过程设备设计绪论压力容器导言

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,精品课程建设,过程设备设计,1,绪论,2,过程,-,从原材料到产品要经历一系列物理的或化学的加工处理步骤，这些加工处理步骤称为过程。如化工、轻工、炼油、制药、橡胶、食品等。过程工业是加工制造流程性材料产品的现代国民经济的支柱产业之一。,过程装备的概念,成套过程装置,-,是由一系列的过程机器和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，再配以必要的控制仪表和设备，即能平稳连续地把以流体为主的各种流程性材料，让其在装置内部经历必要的物理化学过程，制造出人们需要的新的流程性材料产品。,过程装备,-,单元过程设备（如塔、换热器、反应器、储罐等）与单元过程机器（如压缩机、泵、分离机等）二者的统称为过程装备。,3,过程设备和容器的概念,过程设备-,用于传质、传热和化学反应等过程的装置,容器-,设备外部壳体的总称,* 过程设备为过程的实现服务，因此过程设备的设计必须满足过程的要求，没有相应的设备，过程也无法实现。,*,设备,是静止的，没有相对运动的机构（有些静止设备上带有运动的传动装置，如夹套反应釜），如储存设备、换热设备、塔设备、反应设备等。,机器,有相对运动的机构，如泵、压缩机、离心机等,4,过程设备的应用,过程设备不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、冶 金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数是在压力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约有793台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅炉也属于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器，至于民用或工厂用的液化石油气瓶，更是到处可见。,5,过程设备设计的主要内容,本课程主要介绍流体储存设备、传热设备、塔设备、反应设备的一般设计方法，从设备工作时的受载情况出发，通过应力分析和强度计算，结合结构分析，并按相应设计标准和规范进行设备的零部件及整体的设计工作。,受载情况应力分析、强度计算结构分析零部件及整体设计,6,压力容器,总体结构,应力分析,材料,设计方法,设备设计,结构设计,强度计算,储存设备,换热设备,反应设备,塔,设,备,7,过程设备的特点,a、功能原理多种多样-,非标设备;,b、机电一体化-,过程工艺、设备、控制紧密结合;,c、外壳一般为压力容器;,d、,过程设备设计的规范性;,发展方向,多功能、大型化、成套化、自动化,8,过程设备的基本要求,a 、安全可靠,材料的强度高、韧性好;,材料与介质相容;(耐腐蚀性),结构有足够的刚度和抗失稳能力;,密封性能好。,9,b,、,满足过程要求功能要求;,实现设备的预定功能（储存量、换热量、反应速率等），满足生产要求，提高生产效率和经济效益。,寿命要求,c,、,综合经济性好 生产效率高;结构合理;易于运输、安装,d,、,操作简单、易于维护和控制简单操作; 可维护性; 便于控制,e,、,优良的环境性能,10,过程设备设计的基本过程,需求分析和目标界定,总体结构分析,零部件结构设计,设计实施,11,1.压力容器导言,1.1,压力容器总体结构,12,13,锅炉、换热器、加热炉,=,圆筒外壳,+,传热管束,核反应堆,=,圆筒安全壳,+,核反应零部件,塔器,=,圆筒外壳,+,传质元件（浮阀、填料等）,反应釜,=,圆筒夹套,+,搅拌器,压缩机、真空泵,=,圆筒气缸,+,活塞,透平机、泵,=,蜗壳,+,叶轮,过 程 装 备 = 受 压外 壳 + 功 能 内 件,14,1.1.1压力容器的组成,六大部件,筒体（Cylinder）;,封头(Formed head);,密封装置(Seal Units);,开孔与接管;,支座(support);,安全附件(Safe attachment),压力容器零部件的连接焊接、法兰连接和螺纹连接,15,16,17,18,1.2 压力容器的分类,1.2.1介质危害性,毒性,介质分为极度危害(L级)、高度危害(级)、中度危害(级)、轻,度危害(iv级)等四个级别。以每立方米的空气中含毒物的毫克数,来表示,单位是mgm3。一般划分标准为：,极度危害(I级) 最高容许质量浓度 0.1 mgm3；,高度危害(级) 最高容许质量浓度 0.11.mgm3；,中度危害(级) 最高容许质量浓度 1.010mgm3；,轻度危害(1V级) 最高容许质量浓度 10mgm3。,19,1.2.1介质危害性,易燃性,可燃气体或蒸气与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸的,浓度范围称爆炸浓度极限，爆炸时的最低浓度称为爆炸下限，,最高浓度称为爆炸上限。爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混,合物中的体积分数来表示.爆炸下限小于10，或爆炸上限和,下限之差值大于等于20的介质，一般称为易燃介质。,20,1.2.2 压力容器分类,按厚度分类,薄壁容器DO/Di1.2,厚壁容器DO/Di1.2,21,1.2.2 压力容器分类,按压力等级分类,按承压方式分类，压力容器可分为内压容器与外压容器。具体划分如下：,低压(代号Low)容器 0.1MPap1.6MPa；,中压(代号Middle)容器 1.6MPap10.0MPa；,高压(代号High)容器 10MPap100MPa；,超高压(代号Ultra)容器 p100MPa,外压容器中，当容器的内压力小于一个绝对大气压(约0.1MPa)时又称 为真空容器。,22,1.2.2 压力容器分类,按容器在生产中的作用分类,a反应压力容器(代号Reactor),b换热压力容器(代号,E,xchanger),c分离压力容器(代号,S,eparator),d储存压力容器(代号,C,ollector，其中球罐 代号,B,all,),23,1.2.2 压力容器分类,按安装方式分类,a固定式压力容器,b移动式压力容器,24,1.2.2 压力容器分类,压力容器安全技术监察规程采用既考虑容器,压力与容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及容,器品种的综合分类方法，将压力容器分为三类。,25,a.第三类压力容器,具有下列情况之一的，为第三类压力容器：,高压容器；,中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)；,中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPam3)；,中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pv乘积大于等于0.5MPam3)；,低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pv乘积大于等于0.2MPam3)；,26,高压、中压管壳式余热锅炉；,中压搪玻璃压力容器,；,使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器；,移动式压力容器，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车正液化气体运输(半挂)车、低温液体运输(半挂)车、永久气体运输(半挂)车和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)等；,球形储罐(容积大于等于50m3)；,低温液体储存容器(容积大于5m3)。,27,b第二类压力容器 下列情况之一的，为第二类压力容器：,中压容器；,低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)；,低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质)；,低压管壳式余热锅炉；,低压搪玻璃压力容器。,c第一类压力容器 除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。,28,1.3 压力容器规范标准,一.国外标准,ASME;JIS;BS;AD,；,二.国标,GB1501998,钢制压力容器;,GB1511998,管壳式换热器;,JB4732,钢制压力容器分析设计标准;,JB/T4735,钢制焊接常压容器;,GB1501998,钢制压力容器是设计、制造压力容 器的依据;,压力容器安全技术监察规程(容规)是政府对压力容器实施安全技术监督和管理的依据,属技术法规范畴。,29,