程设备设计》（郑津洋）中椭第三章设备的结构设计3.1圆筒厚度的设计查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为0.25mm, 而《过程设备设计》（郑津洋）中4.323知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取C1°。
查HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量C2不小于1mm本例取C2=2mm则筒体的设计厚度iG C2 1. 4761 0 2 3.4761mm圆整后，取名义厚度n 10mm筒体的有效厚度e n C1 Q 10 02 8mm3.2封头的设计3.2.1封头厚度的设计查JB/T 4746-2002 《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径D圆形封头计算中式4-46计算:PDt2 - 0.5P0. 1636 22002 1 122 - 0.5 0. 16361.4756 mm同上，取6=2mm C1 0封头的设计厚度dC1 C2 3. 4756 mmQ235-B。
1. 55v 1 2v 2 圆整后，取封头的名义厚度 n10mm有效厚度enC 1 C 28mm3.2.2封头的结构尺寸D i门2h H159055040 mm由2 H h，得4根据标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》 中表B.1 EHA ffi 圆形封头内表面积、容积，如下表3.13.3鞍座选型和结构设计3.3.1鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用17. 5 2 V i 2V 2 DL 20. 94L=4.2997m储罐总质量mE 2m 2讥gm1――筒体质量:表3.1 EHA 椭圆形圭寸头内表面积、容积2，有由标准椭圆封头0.2 L 2h故A 0.2L 2h )m)DL e 3.14 2.2 4.2997 0.008 7. 85 1031865.3 kgm2 ――单个封头的质量：查标准 JB/T25198-2010《压力容器封头》中表 C.2 EHA 椭圆形封头质量，可知，m 2 424.2 kgm 3-充液质量:mH 2SO 4V 1. 83 10317. 5 32025kgm 4附件质量: 人孔质量为 175kg ，其他接管质量总和估为486.3kg ，即m°-661.3kg综上所述，mm 2mm 35400kgG mg 35400 9 .8 346920N则每个鞍座承受的重量为173460N 由此查JB/T4712.1~4712.4-2007《容器支座》，选取重型，焊制为B I ,包角为120°,有垫板的鞍座。
查JB/T4712.1~4712.4-2007 表3设计鞍座结构尺寸如下表3.2 :表鞍式支座结构尺寸单3.3.2鞍座位置的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，而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/T4731《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。
D i0.2 (4299.7 2 40) 875.94mm鞍座的安装位置如图3.2所示:图3.2 鞍座的安装示意图此外，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/T 4731还规定当满足A W 0.2L时，最好使A W 0.5R a，即R a D ・1100 5 1105 mma2 2A 0. 5Ra 55 2. 5mm,取A=500mm综上有：A=500mm A为封头切线至封头焊缝间距离，L为筒体和两封头的总长）3.4卧式储罐的附件及其应用浓硫酸储罐应设置进料口、放空口、出料口、排污口、液位计口、自动液位计口、人孔。