第二章 容器設(shè)備的基本知識(shí)

1、第二章 化工容器設(shè)計(jì)概論,1. 容器的結(jié)構(gòu)與分類1.1 容器的結(jié)構(gòu),1.2 容器的分類A 按容器形狀分類 方形或矩形容器：由平板焊成，制造簡(jiǎn)便。但承壓能力差，只用作小型常壓儲(chǔ)槽。 球形容器：由數(shù)塊弓形板拼焊而成。承壓能力好，但制造困難，一般僅用作儲(chǔ)罐。 圓筒形容器：由圓柱形筒體和各種回轉(zhuǎn)形封頭組成。制造方便，且承壓能力強(qiáng)，應(yīng)用最廣。,1.2 容器的分類A 按容器形狀分類

2、 方形或矩形容器：由平板焊成，制造簡(jiǎn)便。但承壓能力差，只用作小型常壓儲(chǔ)槽。 球形容器：由數(shù)塊弓形板拼焊而成。承壓能力好，但制造困難，一般僅用作儲(chǔ)罐。 圓筒形容器：由圓柱形筒體和各種回轉(zhuǎn)形封頭組成。制造方便，且承壓能力強(qiáng)，應(yīng)用最廣。B 按承壓性質(zhì)分類 可分為內(nèi)壓容器和外壓容器兩類。當(dāng)容器內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外界壓力時(shí)為內(nèi)壓容器。反之則為外壓容器。 內(nèi)壓容器按設(shè)計(jì)壓力的高低又分可為： 常壓

3、容器 設(shè)計(jì)壓力＜0.1MPa 低壓容器 0.1MPa≤設(shè)計(jì)壓力為＜1.6MPa 中壓容器 1.6MPa≤設(shè)計(jì)壓力為＜10MPa 高壓容器 10MPa≤設(shè)計(jì)壓力為＜100MPa 超高壓容器 設(shè)計(jì)壓力≥100MPa,C 按使用場(chǎng)合分類 根據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中所起的作用，可分為 反應(yīng)容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)。如反應(yīng)鍋、聚合釜、合成塔等。 換熱

4、容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)的熱量交換。如加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等。 分離容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)流體壓力平衡和氣體凈化分離。如分餾塔、凈化塔、過(guò)濾器等。 儲(chǔ)存容器：主要用來(lái)盛裝生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣體等。如氣體儲(chǔ)罐。,C 按使用場(chǎng)合分類 根據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中所起的作用，可分為 反應(yīng)容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)。如反應(yīng)鍋、聚合釜、合成塔等。 換熱容器：主要用來(lái)完成

5、介質(zhì)的熱量交換。如加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等。 分離容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)流體壓力平衡和氣體凈化分離。如分餾塔、凈化塔、過(guò)濾器等。 儲(chǔ)存容器：主要用來(lái)盛裝生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣體等。如氣體儲(chǔ)罐。D 按結(jié)構(gòu)材料分類 從制造容器的材料來(lái)分： 金屬容器 廣泛應(yīng)用低碳鋼和低合金鋼制造；在腐蝕嚴(yán)重或產(chǎn)品純度要求 高的場(chǎng)合使用不銹鋼、不銹復(fù)合鋼板或鋁材等制造；深冷操作時(shí)可用銅或銅合金。

6、 非金屬容器 常用的有硬聚氯乙烯、玻璃鋼、不透性石墨、化工陶瓷等。也可在鋼制容器內(nèi)以非金屬材料或襯里或涂層。,C 按使用場(chǎng)合分類 根據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中所起的作用，可分為 反應(yīng)容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)。如反應(yīng)鍋、聚合釜、合成塔等。 換熱容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)的熱量交換。如加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等。 分離容器：主要用來(lái)完成介質(zhì)流體壓力平衡和氣體凈化分離。如分餾塔、

7、凈化塔、過(guò)濾器等。 儲(chǔ)存容器：主要用來(lái)盛裝生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣體等。如氣體儲(chǔ)罐。D 按結(jié)構(gòu)材料分類 從制造容器的材料來(lái)分： 金屬容器 廣泛應(yīng)用低碳鋼和低合金鋼制造；在腐蝕嚴(yán)重或產(chǎn)品純度要求 高的場(chǎng)合使用不銹鋼、不銹復(fù)合鋼板或鋁材等制造；深冷操作時(shí)可用銅或銅合金。 非金屬容器 常用的有硬聚氯乙烯、玻璃鋼、不透性石墨、化工陶瓷等。也可在鋼制容器內(nèi)以非金屬材料或襯里或涂層

8、。E 按容器壁溫分類 常溫容器 -20℃至200℃條件下工作的容器 高溫容器 420℃（合金鋼450℃、不銹鋼550℃）以上工作的容器 低溫容器 低于-20℃條件下工作的容器。其中壁溫在-20~ -40℃者為淺冷容器，低于-40℃為深冷容器。,F 按安全監(jiān)察分類為有利于安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，國(guó)家勞動(dòng)總局在《壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程》中根據(jù)受壓容器的壓力高低、介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過(guò)程中的

9、重要作用，將壓力容器分為三大類：,F 按安全監(jiān)察分類為有利于安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，國(guó)家勞動(dòng)總局在《壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程》中根據(jù)受壓容器的壓力高低、介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過(guò)程中的重要作用，將壓力容器分為三大類：一類容器：1）非易燃和無(wú)毒介質(zhì)的低壓容器；2）易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器。,F 按安全監(jiān)察分類為有利于安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，國(guó)家勞動(dòng)總局在《壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程》中根據(jù)受壓容器的壓力高低、介質(zhì)

10、的危害程度以及在生產(chǎn)過(guò)程中的重要作用，將壓力容器分為三大類：一類容器：1）非易燃和無(wú)毒介質(zhì)的低壓容器；2）易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器。二類容器：1）中壓容器；2）劇毒介質(zhì)的低壓容器；3）易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲(chǔ)存容器；4）內(nèi)徑小于1m的低壓廢熱鍋爐；5）低壓搪玻璃壓力容器。,F 按安全監(jiān)察分類為有利于安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，國(guó)家勞動(dòng)總局在《壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程》中根據(jù)受壓容器的壓力高低、介質(zhì)

11、的危害程度以及在生產(chǎn)過(guò)程中的重要作用，將壓力容器分為三大類：一類容器：1）非易燃和無(wú)毒介質(zhì)的低壓容器；2）易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器。二類容器：1）中壓容器；2）劇毒介質(zhì)的低壓容器；3）易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲(chǔ)存容器；4）內(nèi)徑小于1m的低壓廢熱鍋爐；5）低壓搪玻璃壓力容器。三類壓力容器：1）高壓、超高壓容器；2）劇毒介質(zhì)且pV≥0.2MPa·m3的低壓容器或劇毒介質(zhì)的中壓容器；3）

12、易燃或有毒介質(zhì)且pV≥0.5MPa·m3的中壓反應(yīng)容器，或pV≥10MPa·m3的中壓儲(chǔ)存容器；4）高壓、中壓廢熱鍋爐或內(nèi)徑大于1m的低壓廢熱鍋爐；5）中壓搪玻璃壓力容器6）移動(dòng)式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車、罐式集裝箱等。,1.3 我國(guó)壓力容器常用法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)1）《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》及其《實(shí)施細(xì)則》由國(guó)務(wù)院和勞動(dòng)人事部1982年頒布實(shí)施《特種設(shè)備安全檢察條例》由

13、國(guó)務(wù)委員2003年頒布實(shí)施，上述條例及實(shí)施細(xì)則廢止2）《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》由國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局1999年頒布2000年實(shí)施3）《鋼制壓力容器》GB150-1998 由原國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1998年頒布實(shí)施4）《鋼制化工容器制造技術(shù)條件》 GB20584-1998是針對(duì)石油、化學(xué)工業(yè)壓力容器制造所提出的技術(shù)條件,設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》勞動(dòng)部2004年版GB150-1998     

14、           《鋼制壓力容器》GB151-1999                《鋼制管殼式換熱器》JB4732-95                

15、;   《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JB/T4735-1997            《鋼制焊接常壓容器》JB/T4746-2002            《鋼制壓力容器用封頭》JB/T4710-2005      &#

16、160;     《鋼制塔式容器》JB/T4731-2005            《鋼制臥式容器》GB16749-1997              《壓力容器波形膨脹節(jié)》JB4700-1992   &

17、#160;             《壓力容器法蘭分類與技術(shù)條件》HG20580-1998             《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG20581-1998             《

18、鋼制化工容器材料選用規(guī)定》HG20582-1998             《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》HG20583-1998             《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》HG20584-1998       &#

19、160;     《鋼制化工容器制造技術(shù)條件》HG20652-1998             《塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》,設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)GB/T4334.5 -2000       《不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法》JB/T4711-2003       

20、;      《壓力容器涂敷與運(yùn)輸包裝》JB/T4709-2000             《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》JB/T4730-2005             《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》GB/T1804-2000 

21、60;          《未注公差尺寸的極限偏差》HG20660-200《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類》GB/T 3274-99《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱扎厚鋼板和鋼帶》GB/T 3625-1994       《換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管》GB 4237-1992     &#

22、160;   《不銹鋼熱扎鋼板》GB 6654-1996         《壓力容器用鋼板》GB/T 8163-1999       《輸送流體用無(wú)縫鋼管》GB/T 9948-1988       《石油裂化用無(wú)縫鋼管》GB 13296-1991   

23、     《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管》GB/T 14976-2002      《流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管》JB4726～4728-2000    《壓力容器用鍛件》,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件結(jié)構(gòu)的機(jī)

24、械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：1）強(qiáng)度 容器應(yīng)有抵抗外力破壞的能力，以保證安全生產(chǎn)。,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)

25、應(yīng)滿足如下要求：1）強(qiáng)度 容器應(yīng)有抵抗外力破壞的能力，以保證安全生產(chǎn)。2）剛度 零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運(yùn)輸或安裝過(guò)程中發(fā)生不允許的變形。,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：1）強(qiáng)度 容器應(yīng)有抵抗外力破壞的能力，以保證安全生產(chǎn)。2）剛度

26、 零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運(yùn)輸或安裝過(guò)程中發(fā)生不允許的變形。3）穩(wěn)定性 容器或其零部件在外力作用下應(yīng)有維持原有形狀的能力，以防止容器被壓癟或出現(xiàn)折皺。,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：1）強(qiáng)度 容器應(yīng)有抵抗外力破壞的能力，以保證安全生產(chǎn)。

27、2）剛度 零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運(yùn)輸或安裝過(guò)程中發(fā)生不允許的變形。3）穩(wěn)定性 容器或其零部件在外力作用下應(yīng)有維持原有形狀的能力，以防止容器被壓癟或出現(xiàn)折皺。4）耐久性 容器應(yīng)有一定的抵抗介質(zhì)及大氣腐蝕的能力，以保持一定的使用年限。,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件

28、結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：1）強(qiáng)度 容器應(yīng)有抵抗外力破壞的能力，以保證安全生產(chǎn)。2）剛度 零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運(yùn)輸或安裝過(guò)程中發(fā)生不允許的變形。3）穩(wěn)定性 容器或其零部件在外力作用下應(yīng)有維持原有形狀的能力，以防止容器被壓癟或出現(xiàn)折皺。4）耐久性 容器應(yīng)有一定的抵抗介質(zhì)及大氣腐蝕的能力，以保持一定的使用年限。5）氣密性 容器在承受壓力或處理有毒介質(zhì)時(shí)，應(yīng)有可靠的氣

29、密性，以提供良好的勞動(dòng)環(huán)境及維護(hù)正常操作。,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：1）強(qiáng)度 容器應(yīng)有抵抗外力破壞的能力，以保證安全生產(chǎn)。2）剛度 零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運(yùn)輸或安裝過(guò)程中發(fā)生不允許的變形。3）穩(wěn)定性 容器或其零部件在外力作用下

30、應(yīng)有維持原有形狀的能力，以防止容器被壓癟或出現(xiàn)折皺。4）耐久性 容器應(yīng)有一定的抵抗介質(zhì)及大氣腐蝕的能力，以保持一定的使用年限。5）氣密性 容器在承受壓力或處理有毒介質(zhì)時(shí)，應(yīng)有可靠的氣密性，以提供良好的勞動(dòng)環(huán)境及維護(hù)正常操作。6）其他 節(jié)約材料，便于制造，運(yùn)輸、安裝、操作、維修方便。,2 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器的工藝尺寸一般是根據(jù)工藝要求通過(guò)化工工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。工藝尺寸初步?jīng)Q定以后，就可進(jìn)行零部件

31、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。容器零部件結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：1）強(qiáng)度 容器應(yīng)有抵抗外力破壞的能力，以保證安全生產(chǎn)。2）剛度 零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運(yùn)輸或安裝過(guò)程中發(fā)生不允許的變形。3）穩(wěn)定性 容器或其零部件在外力作用下應(yīng)有維持原有形狀的能力，以防止容器被壓癟或出現(xiàn)折皺。4）耐久性 容器應(yīng)有一定的抵抗介質(zhì)及大氣腐蝕的能力，以保持一定的使用年限。5）氣密性 容器在承受壓力或處理有

32、毒介質(zhì)時(shí)，應(yīng)有可靠的氣密性，以提供良好的勞動(dòng)環(huán)境及維護(hù)正常操作。6）其他 節(jié)約材料，便于制造，運(yùn)輸、安裝、操作、維修方便。7）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括單位生產(chǎn)能力、消耗系數(shù)、設(shè)備價(jià)格、管理費(fèi)用和產(chǎn)品總成本。,3 容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化可以增加零部件的互換性，有利于設(shè)計(jì)、制造、安和檢修，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。對(duì)于圓筒體、封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計(jì)等容器零部件都有標(biāo)準(zhǔn)。容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)

33、有公稱直徑DN和公稱壓力PN,3 容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化可以增加零部件的互換性，有利于設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢修，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。對(duì)于圓筒體、封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計(jì)等容器零部件都有標(biāo)準(zhǔn)。容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)有公稱直徑DN和公稱壓力PN 公稱直徑：對(duì)于由鋼板卷制的筒體和成形封頭，公稱直徑就是指它們的內(nèi)徑； 對(duì)于管子而言，公稱直徑介于內(nèi)徑和外徑之間

34、。 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將工藝計(jì)算初步確定的設(shè)備內(nèi)徑調(diào)整到GB所規(guī)定的公稱直徑。 對(duì)于法蘭來(lái)說(shuō)，公稱直徑是指與它相配的筒體或管子的公稱直徑。,3 容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化可以增加零部件的互換性，有利于設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢修，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。對(duì)于圓筒體、封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計(jì)等容器零部件都有標(biāo)準(zhǔn)。容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)有公稱直徑DN和公稱壓力PN

35、公稱直徑：對(duì)于由鋼板卷制的筒體和成形封頭，公稱直徑就是指它們的內(nèi)徑； 對(duì)于管子而言，公稱直徑介于內(nèi)徑和外徑之間。 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將工藝計(jì)算初步確定的設(shè)備內(nèi)徑調(diào)整到GB所規(guī)定的公稱直徑。 對(duì)于法蘭來(lái)說(shuō)，公稱直徑是指與它相配的筒體或管子的公稱直徑。 公稱壓力：將壓力容器和管子等零部件所承受的壓力，分成若干個(gè)規(guī)定的壓力等級(jí)。這種規(guī)定