工艺计算
处理量:600万吨/年 操作压力:1.8MPa 操作温度:130~137℃ 罐内停留时间:5min 要求电脱盐合格率>95% 脱后含盐量<3mg/L 罐体直径参考值:φ4000mm
工作周期:每年330天,每天24小时连续运行。
筒体、封头材料的选择
根据GB150-1998表4-1,选用筒体、封头材料为低合金钢Q345R(钢材标准为GB-6654)????185MPa。Q345R适用范围:用于介质含有少量硫化物,具有一定腐蚀性,壁厚较大(?8mm)的压力容器,取腐蚀余量C2?2mm,钢板负偏差C1=0.35mm。
表1-2 石油化工设备的腐蚀裕
t腐蚀程度 腐蚀速率 腐蚀裕量 极轻微腐蚀 ?0.05 0~1 轻微腐蚀 0.05~0.13 ?1~3 腐蚀 ?0.13~0.25 ?3~5 重腐蚀 ?0.25 ?6 焊缝系数?:根据《压力容器安全技术监察规程》规定,液化石油气储罐应视为第三类压力容器,筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝,且100%无损探伤,所以??1.0。
许用应力:假设钢板厚度在16~36mm之间,查表1-3,许用应力为153MPa。
表1-3 Q345R在16-36mm范围下的许用应力
Q345R 在下列温度(℃)下的许用应力(MPa) ?20 185 100 185 150 153 200 143 250 130
2.4.2 鞍座材料的选择
根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-A,其许用应力???sa?147MPa
2.4.3地脚螺栓的材料选择
地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235,Q235的许用应力???bt?147MPa
设备的结构设计
圆筒、封头厚度的设计
圆筒厚度的设计
计算压力Pc:
液柱静压力: P1=?gh?580?9.81?2?1.138?104Pa P1/P?1.138?104/2.16?106?0.527%?5%, 故液柱静压力可以忽略,即Pc?P?2.38MPa。
圆筒的厚度在16~36mm范围内,查GB150-1998中表4-1,可得:在设计温度55℃下,屈服极限强度?s?325MPa, 许用应力????185MPa利用中径公式,计算厚度: 。
t??PDi2????-Pct?1.8?4000?23.71mm
2?1.0?153?2.38查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知,钢板厚度负偏差为0.25mm,而有GB150-1998中3.5.5.1知,钢材的厚度负偏差取C1?0.35。
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,钢材的腐蚀裕量取C2=2,则筒体名义厚度?n???C2?23.71?2?25.71mm
圆整后,取名义厚度?n?26mm,筒体的有效厚度
?e??n?C1?C2?26?2?0.35?23.65mm
圆筒厚度的设计
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1,得公称直径
DN=Di=4000mm,选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA,根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算:
??PcDi2????-0.5Pct?1.8?4000?23.62mm
2?1.0?153?0.5?2.38同上,取C2?2mm,C1?0.35。则,封头的设计厚度
?n???C2?23.62?2?25.62mm,圆整后,名义厚度?n?26mm ,有效厚度
?e??n?C1?C2?26?2?0.35?23.65mm ,封头型记做 :
EHA 2000?15-Q345R JB/T4746。
筒体和封头的结构设计
封头的结构尺寸
由
D4000Di?40mm,得h?H?i?1040?查标准JB/T4746-2002?2,
442?H?h?《钢制压力容器用封头》中EHA椭圆形封头内表面积、容积,如下图3.1,表3-1所示:
图3.1椭圆形封头简图
表3-1 :EHA椭圆形封头内表面积、容积
公称直径DN /mm 4000 总深度H /mm 1040 内表面积A/m 17.8464 2容积V封m3/
8.8802 筒体的长度计算
?2?Di?L?2V封 ,充装系数为0.9,则:V?Di2?L?2V封,即可求得,44?70.15??42?L?2?8.8802,计算得L=10.42m,取L=10.42m。
4
V?鞍座选型和结构设计
鞍座选型
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m?m1?2m2?m3?m4
筒体质量:m1??DL?×??3.14?2?10.42?14?10-3?7.85?103?7191.6kg
m2——单个封头的质量:查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》EHA椭圆形封头质量,可知,m2?843.0kg
m3——充液质量:
???m3??液?V?1?103??10.42?22??2?1.1257??33975.8kg
4??m4——附件质量:人孔质量为686kg,法兰和紧固件质量1925.6kg,其他接管质量总和估为400kg,即m4?3707.6kg。
综上所述,m?m1?2m2?m3?m4?46561kg,则有:
G?mg?46561N?465.6KN,每个鞍座承受的重量为232.8KN。
由此查JB4712.1-2007容器支座,选取轻型,焊制为BI,包角为120,有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表3-2:
表3-2:鞍式支座结构尺寸
公称直径 DN 2000 300 250 1420 220 12 垫板 底板
。腹板 ?2 l3 b2 b3 10 330 190 260 8 2330 螺栓间距 b4 垫板 430 10 80 1260 24/40 160 允许载荷 Q/kN 鞍座高度 h ?4 e l1 b1 筋板 l2 ?3 弧长 螺孔/孔长 D/l 鞍座质量 Kg ?1 鞍座位置的确定
因为当外伸长度A=0.207L时,双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等,从而使上述两截面上保持等强度,考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷,面且支座截面处应力较为复杂,故常取支座处圆筒的弯矩略