液氯储罐课程设计
16M ³液氯储罐
课程设计说明书
课程设计任务书
16m ³液氯储罐设计
课程设计要求及原始数据（资料）
一、课程设计要求：
1、按照国家压力容器设计标准、规范进行设计，掌握过程设备设计的过程。 2、设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 3、工程图纸要求计算机绘图。 4、独立完成。 二、原始数据：
设计条件表 课程设计主要内容：
1、设备工艺设计 2、设备结构设计 3、设备强度计算
4、技术条件编制 5、绘制涉笔总装配图 6、编制设计说明书
学生应交的设计文件（论文）：
1、设计说明书一份
2、总装配图一张（折合A1图纸一张）
摘要
化学名称：液态氯
氯气的分子量为 70.91 ，黄绿色有刺激性气味的气体，并且为有毒气
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）。目前我国普遍采用常温压力贮罐一般有两种形式：球形贮罐和圆筒形贮罐。因为圆筒形贮罐加工制造安装简单，安装费用少， 但金属耗量大占地面积大， 所以在总贮量小于500m ，单罐容积小于100m 时选用卧式贮罐比较经济。
最后，根据本地地理位置和气候特征，用我们所学的《过程设备设计》课本上的知识，设计一个16m 3的液氯卧式储罐。
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第一章 设备的工艺设计
1.1 存储量
盛装液化气体的压力容器设计存储量
W =φV ρt
式中：W ——储存量，t ； φ——装量系数； V——压力容器容积；
ρt ——设计温度下的饱和溶液的密度，
m 3；
根据设计条件W =φV ρt =0. 9⨯16. 146⨯1. 307t =18. 9925t
1.2 设备的选型及轮廓尺寸
因为圆筒形贮罐加工制造安装简单，安装费用少， 但金属耗量大占地面积大， 所以在总贮量小于500m ，单罐容积小于100m 时选用卧式贮罐比较经济。 假设筒体的公称直径DN=1700mm 则筒体长度L =
=
V g -2V 封
3
3
D i 2=
1. 6-2⨯0. 6999
(1. 7) 2=6.436m
6.436/1.7=3.785(在3-6范围内)
圆整得:L =6. 5m
=6.5/1.7=3.834
V 计=π⨯0.852⨯6. 5+2⨯0. 669=16. 146m 2
所以，筒体的公称直径DN =1700mm , 长度L =6500mm
第二章 设备的机械设计
2.1 设计条件的确定
2.1.1 设计压力的确定
液氯储罐的工作温度-20℃—50℃，故由《压力容器介质手册》查的，在50℃温度下的绝对饱和蒸汽压为1.430MPa 。在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的1.05——1.10倍，所以
设计压力P=1.1×(1.430-0.1)=1.463MPa，水压试验时的压力P=1.25P=1.25×1.463=1.829MPa，根据《过程设备设计》，在容器设计选用零部件时，应选用设计压力相近且稍高一级的公称压力，故公称压力P n =2. 5MPa 2.1.2 设计温度的确定
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℃。
液化气体饱和蒸汽压及饱和液密度 温度
饱和蒸汽压MPa 氯
（绝压）
饱和液密 氯
Kg/m3
2.1.3设计条件表 项目 工作介质 工作压力 MPa 设计压力 MPa 工作温度 ℃ 设计温度 ℃ 公称容积(V 3g )m 计算容积(V 计)m 3 工作容积(V 工)m 3 装量系数f
介质密度（ 3 t ）t/m保温要求 其它要求
2.2 设备的结构设计-15 0.217
1511
内容 液氯 1.430 1.463 -20—45 50 16 16.146 14.53 0.9 1.307 无保温设施
10 30 0.486
0．843
1441
1377
备注
50 1.430
1307
2.2.1 筒体和封头的结构设计 1. 筒体
筒体的公称直径DN =1700mm , 长度L =6500mm 2. 封头
封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，且中低压容器经常采用的封头型式是标准椭圆形封头。故根据GB ／T25198－2010，可选用标准椭圆封头的公称直径DN ＝1700mm ，总深度H ＝450mm ，容积V ＝0.6999m 3。
椭圆形封头 2.2.2 接管的设计
由《化工工艺设计手册》查得常用介质流速推荐值：
液氯流速为0.8m/s，压缩空气的流速为12m/s,根据该数据设计个各接管尺寸：
（1）液氯进口管与法兰设计
取液氯进口管与筒体环焊缝距离为500mm ，入筒体的长度为1500mm 。要求DN=50,取管伸出筒外长度150mm 。选材20钢。
（2）液氯出口管与法兰设计
按照无补强要求：两管口中心线间距不得小于两孔直径之和的两倍，取间距为250mm 。 要求 DN=50,取管伸出筒外长度150mm 。距筒体底部的长度为200mm 。 液氨出口接管的PN 为2.5MPa 选用的材料为20钢。
（3）空气进口与空气出口设计
由实际要求得：空气进口的DN 为50mm, 空气出口的DN 为50mm
空气进口与空气出口间的距离为250 mm，外伸高度为150mm ，内伸高度为0； 同理可取等级压力为2.5MPa ，空气进口的材料选用20钢。
（4）安全阀接口管设计
安全阀接口管设计要求的公称通径为80mm, 接口管伸出筒体外均为150mm, 取等级压力2.5MPa, 选用材料20钢。
（5）压力表接管设计
根据设计要求得：选用的公称通经为DN20mm 压力表接管伸出筒体长度为158mm
压力表接管的等级压力为2.5MPa 选用的材料
（6）液位计接口的设计
根据设计要求得：选用的公称通经为DN20mm 压力表接管伸出筒体长度为150mm
压力表接管的等级压力为2.5MPa 选用的材料
（7）排污口接管设计
排污管入筒体的长度为0mm 。要求DN=50,取管伸出筒外长度100mm 。选材20钢。
2.2.3接管法兰设计
《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》HG-20660-2000得：液氯的毒性为高等危害，故采用带颈对焊法兰，密封面为凹凸面，带加强环的缠绕式垫片和专用级紧固件结合。
D g =50mm , P c =1. 432MPa ，查得最大允许工作压力为2.25MPa ， 查得20钢（50℃）P g =2. 5MPa
由HGT 20592-2009钢制法兰垫片紧固件表PN2,5带颈对焊钢制管法兰设计： （1）液氯进出口法兰设计 选用带颈对焊法兰（WN ），凹面密封面（ＦＭ），设计压力为2MPa, 取公称压力2.5MPa, 选材16MnR 。
（2）空气进出口法兰设计 选用带径对焊法兰（WN ），凹面密封面（ＦＭ），公称压力2.5MPa, 选材16MnR 。 （3）压力表接口法兰设计 选用带径对焊法兰（WN ），凹面密封面（ＦＭ），等级压力2.5MPa, 选材16MnR 。 （4）安全阀接管法兰设计 选用带径对焊法兰（WN ），凹面密封面（ＦＭ），等级压力2.5MPa, 选材16MnR 。 （5）液面计接管法兰设计
法兰的密封面形式凹面（FM ）法兰垫片采用柔性石星垫片采用16个螺栓16个垫圈，采用16MnR 。
各接管法兰尺寸查表HG/T 20592～20635-2009得：
法兰尺寸示意
2.2.4 人孔的结构设计 1. 密封面的选择
由于本次设计的介质是高度危害的，所以本次设计采用凹凸法兰密封面（MFM ）。 2. 人孔的设计
本次设计的储罐设计压力为1.463MPa ，根据HG /T 21514～21535-2005《钢制人孔和手孔》，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。
该人孔标记为：人孔MFM ⅢS -35CM (W.D-2222) A 500-2. 5 HG /T 21518-2005 人孔结构示意图