1、第六章 化工設(shè)備設(shè)計概述一、容器的結(jié)構(gòu)與分類四、容器機械設(shè)計的基本要求二、容器零部件的標準化三、壓力容器的安全監(jiān)察1一、容器的結(jié)構(gòu)與分類圖6-1 壓力容器的總體結(jié)構(gòu)1法蘭；2支座；3封頭拼接焊縫；4封頭；5環(huán)焊縫；6補強圈；7人孔；8縱焊縫；9筒體；10壓力表；11安全閥；12液面計2一、容器的結(jié)構(gòu)與分類1. 按容器的作用原理 反應(yīng)設(shè)備 主要是用來完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備。如：反應(yīng)器、發(fā)生器、反應(yīng)釜、聚合釜、高壓釜、分解塔、合成塔、變換爐等。 換熱設(shè)備主要是用來完成介質(zhì)的熱量交換的設(shè)備。如：熱交換器、加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、廢熱鍋爐等。 分離設(shè)備主要是用來完成介質(zhì)的流體壓力平衡和

2、氣體凈化分離等的設(shè)備。如：分離器、過濾器、緩沖器、洗滌器、吸收塔、干燥塔等。 貯運設(shè)備主要是用來盛裝生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣體等。如：各種貯罐、貯槽、高位槽、計量槽、槽車等。3一、容器的結(jié)構(gòu)與分類2. 按容器形狀分類 方形和矩形容器由平板焊成，制造簡單，但承壓能力差，只用作小型常壓貯槽。 球形客器由數(shù)塊弓形板拼焊而成，承壓能力好，但由于安裝內(nèi)件不便和制造稍難，一般多用作貯罐。 圓筒形容器由圓柱形簡體和各種回轉(zhuǎn)形成型封頭(半球形、橢球形、碟形、圓錐形)或平板封頭所組成。作為容器主體的圓柱形筒體，制造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，因此這類容器應(yīng)用最廣。4 3. 按承壓性質(zhì)和能力

3、分類 一、容器的結(jié)構(gòu)與分類5一、容器的結(jié)構(gòu)與分類4. 按壁溫分類 常溫容器指壁溫高于-20至200條件下工作的容器； 高溫容器指壁溫達到材料蠕變溫度下工作的容器。對碳家鋼或低合金鋼容器，溫度超過420，合金鋼（如Cr-Mo鋼）超過450，奧氏體不銹鋼超過550，均屬高溫容器； 中溫容器指壁溫在常溫和高溫之間的容器； 低溫容器指壁溫低于-20條件下工作的容器。其中低于-20至 -40者為淺冷容器，低于-40者為深冷容器。6一、容器的結(jié)構(gòu)與分類5. 按結(jié)構(gòu)材料分類金屬容器：目前應(yīng)用最多的是低碳鋼和普通低合金鋼制的容器。在腐蝕嚴重或產(chǎn)品純度要求高的場合，使用不銹鋼、不銹復(fù)合鋼板或鋁、銀、鈷等制的容器

4、，在深冷操作中，可用銅或銅合金。而承壓不大的塔節(jié)或容器，可用鑄鐵。非金屬材料既可作容器的襯里，又可作獨立的構(gòu)件。常用的有硬聚氯乙烯、玻璃。鋼、不透性石墨、化工搪瓷、化工陶瓷以及磚、板、花崗巖、橡膠襯里等。 7一、容器的結(jié)構(gòu)與分類6. 按綜合安全管理分類壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-99版，根據(jù)容器壓力的高低、介質(zhì)的危害程度以及在使用中的重要性，將壓力容器分為以下三類：A.三類容器。符合下列情況之一者為三類容器：(1)高壓容器；(2)中壓容器(毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))；(3)中壓貯存容器(易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且設(shè)計壓力與容積之積pV 10MPam3)；(4)中壓反應(yīng)容器(易燃或毒性程

5、度為中度危害介質(zhì)，且pV 0.5MPam3)；(5)低壓容器(毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV 0.2MPam3)；(6)高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；(7)中壓搪玻璃壓力容器；(8)使用強度級別較高(抗拉強度規(guī)定值下限540MPa)的材料制造的壓力容器；(9)移動式壓力容器，包括鐵路罐車（氣體、低溫液體或永久氣體運輸車）和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體等）；(10)球形貯罐(容積V 50m3)；(11)低溫液體貯存容器(V 5m3)。8一、容器的結(jié)構(gòu)與分類6. 按綜合安全管理分類 B. 二類容器。符合下列情況之一且不在第1款之內(nèi)者為二類容器：(1)中壓容器；(2)低壓容器(毒性程度為極

6、度和高度危害介質(zhì))；(3)低壓反應(yīng)容器和低壓貯存容器(易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì))；(4)低壓管殼式余熱鍋爐； (5)低壓搪玻璃壓力容器。C. 一類容器。低壓容器且不在第1、第2款之內(nèi)者。注：化學(xué)介質(zhì)毒性程度和易燃介質(zhì)的劃分可參照有關(guān)規(guī)定。9二、容器零部件的標準化1. 標準化的意義 就廣義而言，從產(chǎn)品的設(shè)計、制造、檢驗和維修等許多方面來看，標準化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段之一。實現(xiàn)標準化，有利于成批生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，從而提高產(chǎn)品的競爭能力。標準化為組織專業(yè)化生產(chǎn)提供了有利條件。有利于合理地利用國家資源，節(jié)省原材料，能夠有效地保障人民的安全與健康；采用國際性的標準

7、化，可以消除貿(mào)易障礙提高競爭能力，實現(xiàn)標準化可以增加零部件的互換性。有利于設(shè)計、制造、安裝和檢修，提高勞動生產(chǎn)率。我國有關(guān)部門已經(jīng)制定了一系列容器零部件的標準。例如封頭、法蘭、支座、人孔、手孔和視鏡等。10二、容器零部件的標準化2. 容器零部件標準化的基本參數(shù)容器零部件標準化的基本參數(shù)是公稱直徑DN和公稱壓力PN。 公稱直徑鋼板卷制的筒體和成形封頭來說，公稱直徑是指它們的內(nèi)徑；無縫鋼管做容器筒體時公稱直徑是指無縫鋼管的外徑。管子的公稱直徑既不是它的內(nèi)徑，也不是外徑，而是小于管子外徑的一個數(shù)值。只要管子的公稱直徑一定，外徑也就確定了。而管子的內(nèi)徑則根據(jù)壁厚的不同有多種尺寸，它們大都接近于管子的公

8、稱直徑?！狙a充】對于法蘭來說，它的公稱直徑是指與它相配的筒體或管子的公稱直徑。例如，公稱直徑為200mm的管法蘭，指的是聯(lián)接公稱直徑為200mm管子用的管法蘭。公稱直徑是1000mm的壓力容器法蘭，指的是公稱直徑為1000mm容器筒體和封頭用的法蘭。 公稱壓力容器及管道的操作壓力經(jīng)標準化以后的標準壓力稱為公稱壓力，以PN表示，單位MPa。11二、容器零部件的標準化300(350)400(450)500(550)600(650)700(750)8009001000(1100)1200(1300)1400(1500)1600(1700)1800(1900)2000(2100)2200(2300)2

9、4002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000卷制壓力容器公稱直徑系列159219273325377426無縫鋼管做筒體的公稱直徑系列12三、壓力容器的安全監(jiān)察1. 安全監(jiān)察的必要性應(yīng)用廣泛、特殊、事故率高、危害性大，一旦發(fā)生破壞會導(dǎo)致爆炸、介質(zhì)泄漏等災(zāi)難性事故，因此必須納為特種設(shè)備進行管理。2. 壓力容器相關(guān)的法規(guī)和標準法規(guī)性規(guī)定：具有強制性特種設(shè)備安全監(jiān)察條例2003年鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設(shè)施壓力容器安全技

10、術(shù)監(jiān)察規(guī)程1999最高工作壓力PW0.1MPa（表壓，不包括液柱靜壓力）內(nèi)直徑（非圓形截面則指斷面最大尺寸）Di 150mm，且容積V 0.025m3介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標準沸點的液體鋼制壓力容器GB1501998技術(shù)性標準、規(guī)定材料；零部件；產(chǎn)品型式、參數(shù)；有關(guān)化工與石油化工單元設(shè)備的標準13三、壓力容器的安全監(jiān)察3. 壓力容器法規(guī)、標準技術(shù)資料之間的相互關(guān)系14三、容器機械設(shè)計的基本要求1. 強度： 強度就是容器抵抗外力破壞的能力。2. 剛度： 剛度是指構(gòu)件抵抗外力使其發(fā)生變形的能力。3. 穩(wěn)定性：是指容器或構(gòu)件在外力作用下維持其原有形狀的能力。4. 耐久性：化工設(shè)備的耐久性是根據(jù)所要求的使用年限來決定的?；ぴO(shè)備的