m3电镀污水处理器结构设计.doc

本科毕业论文 1m3电镀污水处理器结构设计 姓 名 学 院 专 业过程装备与控制工程 指导教师 完成日期 全日制本科生毕业设计（论文）承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）1m3电镀污水处理器结构设计 是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。 承诺人（签名）： 日 期： 1m3电镀污水处理器结构设计摘要据了解，我国的电镀工厂大约有一万多家，每年排放的电镀废水约40亿m2.含Cr（VI）废水是电镀行业的主要废水来源之一。Cr（VI）具有强毒性，是国际抗癌眼睛中心和美国毒理学组织公布的致癌物，具有明显的致癌作用，Cr（VI）化合物在自然界不能被微生物分解，具渗透前移性较强，对人体有强烈的致敏作用。因此，对含Cr（VI）电镀废水的妥善处理，是电镀行业中一个必须解决的环境问题。电镀行业是通用性强、使用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和工艺性生产技术。由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括镉、氰化物、铬酐等有毒有害化学品，在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣，已成为一个重污染行业。本次设计采用可以迅速将废水中金属离子完全去除的离子交换树脂，在常温下与废水中的金属离子迅速反应，生成水不溶性的絮状沉淀，从而达到去除金属离子的目的。离子交换法处理废水具有广阔的前景，近年来进展很快。近年来各种新型离子交换树脂和吸附树脂不断推陈出新，为国内离子交换树脂工业的发展奠定了基础并且起了巨大的推动作用。与此同时，国外的离子交换树脂也迅猛发展，据统计，美国离子交换树脂的用量正以每年5.8的速度增长，仅1998年就有1.32亿磅的离子交换树脂应用于水处理、金属回收、化工处理等领域。本设计中设备容量为1m3。废水的进水水量水质为：废水中含Cr2+ 浓度为，平均每小时排放量1.0 m3。综合考虑废水水质水量特点，决定通过离子交换法来处理废水，选用大孔弱酸性阳离子交换树脂116，去除废水中的Ni2+离子，使其发生离子交换反应，生成不溶于水的沉淀，从而达到分离有害离子的目的，以保证达到排放标准。关键词：电镀废水、镍、离子交换树脂 ARCHITECTURE DESIGN OF 1m3 ELECTROPLATING WASTEWATER PROCESSOR ABSTRACTIt is understood that the electroplating factories in China, there are about 10,000 enterprises, electroplating wastewater emissions from each year of about 4 billion m2. Cr (VI) waste-water is one of the major sources of waste water in electroplating industry. Cr (VI) with strong toxicity, international cancer eye Center and United States Organization the toxicology of carcinogens, with distinct carcinogenesis, Cr (VI) compounds in nature cannot be microbial decomposition, osmosis moves forward more, and have a strong allergenic effect to the human body. Therefore, on Cr (VI) proper disposal of electroplating waste water, is an environmental issues that must be addressed in the electroplating industry. Electroplating industry is a versatile, use widely important processing industries, cross-industry, cross-sector and technological production technology. Due to the plating industry uses a large amount of strong acid, strong base, heavy metal solution, including cadmium, cyanide, toxic and hazardous chemicals such as chromic anhydride, environmental pollution by emissions in the process and of waste water, waste gas, and waste residue risks to human health, has become a heavily polluting industries.This design can quickly complete removal of metal ions in wastewater by ion-exchange resin, at room temperature and metal ions in wastewater by rapid response, generate flocks of water insoluble, so as to achieve the purpose of the removal of metal ions. Ion-exchange method in wastewater has broad prospects, so fast in recent years. In recent years new types of ion exchange and adsorption resins constantly, laid the Foundation for development of ion-exchange resin industry in China and played a great role in promoting. Meanwhile, the rapid development of the ion exchange resins are also abroad, according to the statistics, United States ion exchange resin consumption is growing at an annual rate of 5.8%, 132 million pounds in 1998 alone the ion exchange resin is applied to water treatment, metal recovery, chemical processing and other fields.The devices in a design capacity of up to 1 m3. Water quantity and quality of waste water: wastewater containing Cr2+ ： concentrations of average emissions of 1.0 m3 per hour. Combination of wastewater characteristics of water quality and quantity, decides to handle wastewater by ion-exchange method, selection of 116 macroporous weak acid cation exchange resin, removal from waste water by Ni2+ ions, Ion Exchange reaction so that it generated precipitation that does not dissolve in water, so as to achieve the purpose of separating harmful ions to ensure meeting emissions standards.Keywords: electroplating wastewater , nickel, ion exchange resin 目录第一章 前 言111电镀废水的来源112电镀废水的危害1第二章 绪 论22.1电镀污水的特性22.2化工设备设计的基本要求2第三章 物料计算43.1 污水的物理化学处理43.1.1 萃取43.1.2 电解43.1.3 吸附43.1.4 离子交换法53.2 离子交换法的相关工艺及计算53.2.1 离子交换树脂的结构53.2.2 树脂的分类及性质63.2.3 离子交换反应原理73.2.4 离子交换操作过程73.2.5离子交换设备的分类及特点73.2.6电镀污水数据83.2.7树脂用量计算8第四章 设计计算94.1 设计数据94.2 材料及构件的选择94.2.1 材料的选择94.2.2 构件的选择94.3 设计计算内容114.3.1 筒体的设计114.3.2 封头的设计114.3.3 压力试验144.3.4 人孔的设计144.3.5容器载荷计算：184.3.6支座的设计184.3.7焊接接头设计：20第五章 鞍座的校核225.1 鞍式支座选用及配置225.2 支反力计算225.3 筒体轴向弯矩计算225.4 筒体轴向弯曲应力校核235.5 鞍座处筒体切向剪应力校核255.6 鞍座处筒体周向应力校核255.7 鞍座腹板强度校核26第六章设备检验27第七章 电镀废水处理技术的发展与展望28参 考 文 献致 谢附 录第一章 前 言电镀是利用化学或电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程，在工业上通用性强，使用面广，几乎所有的工业部门(如机械、机电、交通、电子、仪表、纺织、轻工等)都有电镀厂(车间)。但由于电镀厂分散而面广，镀件功能要求各异，镀种、镀液组分、操作方式及工艺条件等种类繁多，相应带入电镀废水中的污染物也就变得较为复杂，电镀废水水质成分不易控制，常见的铬、铜、镍、锌、锡、铅、镉及铁等各种重金属离子危害性更大，因此被列为当今全球三大污染工业之一。11电镀废水的来源一般的电镀生产工艺由前处理、电镀和后处理工艺三部分组成，每个工艺一定程度上都有废水产生，其中，电镀生产过程中的镀件漂洗废水是电镀废水的主要来源之一，约占车间废水排放量的80%以上，废水中大部分的污染物质是由镀件表面的附着液在漂洗时带入的;镀液过滤废水是指在镀液过滤过程中，滴漏的镀液以及在过滤前后冲洗过滤机、过滤介质或镀槽等的排放水;废镀液包括清理镀槽时排出的残液、老化报废的镀液、退镀液和受污染严重的废弃槽液等。这部分废液的浓度很高，如果直接排放，则环境污染更为严重。因管理不善产生的电镀车间“跑、冒、滴、漏”废水一般与冲刷设备、地坪等冲洗废水一并考虑处理;另外，化验用水主要包括电镀工艺分析和废水、废气检测等化验分析用水，其水量不大，但成分较复杂，一般排入电镀混合废水系统进行统一处理后排放1。 电镀废水成分复杂，除含氰废水和酸碱废水外，还含有铬、镍、镉等多种重金属，同时，废水中还含有相当数量的添加剂、光亮剂等有机化合物，例如各型表面活性剂、EDTA、柠檬酸、酒石酸、乙醇胺、乙二醇、硫脲、苯磺酸、香豆素及丁炔二醇等。这些物质进入环境，必定会对人类健康及生态环境产生严重的危害2。12电镀废水的危害电镀废水中的污染物较为复杂，水质成分不易控制，但总的来讲，可分为重金属离子废水、酸碱废水及含油脂类废水等，表现的成分却常常是同时含有多种污染物。其中有毒有害的物质有镉、铅、铬、镍、锡、锌、酸、碱、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表而活性剂及磷酸盐等3。电镀废水未经处理排放，对生态环境产生危害;酸碱废水会破坏水中微生物的生存环境，影响正常水源的酸碱度;含氰废水毒性很大，微量就能致人死人死亡;重金属离子属于致癌、致畸或致突变的剧毒物质，如果大量含有重金属离子的电镀废水不经处理直接排放，会通过食物链，在人体内富集而导致严重的健康问题，其中铬、镉和铜可导致肺癌;Cr()的毒性较镉次之，但人体若大量摄入能够引起急性中毒，长期摄入也能引起慢性中毒;镍和铅在人体内有蓄积作用，长期摄入会引起慢性中毒。镉、铬、铅及铝四种物质均为国家一类有害物质，铜、锌毒性相对较小，是国家二类有害物质。4氰化物是剧毒物质，最高允许排放质量浓度为03mg/L5，氰化物中毒治愈后，还可能发生神经系统后遗症。第二章 绪 论2.1电镀污水的特性水是自然资源的重要组成部分，是所有生物的结构组成和生命活动的主要物质基础。我们的生活离不开水，我们生活所依赖的环境也离不开水。因此水在自然环境中，对于人类生存来说有极其重要的意义。电镀是利用电化学的方法在固体表面电沉积一薄层金属、合金或金属与非金属粉末一起形成符合电沉积层的工艺过程。它是一种可改变材料表面特性的技术，通常应用于金属表面防护、装饰或实现其他特殊功能。由于电镀过程由于使用了大量强酸、碱、重金属溶液等毒有毒有害化学品，因而成为我国重污染性工业行业之一，而我国每年排出的电镀废水约有40亿m3。6电镀废水水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理以及用水方式等因素有关，其成分复杂，水质变化较大，其中所含的重金属离子和氰化物，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。因此在不断开拓新技术、新工艺的同时，着重致力于电镀污染的防治已成为必不可少的环节。电镀废水主要来源于电镀前处理除锈除油、电镀、出光及钝化后道水洗环节，各类镀件漂洗废水、地面冲洗废水、镀液过滤和废镀液、冲刷地坪和极板以及由于镀槽渗漏或操作管理不善而引起的“跑、冒、滴、漏”的各种槽液和废水，另外还有化验排放水和废水处理过程中自用水的排放7。电镀废水的危害 电镀的种类繁多，溶液的成分可分为重金属离子废水、酸碱废水及含油脂类废水等。但废水的成份常常是同时含有多种污染物。其中有毒有害的物质有镉、铬、镍、铅、氰化物、氟化物、铜、锌、锰、碱、酸、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表面活性剂及磷酸盐等8。这些污染物本身或其化合物在一定条件下对生物都具有一定的毒害性，甚至有些存在致癌的危险。比如铬、铜、镉可导致肺癌，镉还可以引起前列腺癌和骨痛病，镍和铅在人体内有蓄积作用，长期摄入会引起慢性中毒。氰化物是剧毒物质，急性氰化物中毒可抑制细胞呼吸，造成人体组织严重缺氧，继而因窒息死亡，而且氰化物中毒治愈后，还可能引发神经系统后遗症。92.2化工设备设计的基本要求工艺尺寸和工作条件是化工容器设备的设计依据。考虑到制造和安装检修要求，正确地选择化工设备各个元件的材料，进行较为全面的载荷分析和应力分析，选取合理的结构形式和确定安全可靠又经济合理的强度尺寸。化工设备及容器通常要求在严苛的操作条件下长期的连续工作。一旦一个容器或者设备的失效，甚至于小到一个零件的损坏，往往产生严重的停工，导致财产和人员的严重损失。所以，保证化工设备的长期安全运行，对于过程设备工业的生产及发展起到非常重要的作用。压力容器的设计要求石油、化学产业的生产过程非常复杂，设备生产工艺过程中任何设备出了事故都会影响产品质，或使生产无法继续进行甚至会危及设备和人身的安全。因此石油化工用压力容器一般需要满足以下几个方面的要求：1）保证完成工艺生产。工艺过程所需求的压力、温度和生产工艺所要求的规格和结构是压力容器一定要达到的。2）运行安全牢靠。化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧引起火灾，甚至发生爆炸等恶性事故压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力。3）使用寿命。化工物料对壳体结构材料的腐蚀，往往会使造成器器壁变薄甚至穿透。这是致使石油化工用压力容器使用寿命减短的主要原因，所以在设计过程中一定要考虑附加腐蚀裕量来达到使用年限的要求。4）方便制造、检验、安装、操作和维护。目的是：一、出于安全因素的考虑，由于简单的结构、方便制造以及探伤，使得能够保证质量。二、满足某些特殊的使用要求，例如，对于需要清洗和维修内部零件的容器，需设置必要的人孔或手孔；还有就是，这样做自然会带来经济上的利益并且可以降低容器的制造成本。5）经济性。压力容器的设计，要尽可能制造方便、重量轻、结构简单、节约贵重材料以达到降低制造费用和维护成本。第三章 物料计算3.1 污水的物理化学处理 物理化学法是指运用物理化学反应来出去废水中的有害物质，回收有用组分，并使污水净化的方法。其过程通常是把有害物质从一个相转移到另一个相，即传质过程。常用的物理化学处理法有萃取、电解、吸附、离子交换法等。物理化学处理方法通常用于从废水中回收某种特定物质或者工业污水有毒、有害、不易降解等情况。3.1.1 萃取污水萃取处理是指在污水中加入一种与水互不相溶但是能够很好的溶解污染物的熔剂（萃取剂），让其与污水充分混合，将污水中的大部分污染物转移到萃取剂中的一种方法。然后通过分离污水与萃取剂使污水达到净化目的，继而再利用或排放。再将萃取剂与其中的溶质分离，使萃取剂再利用，回收分离的污染物。萃取处理法一般用于处理浓度较高的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水。3.1.2 电解电解是指在溶液中通入直流电，使污水中的有害物质在电极上发生氧化还原反应而除毒性的方法。按污染物净化机理，电解法可分为：1) 电解氧化法2) 电解还原法3) 电解凝聚法4) 电解浮上法点解可以处理的物质：1) 各种离子状态的无机物，如CN- 、AsO2-、Cr6+、Cd2+、Pb2+、Hg2+等。2) 各种无机和有机耗氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等。3) 致病微生物。3.1.3 吸附吸附是指一种物质附着在另一种物质表面上的过程，一般发生在气液、气固、液固两相之间。在污水处理中吸附则是利用多孔性固体吸附剂的表面吸附污水中的一种或多种污染物，达到污水净化的过程。主要是用于低浓度工业废水的处理。吸附剂与吸附物质之间的作用力有：1）静电引力、2）分子引力（范德华力）、3）化学键力。由固体表面吸附力的不同，吸附可分三个基本类型分别为：离子交换吸附、物理吸附、化学吸附。3.1.4 离子交换法离子交换法是指借助离子交换剂中的离子和污水中的离子进行交换反应，从而达到出去污水中有害离子的目的的方法。与吸附相比较，离子交换法的特点在于：它主要吸附水中的离子，并与水中的离子进行等量交换。通过上述四种污水的处理方法的比较，再结合本次设计的目的与要求，最终决定采用离子交换法作为此次的设计方案。3.2 离子交换法的相关工艺及计算3.2.1 离子交换树脂的结构 无机离子交换剂，例如天然沸石和合成沸石离子交换剂 有机离子交换剂，例如磺化煤和合成离子交换树脂其中，离子交换树脂应用最广泛。离子交换树脂是一种由惰性骨架和功能基团构成的不溶于熔剂的高聚物电解质。惰性骨架是指一种具有三维网状交联结构的高分子聚合物，本身不参与交换反应，但有着重要的母体作用。功能基团是指一种固定在惰性骨架上的活性基团，决定树脂化学性质的重要组成部分。离子交换树脂的这种构型可简单表示为： R SO3 H 惰性骨架 惰性离子 反离子 功能基因3.2.2 树脂的分类及性质由于功能基团的成分及性质的不同，将离子交换树脂分为两大类：（1）含有酸性基团，能与溶液中的阳离子进行交换的阳离子交换树脂。（2）含有碱性基团，能与溶液中的阴离子进行交换的阴离子交换树脂。其它树脂，如含阴、阳两种官能团的两性树脂、氧化还原树脂、热再生树脂等。由合成树脂的骨架的不同分为六大类，分别是酚醛系、脲醛系、苯乙烯系、丙烯酸系、氯乙烯系、乙稀吡啶系等。由于不同的物理结构把树脂分为凝胶型和大孔型。如下图2.2.2所示，国内常用离子交换树脂的性能由上图可知，其中最符合本次设计内容的树脂是7583大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。所以本次设计采用这种树脂。3.2.3 离子交换反应原理离子交换反应是指固相离子交换树脂上的反离子和液相中的同性离子间发生离子互换反应。举一个阳离子交换树脂的例子，阳离子以RH表示，在水中能离解出H+，能与溶液中的阳离子（如Na+）发生交换反应。其中，“ ”表示树脂相。由上式可以看出，离子交换反应是等量进行的离子互换反应。并且该反应是可逆的。实际过程中我们可以利用该反应的可逆性达到树脂树脂回收再利用的目的。3.2.4 离子交换操作过程离子交换的操作方式可分为： 静态离子交换的操作方式 固定床 动态 半连续式移动床 活动床 连续式流化床把树脂与料液一起放入某容器内，使其在静态或者搅拌的状态下进行离子交换并且两相不发生相对移动，这样的方式称之为静态交换。这是一种间歇式交换，方法简单，但是效率较低。适合小容量处理的场合。树脂或者料液在流动状态下进行离子交换并且两相进行相对位移的方式称为动态交换。这是一种半连续或者连续式作业。综合设计要求，考虑到容量等各方面因素，选用比较适合的静态交换的方式作为此次设计的操作过程。3.2.5离子交换设备的分类及特点离子交换的设备有很多种，结构不一，设计各异。按照主体结构类型可分为罐型、塔型以及槽型。罐型离子交换设备一般是一种高径比不大的柱形容器。考虑到它的特性主要适用于中、小规模的操作。塔型离子交换设备的高径比较大，一般装有塔板并且将塔体内部分为若干室。主要特点是结构紧凑。槽型离子交换设备有方形和圆槽型，一般采用液流搅拌或者气流搅拌。其特点有结构简单操作方便，主要适用于大规模生产的连续串联操作。考虑到污水处理器的容量为1m3，故采用罐型离子交换设备的方案。3.2.6电镀污水数据设计一电镀污水处理器，选用大孔弱酸性阳离子交换树脂116，去除废水中的Ni2+离子。设计条件假设为：1) 含镍废水流量，Q 1m3/h2) 废水中Ni2+浓度，C0 200mg/L3) 树脂交换容量， 55g/L4) 树脂湿室密度， 0.65kg/L5) 操作周期，T 48h3.2.7树脂用量计算由物料平衡关系来确定树脂体积：其中，Cn为排出液中的Ni2+浓度，mg/L，Cn0则，实际所需树脂体积可取 故所需树脂用量所需树脂量为第四章 设计计算4.1 设计数据如下表4.1.1 设计数据序号项目数值单位备注1名称1m3电镀污水处理器结构设计2最大工作压力0.48MPa3工作温度404公称直径1000mm5容积1m38其他要求100%无损检测4.2 材料及构件的选择4.2.1 材料的选择考虑到本次设计的电镀污水处理器其中的介质是电镀污水和树脂，对温度和压力的要求不高，所以设计时采用常温常压容器。兼顾到该处理器的性能和成本，选用Q235B钢板作为制造筒体和封头的材料。4.2.2 构件的选择4.2.2.1 封头的选择从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小的多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来看：球形封头用材最少，比椭圆封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度，结构和制造方面综合考虑，采用椭圆封头最为合理。4.2.2 .2人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节，法兰，盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力，公称直径，工作温度以及人，手孔的结构和材料等诸多方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有很大的灵活性。在此，考虑到方便人员进出，故选用水平吊盖人孔，人孔筒节轴线水平安装。4.2.2 .3支座的选择容器支座有鞍式支座、裙座和支腿三种，用来支撑容器的重量。鞍式支座是应用较为广泛的一种卧式支座。从应力分析来看，理论上支座数目越多越好。但实际上，卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点过多时，各支撑平面的影响均会影响支座反力的分布，因而采用多支座不仅体现不出理论上的优越性反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利影响。所以一台卧式容器支座一般情况不宜多于两个。圆座一般对于大直径薄壁容器和真空操作的容器。支腿式支座在于容器壳壁连接处会造成严重的巨臂应力，故只适合用于小型容器（DN1600，L5000）。综上考虑在此选择轻型的鞍式支座。 4.2.2.4 法兰的选择法兰连接的主要优点是密封可靠，强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸，制造成本较高。压力容器的法兰分平焊法兰和对焊法兰。法兰设计的优化原则是：法兰设计应使各项应力分别接近许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到充分的发挥。设计法兰时，须注意：钢制管法兰、垫片、紧固件设计要参照规定来选择和设计。4.2.2.5 压力表的选择压力表是显示和控制压力容器和管道压力的仪表。选用时一定要考虑到量程、精度、介质性质和使用条件等因素。因此选用压力表有以下几点要求：（1） 所选用压力表必须与压力容器内的介质相适应。（2） 低压容器使用的压力表精度不应低于2.5级；中压及高压容器使用的压力表精度不应低于2.5级；中压及高压容器使用的压力表精度不应低于1.5级。（3） 压力表刻度极限值为最高工作压力的1.53.0倍，最好选用2倍。表盘直径不应小于100mm。4.2.2.6 进出料接管的选择容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进出料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87.材料为1Cr18Ni9Ti。接管壁厚的要求：接管的壁厚除了要考虑上述的要求，还要考虑焊接的方法、焊接参数、加工条件、焊接位置等制造上的因素及运输、安装中的刚度要求。一般情况下，壁厚不宜小于壳体壁厚的一半，否则，应采用厚壁管或是整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。不需另行补强的条件：当壳体上的考空满足下述全部要求时。可以不另行补强。设计压力小于或等于2.5 。两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。接管公称外径小于或等于89 接管的最小壁厚满足以下要求。管法兰的选择：根据平焊法兰使用的压力范围（PN2000mm时,直边高度为40mm。由于所设计的筒体公称直径DN=1000mm2000mm，所以直边高度为h=25mm。根据JB/T47462002钢制压力容器用封头的规定，以内径为基准的标准椭圆形封头形式代号为EHA，以外径为基准的椭圆形封头形式代号为EHB，这两种封头的内表面积、容积和质量分别列于表4.3.1、表4.3.2中：表4.3.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积（JB/T47462002）序号公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m2容积V/m3序号公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m2 容积V/m313001000.12110.00533429007659.48073.456723501130.16030.008035300079010.13293.817034001250.20490.011536310081510.80674.201544501380.25480.015937320084011.50214.611055001500.31030.021338330086512.21935.046365501630.37110.027739340089012.95815.508076001750.43470.035340350091513.71865.997286501880.50900.044241360094014.50086.514497002000.58610.054542370096515.30477.0605107502130.66860.066343380099016.13037.6364118002250.75660.0796443900101516.97758.2427128502380.84990.0946454000104017.84648.8802139002500.94870.1113464100106518.73709.5498149502631.05290.1300474200109019.649310.25231510002751.16250.1505484300111520.583210.98831611003001.39800.1980494400114021.538911.75881712003251.65520.2545504500116522.516212.56441813003501.93400.3208514600119023.515213.40601914003752.23460.3977524700121524.535914.28442015004002.55680.4860534800124025.578215.20032116004252.90070.5864544900126526.642216.15452217004503.26620.6999555000129027.728017.14792318004753.65350.8270565100131528.835318.18112419005004.06240.9687575200134029.964419.25502520005254.49301.1257585300136531.115220.37042621005655.04431.3508595400139032.287621.52812722005905.52291.5459605500141533.481722.72882823006156.02331.7588615600144034.697523.97332924006406.54531.9905625700146535.935025.26243025006657.08912.2417635800149037.194126.59693126006907.65452.5131645900151538.475027.97763227007158.24152.8055656000154039.777529.40533328007408.85033.1198表4.3.2 EHA椭圆形封头质量（JB/T47462002）/kg序号公称直径DN/mm封头名义壁厚n/mm2345681012141618202224262830321300 1.92.83.84.8 5.87.82350 2.53.75.06.3 7.610.334004.86.48.0 9.713.116.520.023.644505.97.910.012.016.220.424.829.255007.29.612.114.6 19.624.730.035.340.746.251.865508.611.514.417.423.429.535.741.948.354.861.4760010.113.517.020.427.534.641.849.256.764.271.9865011.715.719.723.8 31.940.248.557.065.674.483.2970013.518.122.727.336.646.155.765.475.385.295.31075015.420.625.831.141.752.563.474.485.6 96.8108.3 1180023.329.235.1 47.159.3 71.583.996.5109.2122.0135.0148.2161.4174.91285026.132.839.452.966.580.294.1 108.1122.3136.6 151.1165.8180.6195.51390029.236.544.058.974.189.3104.8 120.4136.1152.0168.1184.4200.8217.31495032.340.548.8 65.382.199.0116.1 133.3150.7168.3186.0203.9 222.0240.315100035.744.753.8 72.190.5109.1 127.9146.9166.0185.3204.8224.5 244.4264.416110053.764.686.5108.6130.9153.3176.0198.9221.9245.2 268.6292.2316.1340.1364.317120063.576.4102.2128.3154.6181.1207.8234.7 261.8289.1 316.6344.4372.3400.5428.918130089.2 119.3149.7180.3211.1 242.2273.4 304.9336.7 368.6400.8 433.2465.9498.7191400102.9137.7172.7208.0243.5279.2315.2 351.4387.9424.6461.5 498.7536.25 573.8201500117.7157.4197.4237.6278.1318.9359.9401.1442.7484.4526.5568.8611.4654.2211600133.4178.4223.7269.2315.0361.1407.5454.1501.1548.3595.7643.5 691.5739.8注：DN1700以上（至DN6000）的数据没有摘引。封头计算厚度：=PDi（2t-0.5Pc）=2.76mm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0.25mm。查标准HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表7-5知,不锈钢在轻微腐蚀情况下，腐蚀裕量 大于等于1。本例取 =1.5mm。封头的设计厚度n=+C1+C2=2.76+0.25+1.5=4.51mm圆整后，取名义厚度n=5mm筒体的有效厚度E=n- C1-C2=3mm又根据EHA椭圆形封头内表面积及容积查得：DN=1000mm时，总深度H=275mm，内表面积A=1.1625m2容积 。所以，封头设计为EHA10005-Q235B JB/T 4746-2002。4.3.3 压力试验所谓压力试验，就是用液体或气体作为工作介质，在容器内施加比它的设计压力还要高的试验压力，以检查容器在试验压力下是否有渗漏、明显的塑性变形以及其他缺陷。压力试验分为液压试验和气压试验两种，一般采用液压试验，而且普遍采用水为液压试验介质，故本次设计采用水压试验。根据GB150标准的规定，液压试验时 取设计实验温度为，查表有所以 而圆筒的应力 所以 查表（课本附录-压力容器材料的许用应力）得到 所以，厚度校核合格。4.3.4 人孔的设计4.3.4.1人孔位置和尺寸的设置人孔即检查孔。压力容器开设检查孔目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹，变形，腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零部件，一般设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。人孔有圆形和长圆两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出，因此，圆形人孔的公称直径规定为400600mm，所以按照HG/T 21514中5.0.1的规定，公称压力PN0.6、公称直径DN450、H1=220、A行盖轴耳、型材料、其中采用六角头螺栓非金属平垫（不带内包边的XB350石棉橡胶板）的回转盖板式法兰人孔，其标记符号为：人孔 b-8.8（NM-XB350）A 450-0.6H1=250 HG/T 21516-2005 表4.3.3 尺寸表 （mm）4.3.4.2 人孔补强的计算：(1) 圆筒开孔所需补强面积 式中：d-开孔直径，480mm。 -圆筒计算厚度，2.77mm。 -接管有效厚度，3.25mm。 -强制削弱系数，等于设计温度下接管材料的许用应力与壳体材料的许用应力之比，当比值大于1时，取=1。 于是(2) 有效补强范围内补强面积的计算 为壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积为接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积上式中： 外侧高度 人孔实际外伸200mm 取 内侧高度 人孔内伸0 取 所以： 由于，所以需要补强。则补强面积。查JB/T47362002补强圈厚度尺寸得：补强圈内径D=484mm，外径D2=760mm，接管公称直径补强厚度圆整后取得补强圈的设计如图（4）所示：4.3.5容器载荷计算：4.3.5.1容器自重：容器自重包括筒体质量、封头质量和以及各零部件的质量 容器自重4.3.5.2充液质量：储罐的总体积 充满电镀污水时时：由于电镀污水中金属离子含量较低，所以电镀污水的密度取3.0kg/m3计算充满离子交换树脂时：大孔弱酸性阳离子交换树脂116的湿视密度为0.65kg/L4.3.6支座的设计4.3.6.1鞍座的位置的设置：鞍式支座分为轻型(代号为A)和重型(代号为B)，对于一般直径在1000 mm以上的容器，选用轻型鞍座就可满足要求，鞍座与基础的安装形式有固定式（代号F）和滑动式（代号S）两种，一般为满足容器的热胀冷缩的位移要求，固定式和滑动式应配对使用。故设计中选用轻型鞍座，采用固定式和滑动式。在此选择轻型的鞍式双支座，一个S型，一个F型。具体结构和参数如下图4.3.4以及表4.3.5查表得时，允许载荷；而此设计储罐每个支座所需承受载荷为，符合条件，于是选取支座： JB/T4712.1-2007，支座A1000-F JB/T4712.1-2007，支座A1000-S表4.3.5支座尺寸 （mm）鞍座位置的选择一方面要考虑到利用封头的加强效应，另一方面又要考虑到不使壳体中因荷重引起的弯曲应力过大。由此，鞍座的位置按，并尽量使的条件来确定，其中a为鞍座中心线至圆筒端部的距离，L为圆筒长度（两封头切线间距离），为筒体内半径。取q 示意图如下：LBAaa4.3.7焊接接头设计： 容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝,熔合线和热影响区的总称，焊缝是焊接接头的主要部分。焊接接头的型式直接影响到焊接的质量与容器的安全。焊接接头的型式及焊接材料应在化工设备的装配图及零部件图中以适当的方式表示出来。4.3.7.1回转壳体的焊接结构设计： 回转壳体的拼接接头必须采用对接