毕业设计ppg萃取罐设计课程设计说明书.doc

新疆工程学院

课程设计说明书

题目名称： PPG萃取罐设计

专业

石油化工生产技术

班级

石化11—1（1）班

课程名称

化工机械设备基础

设计题目

PPG萃取罐设计

指导教师

薛风

起止时间

12.14—1．14

周数

四周

设计地点

南昌路校区
指导思想和目的：以已知设计资料，选定提升系统各部件，对其主要参数进行计算及选定，对有关部件进行安全性校验，对提升系统的运动学及动力力学进行计算，达到对提升系统进行合理的选型，并达到对所学知识的应用和实践能力得到了提高，增强工程意识和素养，培养独立分析和解决问题能力的目的
设计参数
计算压力：=0.4MPa计算温度：t=230.0C内径 ： =3200mm
材料 ： 16MnR板材 试验温度许用应力=170.00mm
设计温度许用应力=165.00MPa试验温度下屈服点=330.00MPa
钢板负偏差=0.00mm腐蚀裕量 =4.00mm焊接接头系数k=1.0
设计要求
1. 课题介绍
2. 布置强度计算
3. 强度计算和考虑结构设计
4. 检查强度计算结果
5. 完成CAD图
6. 完成设计说明书
7. 交设计说明书
8. 设计答辩

前言
机械原理课程是培养学生具有机械理论能力的技术基础课。
课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是我学习机械专业来第一次全面的自主进行机械设计能力的训练。在这个为期两周的过程里，我们有过紧张，有过茫然，有过喜悦，感受到了学习的艰辛，也收获到了学有所获的喜悦，回顾一下，我觉得进行机械原理课程设计的目的有如下几点：
通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械原理课程和其他先修课程的的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。
学习设计机械产品的一般方法，掌握机械设计的一般规律。
通过制定设计方案，合理选择传动机构，正确计算零件的工作能力，确定尺寸及掌握机械零件，再进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。
学习进行机械基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册等。
本次设计压力容器设计，容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管等组成。常低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计主要介绍液罐的筒体、封头的计算过程及低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业标准和国家标准，这样就使得设计有章可循，近而进行更合理的设计。

摘 要
本文扼要介绍了PPG萃取罐的特点及在工业中的广泛应用，详细介绍了PPG萃取罐的结构及强度设计计算、制造和检修维护。
参照GB150-1998及压力容器设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、安装、运输等要求；而强度计算的内容包括贮罐的材料选择，确定主要尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，使贮罐有足够的腐蚀裕度，从而设计结果达到最优化组合。
设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均达合格。
关键词：PPG萃取罐、结构设计、强度校核、开孔补强

设备设计主要技术指标
内筒
设计压力Mpa
0.004
设计温度
100
最高工作压力Mpa
0.004
工作温度

介质名称
水
设备主要材质

设备容积
30

夹套
设计压力Mpa
0.4
设计温度
230
最高工作压力Mpa
0.4
工作温度

介质名称
水蒸汽
设备主要材质

管口表
符号
公称压力
公称尺寸
法兰形式
密封面形式
用途
伸出长度
N1
PN1.6
DN80
SO
RF
PPG进口
见图
N2
PN1.6
DN40
SO
RF
热汽进口
见图
N3
PN1.6
DN50
SO
RF
纯水进口
见图
N4
PN1.6
DN80
SO
RF
PPG出水进口
见图
N5
PN1.6
DN50
SO
RF
蒸汽进口
见图
N6
PN1.6
DN50
SO
RF
冷凝水出口
见图
N7
PN1.6
DN100
SO
RF
排净口
见图
N8
PN1.6
DN50
SO
RF
呼吸阀接口
见图
N9
PN0.6
DN500
SO
RF
人孔口
见图
N10
PN1.6
DN50
SO
RF
LIT接口
见图
N11
PN1.6
40
SO
RF
TC接口
见图
N12
PN1.6
40
SO
RF
备用口
见图
M

搅拌机口

目 录
符号说明 1
1罐体及裙座壁厚设计 2
1.1内筒壁厚设计 2
1.3夹套壁厚设计 3
2强度校核 3
2.1内筒罐体与封头水压实验强度校核 3
2.2夹套水压实验强度校核 4
3支承座. 4
3.1内筒质量 4
3.2夹套质量 5
3.3附件质量 5
4人孔 5
4.1 人孔补强 5
5接管 5
5.1 PPG进口罐 6
5.2 2号蒸汽进口 6
5.3 3号纯水进口 6
5.4 PPG出口罐 6
5.5 5号蒸汽进口 7
5.6冷凝水进口 8
5.7排进口 8
5.8呼吸阀接口 8
5.9 LIT接口 8
5.10 TC接口 8
参考文献 12
总结 13

化工设备机械基础设计

符号说明

C1 钢板负偏差mm 焊接接头系数
P 设计压力Mpa 体积m3
Pw 工作压力 Mpa 密度g/cm3
圆筒材料在试验温度下的屈服强度Mpa 筒体设计厚度mm
圆筒材料在试验温度下的许用应力Mpa 轴向许用应力 MPa
容器元件材料在试验温度下的许用应力 Mpa 实验压力 MPa
筒体计算厚度 mm 设计温度下的许用应力 MPa
筒体有效厚度 mm
筒体名义厚度 mm
腐蚀裕量 mm
计算压力 Mpa

注：由于部分符号在计算过程之前或者计算过程之后进行了说明，此外在另行说明

1罐体及裙座壁厚设计
1.1内筒壁厚设计
贮罐内径 罐体（不包括封头）长度
见图表可知，本萃取罐选用16MnR制作罐体和封头
假设筒体名义厚度 附加裕量
则
筒体有效厚度
则

查图13-6 外压或轴向受压筒几何参数计算图 得系数A=0.0006
查图13-9 外压圆筒管子和球壳厚度计算图 得系数B=78 Mpa
则允许工作外压
因为 则可选用20mm厚16MnR钢制作筒体
1.2内筒封头设计
采用标准椭圆形封头设计底部
假设 附加裕量 则

查图13-9 得
则
因 则可用厚或厚16MnR钢
制作的标准椭圆形封头
内筒顶部采用平板封头 其厚度计算公式为
（100）
式中 K取0.25 取1.0
于是

最后采用圆整厚度为9mm的16MnR钢制作
1.3夹套壁厚设计
壁厚计算式
确定参数 （设计温度为230）
（双面焊焊接接头 100％无损检测）取腐蚀裕量
于是 mm
根据 取
则 复验
故取 所以选用厚度为6mm的16MnR钢做夹套材料
2强度校核
2.1内筒罐体与封头水压实验强度校核
根据式
式中

则
而
因为 所以水压试验强度足够
2.2夹套水压实验强度校核
根据式
式中

则
而
因 所以水压试验强度足够
3支承座.
粗略计算支承座负荷 贮罐总质量
3.1内筒质量

封头质量（公称直径3200mm
标准椭圆形封头JB/T4746-2002）

则
3.2夹套质量
由图可知夹套高度
选用U形夹套 可查图得（JB/T 4751-2002）
约取50Kg
3.3附件质量
人孔质量约为200，其它附件约为300，共500
贮罐总质量
=6881.47+1260.6+50+500=70622.07

根据公称直径340，选用B7型支承座
4人孔
根据罐设计温度，最高工作压力、材质、介质及使用要求等条件，选用公称压力为0.6的垂直吊盖带颈平焊法兰人孔（HG2153—1995），人孔公称直径选定为500。采用实槽面密封面和石棉橡胶板垫。
该垂直吊盖带颈平焊法兰人孔的标记为
人孔II （）500－1.6 HG 2.519－1995
4.1 人孔补强
人孔开孔补强采用补强圈结构，材质为16，根据JB／T4736－2002，确定补强
内径，外径，补强圈厚度为20
5接管
5.1 PPG进口罐
采用，无缝钢管，管的一端切成，伸入罐内少许，配
用突面带颈平焊管法兰
SO－RF80－1.6 HG20594
因为接管长度较短，用凸缘代替，所以不必补强了
5.2 2号蒸汽进口
采用无缝钢管，配用突面带颈平焊管法兰
SO－RF50－1.6 HG20594
不必用不强，用凸缘代替
5.3 3号纯水进口
采用，无缝钢管，配用突面带颈平焊管法兰
SO－RF50－1.6 HG20594
不必用不强，用凸缘代替
5.4 PPG出口罐
采用，无缝钢管，一端向下弯曲插入内筒，配用突面带颈平焊管法兰
SO－RF80－1.6 HG20594
① 内筒上的补强
接管计算厚度：
开口直径为：
已知筒体的名义厚度 ，计算厚度 ，
补强部分厚度 ，
接管有效补强宽度 ，
接管有效补强高度
需要补强的金属面积

则 补强满足
② 夹套上的补强
已知夹套名义厚度，计算厚度，补强部分厚度，接管有效补强高度
需补强金属面积

再考虑到焊缝金属截面积，补强可满足
5.5 5号蒸汽进口
采用无缝钢管，配用突面带颈平焊管法兰
SO－RF50－1.6 HG20594
夹套补强
接管计算厚度为：
开孔直径为
接管有效补强宽度
接管有效补强高度
需补强的金属面积
则 补强满足
5.6冷凝水进口
采用5号蒸汽进口管相同配置，相同补强
5.7排进口
SO－RF100－1.6 HG20594
补强计算
接管计算厚：
开孔直径为
接管有效补强宽度
接管有效补强高度
需补强金属面积

因
则另加补强
5.8呼吸阀接口
采用无缝钢管，配用突面带颈平焊管法兰
SO－RF50－1.6 HG20594 不需要补强（凸缘结构）
5.9 LIT接口
选用无缝光管，配用突面带颈平焊管法兰
SO－RF50－1.6 HG20594 不需要补强（凸缘结构）
5.10 TC接口
采用无缝光管，配用突面带颈平焊管法兰
SO－RF50－1.6 HG20594
补强计算 ①内筒补强
接管计算厚度
开孔直径为
接管有效补强宽度
接管有效补强高度
需补强金属面积

因 则补强满足
② 夹套补强
补强高度

因 则补强满足

每根支腿质量
总质量
8.8
14.3
19.2
25.4
30.6
36.1
顶板
0.6
0.8
0.9
1.0
1.2
1.4
底板
1.3
2.3
2.7
3.4
3.9
5.1
支柱
6.9
11.2
15.6
21.0
25.5
29.6
尺寸

参数
362
463
563
665
764
864
966
1067
1166
1266
1365
规格
M20
M22
孔径
24
26
垫板
厚度
一般取与圆筒厚度相等
长度
140

180
200
220
240
270
300
宽度
180
230
260
290
320
360
400
篮板
边长
160
190
200
220
230
250
270
底板
厚度
16
20
20
22
22
24
26
边长
103
120
130
140
150
165
180
焊缝长度
90
115
130
145
160
180
200
H
940
965
1180
1195
1310
1330
1450
角钢支柱
长度
924
945
1160
1173
1288
1306
1424
规格
63×63×8
80×80×10
90×90×10
100×100×12
110×110×12
125×125×12
140×140×12
支承最大高度
800
1000
1100
1200
容器最大总高
2880
3400
3920
4450
5000
支腿数量
3
4
适用公称直径
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
每根支腿允许载荷
6
8
10
13
12
14
16
19
22
24
28
支座号
1
2
3
4
5
6
参考文献
1. 《化工设备机械基础》第五版 刁与玮 王立业 编著 2003.3；
2. 《化工单元过程与设备设计》匡国柱 史启才 主编；
3.《化工设备机械基础》参考资料；
4.《钢制压力容器》GB150-1998；
5.《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局 1999年。

总结
“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”。学习了一学期的化工机械基础知识，好多知识都用在了这个时候。 在此期间提高了自己查阅文献的能力，在使用计算机期间，通过对平面布置图进行绘制，及对Microsoft Word等的使用，使自己的计算机水平得到了提高。在设计中，我们学到了许多课堂学不到的东西，这为以后的工作打下夯实的基础。
通过此次设计，我深刻认识到自己所学的浮浅，了解的局限。这次课程设计使我充分理解到化工原理课程的重要性和实用性，更特别的是对PPG萃取罐的结构全方面的了解和设计。对实际单元操作设计中所设计中所涉及的各方面要注意问题有所了解。通过这次对PPG萃取罐的设计，不仅让我将所学的知识应用到实际中，而且对知识也是一种巩固和提升充实。通过这次课程设计，使我获得了很多重要的知识，同时也提高了自己的实际动手和灵活运用知识的能力。也对团队合作的重要性有了更深刻的体会。
最后，感谢在此设计中给予我大力帮助并耐心指导的薛风老师从百忙中抽出大量时间来帮我解答各种问题。在这里，我向所有帮助过我的老师和同学表示我深深的谢意！

PPG萃取罐

内筒
设计压力Mpa
0.004
设计温度
100
最高工作压力Mpa
0.004
工作温度

介质名称
水
设备主要材质
16MNR
设备容积
30

夹套
设计压力Mpa
0.4
设计温度
230
最高工作压力Mpa
0.4
工作温度

介质名称
水蒸汽
设备主要材质
16MnR
管口表
符号
公称
压力
公称
尺寸
法兰
形式
密封面形式
用途
伸出长度
N1
PN1.6
DN80
SO
RF
PPG进口
见图
N2
PN1.6
DN40
SO
RF
水蒸汽进口
见图
N3
PN1.6
DN50
SO
RF
纯水进口
见图
N4
PN1.6
DN80
SO
RF
PPG出水口
见图
N5
PN1.6
DN50
SO
RF
蒸汽进口
见图
N6
PN1.6
DN50
SO
RF
冷凝水出口
见图
N7
PN1.6
DN100
SO
RF
排净口
见图
N8
PN1.6
DN50
SO
RF
呼吸阀接口
见图
N9
PN0.6
DN500
SO
RF
人孔口
见图
N10
PN1.6
DN50
SO
RF
LIT接口
见图
N11
PN1.6
40
SO
RF
TC接口
见图
N12
PN1.6
40
SO
RF
备用口
见图
M

搅拌机口

14

PPG萃取罐设计

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