过程设备储罐设计.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,过程设备设计,宁夏大学机械工程学院 贺华,1,本课程学习的内容,压力容器,总体结构,应力分析,材料,设计方法,设备设计,结构设计,强度计算,储存设备,换热设备,反应设备,塔,设,备,2,主要解决的问题,典型过程设备的结构分析,常用零部件的强度计算,标准和规范的应用,设计创新思想的建立,3,（,1,）教与学有机结合，多想多问。,（,2,）课后及时复习，答疑。,（,3,）学习过程中的问题及时和教师沟通、反馈，提出好的建议。,（,4,）按时交作业，及时纠正错误。,（,5,）成绩评定：平时成绩,(,包括作业和课堂提问）,20-30%,，期末考试,70-80%,学习基本要求及考核方式,4,炼油厂的设备,过程设备设计概述,5,过程,-,从原材料到产品要经历一系列物理的或化学的加工处理步骤，这些加工处理步骤称为过程。如化工、轻工、炼油、制药、橡胶、食品等。,过程工业,是加工制造,流程性材料产品,的现代国民经济的支柱产业之一。,成套过程装置,-,是由一系列的过程机器和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，再配以必要的控制仪表和设备，即能平稳连续地把以流体为主的各种流程性材料，让其在装置内部经历必要的物理化学过程，制造出人们需要的新的流程性材料产品。,过程装备,-,单元过程设备（如塔、换热器、反应器、储罐等）与单元过程机器（如压缩机、泵、分离机等）二者的统称为过程装备。,过程装备与控制工程的概念,6,过程设备和容器的概念,过程设备,-,用于传质、传热和化学反应等过程的装置,容器,-,设备外部壳体的总称,*,过程设备为过程的实现服务，因此过程设备的设计必须满足过程的要求，没有相应的设备，过程也无法实现。,*,设备,是静止的，没有相对运动的机构（有些静止设备上带有运动的传动装置，如夹套反应釜），如储存设备、换热设备、塔设备、反应设备等。,机器,有相对运动的机构，如泵、压缩机、离心机等。,7,过程设备设计的主要内容,本课程主要介绍储存设备、换热设备、塔设备、反应设备的一般设计方法，从设备工作时的受载情况出发，通过应力分析和强度计算，结合结构分析，并按相应设计标准和规范进行设备的零部件及整体的设计工作。,受载情况应力分析、强度计算结构分析零部件及整体设计,设计参数的选取,设计方法的确定,设计标准和规范的选用,教学中的实践环节及实践经验的积累,课程设计和毕业设计的作用,8,基本设计步骤：,工艺条件和使用条件,结构分析,设计标准和规范,应力分析及强度计算,零部件和总体结构设计,绘图、提出技术要求,9,1,、非标设备，功能原理多样化。,2,、机电一体化,-,过程工艺、设备、控制紧密结合。,3,、外壳一般为压力容器。,4,、过程设备设计的规范性和能动性。,过程设备的特点,发展方向,多功能、大型化、成套化、自动化,10,过程设备设计的基本要求,合理设计,-,安全 经济,过程设备设计的基本原则：在保证安全的前提下，尽可能做到经济。,11,强度,-,材料在载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力,韧性,-,材料对缺口或裂纹的敏感程度，即材料断裂前吸收变形能量的能力,耐腐蚀性（材料与介质相容）,刚度和抗失稳能力,-,构件在载荷作用下维持原有形状的能力,密封性能,功能要求,-,实现设备的预定功能（储存量、换热量、反应速率等），满足生产要求，提高生产效率和经济效益。,寿命要求,a,、安全可靠,b,、满足过程要求,12,生产效率高（单位生产能力高）、消耗系数低,单位生产能力,-,单位时间、单位设备容积（面积）处理的物料量或所得产品的数量。,消耗系数,-,生产单位重量或体积产品所消耗的资源（原材料、能量、燃料、水、电、蒸汽等）和人力。,结构合理、制造方便,便于安装和运输,操作简单、安全,-,易于操作，误操作或错误操作时可发出报警信号。,易于维护、修理,-,安全、正常地运转，维修周期长,便于控制,-,手动或自动检测装置，对工艺参数及时测量、报警和控制。,有害介质的泄漏、噪音、环境污染等,c,、综合经济性好,d,、易于操作、维护和控制,e,、优良的环境性能,13,过程设备设计的基本过程,需求分析和目标界定,总体结构分析,零部件结构设计,设计实施,14,决策过程,15,第,1,章 压力容器导言,16,压力容器总体结构,17,18,压力容器六大基本部件,筒体,封头,支座,开孔与接管,密封装置,安全附件,19,20,21,多层式,22,23,24,25,26,27,28,29,介质危害性,某种化学毒物引起有机体损伤的能力。,毒性大小：,化学物质引起实验动物某种毒性反应所需要的剂量。对于气态毒物，以空气中该物质的浓度表示。,对人体不会发生危害作用的最高浓度。,极度危害（,级）,最高容许质量浓度,0.1mg/m,3,高度危害（,级）,最高容许质量浓度,0.1,1.0mg/m,3,中度危害（,级）,最高容许质量浓度,1.0,10mg/m,3,轻度危害（,级）,最高容许质量浓度,10mg/m,3,毒性,最高允许质量浓度,Q235-A,或,Q235-B,钢板不得用于制造毒性程度为,极度或高度危害的压力容器,30,可燃气体或蒸气与空气混合物遇到 明火能够,发生爆炸的浓度范围。,易燃性,可燃气体或蒸气与空气混合物遇到明火能够发生爆炸的可能性大小。,易燃性,爆炸浓度极限,爆炸下限小于,10%,，或爆炸上限和下限的差值,大于等于,20%,的介质。,如甲烷、乙烷、乙烯、氢气等。,易燃介质,*Q235-AF,不得用于制造易燃介质容器,Q235-A,不得用于制造液化石油气容器,31,a,、按压力等级分类,低压,(,代号,L),容器,0.1MPap1.6MPa,；,中压,(,代号,M),容器,1.6MPapl0.0MPa,；,高压,(,代号,H),容器,10MPap100MPa,；,超高压,(,代号,U),容器,p100MPa,。,b,、按承压方式分类,内压容器,-,容器内部压力大于外部压力,外压容器,-,容器外部压力大于内部压力,c,、按作用原理,换热容器（,E,）,-,主要用于实现介质的热量交换,反应容器（,R,）,-,主要用于完成介质的化学反应,分离容器（,S,）,-,主要用于对混合物料进行分离,贮运容器（,C,）,-,主要用于盛装物料，其中球罐（,B,）,压力容器分类,32,d,、按安装方式分类,固定式容器,-,有相对固定的安装、工作地点，工艺条件和操作人员也较为固定。,移动式容器,-,需经常搬运的容器,e,、按容器形状分类,方形或矩形容器,-,由平板焊制而成,球形容器,-,由数块球瓣拼焊而成,圆筒形容器,-,由圆柱形筒体和各种形状的成型封头组成,f,、按安全技术管理分类,（按综合因素，即压力高低、生产过程重要性、介质危险程度等）,一类容器,二类容器,三类容器,33,压力容器的,质量保证,可以理解为广义的、更严格的安全性，是为使容器在整个使用过程中能够安全运行，不发生事故，而采取的有计划的、系统的措施，是一种系统工程。,压力容器的质量保证,*,质量保证安全性,*,容器设计标准和规范必须依据质量保证系统的要求来制定,*,质量监督是达到质量保证的手段,34,压力容器用钢的基本要求,1,、设计,2,、材料,3,、制造和制造过程中的检验,4,、使用过程中的定期检验和监控,压力容器用钢的基本类型,压力容器材料的选用,质量保证的内容,35,36,满足标准和规范的基本要求,“,创造性”地使用标准和规范,了解标准和规范的变动情况，采用最新版本的标准和规范,压力容器标准和规范,37,不同规范设计,结果比较,38,2,、压力容器规范简介,(1),国外压力容器规范,ASME,锅炉与压力容器规范,第,篇,压力容器,第一分篇,压力容器,第二分篇,压力容器,另一规则,第三分篇,高压容器另一规则,第,篇,玻璃纤维增强塑料压力容器,第,篇,移动式容器建造和连续使用规则,39,（,2,）国内压力容器规范和标准,全国锅炉压力容器标准化技术委员会,法规体系结构,法规,行政规章,安全技术规范,标准,40,GB1501998,钢制压力容器,GB1511999,管壳式换热器,JB47321995,钢制压力容器,分析设计标准,JB/T 4735,钢制焊接常压容器,GB123371998,钢制球形储罐,JB47102000,钢制塔式容器,主要标准,安全技术规范,压力容器安全技术监察规程,超高压容器安全技术监察规程,41,