一、 绪论1、任务说明设计一个容积为703m 的液氯储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

2、液氯（2Cl ）的性质分子量 70.91黄绿色有刺激性气味的气体。

密度：相对密度(水=1)1.47；相对密度(空气=1)2.48；稳定性：稳定； 危险标记：6(有毒气体)；在工业上，液氯是一种很有用的化学物质。

氯可用于造纸、纺织工业的漂白；用作水和废水的消毒、杀菌剂；且可用于制造无机、有机氯化物，如：金属氯化物、氯溶剂、染料中间体、杀虫剂、合成橡胶、塑料等。

但由于液氯属高毒性，是一种强烈的刺激性气体。

它对人体、环境都有很强的危害，因此液氯的存储、运输都是一个值得深思的问题。

设计储存设备，首先必须满足各种给定的工艺要求，考虑存储介质的性质、容量、钢材的耗费量等等。

而且液化气体必须考虑它的膨胀性和压缩性，液化气体的体积会因温度的改变而变化，所以必须严格控制储罐的充装量（指装量系数与储罐实际容积和设计温度下介质的饱和液体密度的乘积）。

在总贮量小于5003m ，单罐容积小于1003m 时选用卧式贮罐比较经济。

二、设计参数的确定表1：设计参数表1、 设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的 1.05~1.1倍。

经过查 我们取设计压力为1.1 1.4327 1.576d P MPa =⨯=2、设计温度设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。

当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。

所以设计温度选择为50℃。

3、主要元件材料的选择筒体材料的选择：a 、 压力容器的选择：根据液氯的特性，查GB150-1998选择16MnR 。

16MnR 是压力容器专用钢，适用范围：用于介质具有一定腐蚀性,壁厚较大（8mm ≥）的压力容器。

50℃时的许用应力[]170t Mpa σ=,钢板标准GB6645。

b 、钢管材料的选择：根据JB/T4731,钢管的材料选用20钢，其许用应力[]133sa MPa σ=三、 压力容器结构设计1、 筒体和封头筒体的公称直径i D 有标准选择，而它的长度L 可以根据容积要求来决定。

根据公式 23704i D L m =π取 3.5i L D = 将3.5iLD =代入得： 2943i D mm =。

圆整后，3000mm i D ≈ 采用标准椭圆封头，查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径i DN=D =3000mm ，深度H 为790mm ，容积为3.81703m 。

根据 g 1.05V V V +=⨯筒封代入数据得：22 3.817070 1.054i D L +⨯=⨯π解得9.320mL ≈筒取=9300mm L 筒 93003.13000gLD== 在3~6之间 。

∴2365.7045m 4gV D Lπ==筒筒又3265.70452 3.81773.3385m V V +=+⨯=筒封所以计算容积为373.3385m ，工作容积为3(73.33850.9)66.0047m ⨯= （1）筒体的厚度计算：由中径公式2[]c itcp D p δσφ=-可得 a 、计算厚度： 1.576300013.9721701 1.576mm δ⨯==⨯⨯-，（钢板厚度负偏差10C =，腐蚀余量24C mm =，）b 、名义厚度：18n mm δ=。

c 、有效厚度：e n 12C -C 18414mm δδ=-=-=（2）椭圆的厚度计算：由封头厚度2[]0.5c itcP D P δδφ=- 可得 a 、计算厚度： 1.576300014.04217012 1.576mm δ⨯==⨯⨯-⨯（钢板厚度负偏差10C =，腐蚀余量24C mm =，）b 、名义厚度：18n mm δ=c 、有效厚度：e n 12C -C 18414mm δδ=-=-= 2、压力的确定计算a 、计算压力c P ： 1.5761.1MPa C P P==工作b 、液柱静压力: 1P =14709.81 3.00.04326M gh Pa ρ=⨯⨯= 1/0.04326/1.576 2.7%5%P P ==<,故液柱静压力可以忽略，即c P 1.576d P MPa ==c 、水压试验：[][]1.25 1.97T dt P P MPaσσ==其中：[]σ为元件在常温下的许用应力；[]tσ为元件在设计温度下的许用应力。

该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为 1.0φ=。

3、 接管的选择液氯储罐要开设液氯进口管、安全阀口、人孔、空气进口管、空气出口管、压力表接口、液位计接口、液氯出口管，并根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。

管口表接管代号公称尺寸公称压力连接尺寸标准连接面形式用途或名称a DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 液氯进口管b DN80 PN1.6MPa HG20592-1997 MFM 安全阀接口c DN500 PN1.6MPa HG/T21523-2005 MFM 人孔d DN65 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 空气进口管e DN65 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 空气出口管f DN25 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 压力表接口g DN25 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 液位计接口h DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 液氯出口管4、法兰的选择跟据管口公称直径选择相应的法兰，1.6MPa时选用带颈对焊榫槽法兰，主要参数如下：法兰尺寸表公称通径钢管外径连接尺寸法兰厚度C法兰颈法兰高度H B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螺纹ThNS H RB25 32 115 85 14 4 M12 16 46 2.6 6 4 40 65 76 185 145 18 4 M12 20 92 2.9 10 6 48 80 89 200 160 18 8 M16 20 110 3.2 10 6 50 500 530 715 650 33 20 M30×2 34 578 11 16 12 90 5、人孔的选择：根据HG／T 21523-2005 水平吊盖带颈平焊法兰人孔结构及选材如图：人孔的结构人孔的选型人孔的选材6、 液氯进出口管进口管管端成45°角可使液流集中，避免成滴水，对卧式容器插入深度为全高的32，插入液体中对减少液面形成泡沫及稳定液面等都有利。

7、液面计及安全阀选择本次设计采用磁性液位计，普通型，压力等级为1.6 Mpa 。

根据实际要求，选用液位计的中心距为2000 mm 。

标记 HG/T 21584-95 UZ 1.6M-2000-1.314 BF 321C 。

根据公称压力PN=1.6和适用介质，选择型号为A41H-16C 的安全阀。

注意：液位计接管、安全阀、空气进出口管、压力表接管高度均为150mm凹凸面8、垫片的选择参照HG/T 20592~20635-2009 钢制管法兰、垫片和紧固件，当压力等级≤1.6MPa且有剧毒介质时，选择缠绕垫片。

具体数据如下表a、垫片结构图为：b、尺寸表为A型和B型垫片尺寸(mm)公称通径DN 内环内径D1max缠绕垫内环厚度T1 内径D2 外径D3 厚度T25 34 43 572.5 1.865 73 95 10980 86 106 120500 521 549 575 3.2 2.4 8、螺栓的选择参照HG/T 20592~20635-2009 钢制管法兰、垫片和紧固件标准为HG20613-1997钢制管法兰紧固件9、鞍座选型 鞍座结构该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-A 。

估算鞍座的负荷： 储罐总质量12342m m m m m =+++1m ——筒体质量：331×3.14 3.09.314107.8510687.707m DL kg πδρ-==⨯⨯⨯⨯⨯⨯= 2m ——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知，21405.4m kg =3m ——充液质量：<ρρ水液氯，故2314701470 3.09.32 3.8170107807.595k 4m V V g πρ⎛⎫=•=⨯=⨯⨯⨯+⨯= ⎪⎝⎭液氯4m ——附件质量：人孔质量为225kg ，其他接管质量总和估100kg ，补强圈质量参见JB/T4736-2006为20.7Kg 即422510020.7345.7kg m =++=综上所述：12342687.70721405.4107807.595345.7111653.802kg m m m m m =+++=+⨯++=111653.8029.81094158.26G mg N ==⨯=, 每个鞍座承受的重量为547079.1305472GN KN ==由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为A,包角为120。

，有垫板的鞍座。

查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表鞍式支座结构尺寸（mm ）公称直径 DN 允许载荷QKN 鞍座高度h底板腹板2δ1l1b 1δ 3000785250218036016 10筋板垫板3l 2b 3b 3δ 弧长 4b 4δ e340316 41010349066012120螺栓配置鞍座质量kg每增高100mm 增加的质量kg间距2l 螺孔d 螺纹 孔长l 194028M246046234鞍座位置的确定通常取尺寸A 不超过0.2L 值，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。

由标准椭圆封头30002,790402()44i i D D mm H h ==-=-有h=H-故0.2(2)0.2(9300240)1876A L h mm ≤+=+⨯=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 m （2R i nm R δ+=）,即 3000150922n mR mm δ=+=0.50.51509754.5m A R mm ≤=⨯= ，取A=755mm综上有：A=755mm 。