目 录
前言································································2 第1章 设计参数的选择 1.1 设计要求与数据
1.1.1设计要求···············································2 1.1.2 设计数据···············································2 1.1.3 贮罐容积··············································2 1.2 设计温度····················································3 1.3 设计压力····················································3 1.4 主体设备和零部件材料选择····································3 第2章 设备的结构
2.1 罐体壁厚设计···············································3 2.2 封头壁厚设计···············································4 2.3 鞍座·······················································4 2.4 人孔·······················································5 2.5 人孔补强确定···············································6 2.6 法兰的选用·················································6 2.7 接口管·····················································6 2.8 主体设备尺寸和零部件尺寸····································7 2.9 设备总装配图···············································7
前言
卧式贮罐比立式贮罐易运输、设计合理、工艺先进、自动控制，符合GMP标准要求，古采用卧式贮罐。
第1章 设计参数的选择
1.1 设计要求与数据
1.1.1设计要求
（1）主体设备和零部件材料选择；
（2）主体设备尺寸和零部件尺寸计算及选择规格； （3）设备壁厚以及封头壁厚的计算和强度校核； （4）各种接管以及零部件的设计选型； （5）设备支座的的设计选型； （6）法兰的设计选型；
（7）设备开孔及开孔补强计算；
（8）设计图纸要求1号图纸一张，包括设备总装配图，至少画三个重要构件的局部图；技术特性表，接管表和总图材料明细表。要求比例适当，字体规范，图纸整洁。 1.1.2 设计数据
表1-1 设计数据
贮罐的容积=封头的容积+筒体的容积
由钢制筒体的容积、面积及质量表，可查得公称直径为2200㎜的筒体，1米高的容积为3.801m3，可得筒体的容积为：3.801×4=15.204m3；由JB/T4337
—95可查得公称直径为2200㎜，直边高度为50㎜的椭圆形封头的容积为
33mm1.58；可得贮罐的容积为：15.204+1.58×2=18.364
1.2 设计温度
由于在宜宾最高温度为42°C 左右，因此设计温度为42°C 。 1.3 设计压力
设计压力取最大压力的1.1倍，即2.5*1.1=2.75MPa
1.4 主体设备和零部件材料选择
（1）筒体和封头的材料选择
乙烯腐蚀性很小，贮罐可用普通低合金钢；大型化工容器采用普通低合金钢16MnR,制造，质量比用碳钢减轻1/3；而且根据GB150-1998表4-1，选用筒体和封头材料为低合金钢16MnR（钢材标准为GB6654）。 （2）鞍座的材料选择
根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-A。 （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[σ]bt=147MPa。 （4）零部件的材料选择
优质低碳钢的强度较低，但塑性好，焊接性能好。在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。优质中碳钢的强度较高、韧性较好，但焊接性能较差，不适宜做化工设备的壳体，但可作为换热设备管板，强度要求较高的螺栓、螺母等；所以零部件的材料用优质低碳钢。
第2章 设备的结构
2.1 罐体壁厚设计
根据前面所作的分析，可知本乙烯贮罐选用16MnR制作罐体和封头。
pDi
设计壁厚： δd=+c式中：p表示设计压力， t
2σϕ-p
p=2.75MPa(表压)；Di=2200㎜；[σ] =163MPa（钢板许用应力表）；
t
ϕ=1.0
（双面对接焊缝，100%探伤，焊接头系数
c（钢ϕ表）；C=C+C,其中1=0.8
1
2
板负偏差1表），C2=1㎜(低合金钢单面腐蚀)。数据代入上式可得：
2.75⨯2200
δd=+1+0.8=20.5㎜
2⨯163⨯1-2.75圆整后取δn=22㎜厚的16MnR钢板制作罐体。
c
2.2 封头的计算
虽然半球形封头质量轻，壁厚薄，但是制造难度大，一般中、低压小型设备都不宜采用。在相同受力条件下，碟形封头的壁厚比相同条件下的椭圆形封头要厚一些，并且蝶形封头的球面部分与过渡区连接处会产生局部高应力，受力没有椭圆形封头好；平板封头结构简单，制造方便，但只在压力不高、直径较小的容器中使用；标准椭圆形封头制造较容易，受力比碟形封头好，故本设计可采用标准椭圆形封头。
pDi
δd=+c1+c2
t
2σϕ-0.5p
式中：
δn，按下列公式计算; 设计壁厚
ϕ=1.0（钢板的最大宽度为3米，该贮罐的直径为2.2米，故封头需将
钢板焊后冲压）；其他符号同前面。
2.75⨯2200
δd=+1+0.8=20.4㎜
2⨯163⨯1-0.5⨯2.75
δn
考虑冲压减薄量，圆整后取 =22㎜厚的16MnR钢板制作封头。校核罐体与封头水压试验强度，根据下列公式：
σT=
PT(Di+δe) ≤0.9σs 2δeϕ
式中：pT=1.25p
[σ]=1.25p=2.5⨯1.25=3.125Mpa≈3.1Mpa , σt
δe =δn-c =22-1.8=20.2㎜,σs=325Mpa（钢板许用应力表）
3.1(2200+20.2)
≈170.36≤0.9σs=0.9×325=292.5Mpa
2⨯20.2⨯1
上式成立，所以水压试验满足强度要求。
σT=
2.3 鞍座
首先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4
式中：m1为罐体质量，㎏；m2为封头质量，㎏；m3为水质量，㎏；m4为附件质量，㎏。
（1）罐体总质量 m1
DN=2200㎜，δn=22㎜的筒节，每米质量为q1=1204㎏/m(钢制筒体的容积、面 积及质量表),故m1=q1L=1204×4=4816㎏ （2）封头质量m2
DN=2600㎜，δn=22㎜，直边高度h=50㎜（标准椭圆形封头的直边高度表）的椭圆形封头，其质量为q2=987㎏/m（普通低合金钢椭圆形封头的质量表），故
m2=2q2=2×987=1974㎏
（3）水的质量m3
由于乙烯密度小于水的密度，故可用水测试。水的密度在4℃时最大，为1000kg/m3
m3=αVγ,式中：α为装料系数，取0.7；V为贮罐容积，V=V对+V筒 =2×1.58＋
3.801×4=18.364m3；γ为水在4℃时的密度为1000㎏/m3。所以 m3=18.364×0.7×1000=12854.8㎏ （4）附件质量m4
人孔约重200㎏，其他接口管的总和按300㎏，故m4=500㎏ 设备总质量：m=m1+m2+m3+m4=1204+1974+12854.8+500=16532.8N Q=
mg16532.8⨯9.8
==81010.72N≈81.011KN 22
每个鞍座只承受约81.011KN负荷，所以选用轻型带垫板包角为120º的鞍座即： JB/T4712-92 鞍座A2200-F; JB/T4712-92 鞍座A2200-S。
2.4 人孔
根据贮罐 是在常温及最高工作压力为2.5Mpa的条件下工作，人孔标准应按公称压力为2.5Mpa的等级选取。但考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔，该人孔结构有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个
角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。
该人孔标记为：HG21524—95 人孔TG I V(A.G)450-2.5
2.5 人孔补强确定
同于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有DN=450mm的人孔需要补强。 由于筒体内经在以上，且考虑清洗、检修方便。本设计所选用的人孔筒节内径=450mm ，壁厚为10㎜.故补强圈尺寸为：补强圈内径D1=484㎜，外径D2=760㎜,补强圈的厚度按下式估算：
δn=
dδe450⨯(22-1.8)
=≈33㎜
760-484D2-D1
450⨯(22-1.8)dδe
==32.9㎜
760-484D2-D1
δ补=
考虑到罐体与人孔筒节均有一定的壁厚裕量，所以补强圈取32mm厚。
2.6 法兰的选用
由于压力容器的最大设计压力为2.5MPa，故可选用乙型平焊法兰或长颈对焊法兰，但该容器的接口法兰直径均为DN=2200mm，故用长颈对焊法兰。
2.7 接口管
本贮罐设有以下接口管： （1）乙烯进料管
采用φ18㎜×1.5㎜无缝钢管。管的一端切成45º，伸入贮罐内少许。配用具有凸面密封的长颈对焊管法兰，法兰标记：HG 20592 法兰WN15—2.5 RF Q235A.
根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另行补强，因此接管公称直径小于89mm，故不用补强。 （2）乙烯出料管
采用可拆的压出管φ14㎜×2㎜，将它用法兰固定在接口管φ18㎜×1.5㎜内。罐体的接口管法兰用HG 20592 法兰WN15—2.5RF Q235A 。与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与HG 20592 法压兰WN15—2.5 RF Q235A相同，但其内径为14mm（见总装图的局部放大图），乙烯出管的端部法兰（与液化乙烯输送管相连）采用HG 20592 法兰WN10—2.5 RF Q235A.这些小管都不必补强，压出管伸入贮罐2.5m。
（3）排污管
贮罐在右端最底部安设排污管，管子规格：φ18㎜×1.5㎜，管端焊有一与截止阀J41W—16相配的管法兰HG 20592 法兰WN15—2.5RF Q235A ，排污管与罐体连接处焊有一厚度为10mm的补强圈。 （4）液面计接管
本贮罐采用玻璃管液面计BIW PN2.5， L=1000mm，HG5—227—80两支。与液面计相配的接口管尺寸为φ14㎜×2㎜：，管法兰 HG 20592 法兰WN10—2.5RF Q235A 。
（5）放空管接口管
采用无缝钢管，采用φ14㎜×2㎜无缝钢，管法兰 HG 20592 法兰WN10—2.5 RF Q235A。 （6）安全阀接口管
安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用φ14㎜×2㎜的无缝钢管，管法兰 HG 20592 法兰WN10—2.5 RF Q235A。
2.9 设备总装配图
贮罐的总装配图示如大图所示，各零部件的名称、规格、尺寸、材料等见明细表。
参考文献
1、中华人民共和国国家标准.GB 150—1998钢制压力容器[S].北京：中国标准出版社，1998.
2、GB/9119-2000国标法兰 3、JB4712-1992鞍式支座 4、JB T4731-2005钢制卧式容器 5、GB_T700-2006碳素结构钢
6、谭蔚.化工设备设计基础（第二版）[M].天津：天津大学出版社，2007. 7、郑晓梅.化工制图[M].北京：化学工业出版社，2001.
目 录
前言································································2 第1章 设计参数的选择 1.1 设计要求与数据
1.1.1设计要求···············································2 1.1.2 设计数据···············································2 1.1.3 贮罐容积··············································2 1.2 设计温度····················································3 1.3 设计压力····················································3 1.4 主体设备和零部件材料选择····································3 第2章 设备的结构
2.1 罐体壁厚设计···············································3 2.2 封头壁厚设计···············································4 2.3 鞍座·······················································4 2.4 人孔·······················································5 2.5 人孔补强确定···············································6 2.6 法兰的选用·················································6 2.7 接口管·····················································6 2.8 主体设备尺寸和零部件尺寸····································7 2.9 设备总装配图···············································7
前言
卧式贮罐比立式贮罐易运输、设计合理、工艺先进、自动控制，符合GMP标准要求，古采用卧式贮罐。
第1章 设计参数的选择
1.1 设计要求与数据
1.1.1设计要求
（1）主体设备和零部件材料选择；
（2）主体设备尺寸和零部件尺寸计算及选择规格； （3）设备壁厚以及封头壁厚的计算和强度校核； （4）各种接管以及零部件的设计选型； （5）设备支座的的设计选型； （6）法兰的设计选型；
（7）设备开孔及开孔补强计算；
（8）设计图纸要求1号图纸一张，包括设备总装配图，至少画三个重要构件的局部图；技术特性表，接管表和总图材料明细表。要求比例适当，字体规范，图纸整洁。 1.1.2 设计数据
表1-1 设计数据
贮罐的容积=封头的容积+筒体的容积
由钢制筒体的容积、面积及质量表，可查得公称直径为2200㎜的筒体，1米高的容积为3.801m3，可得筒体的容积为：3.801×4=15.204m3；由JB/T4337
—95可查得公称直径为2200㎜，直边高度为50㎜的椭圆形封头的容积为
33mm1.58；可得贮罐的容积为：15.204+1.58×2=18.364
1.2 设计温度
由于在宜宾最高温度为42°C 左右，因此设计温度为42°C 。 1.3 设计压力
设计压力取最大压力的1.1倍，即2.5*1.1=2.75MPa
1.4 主体设备和零部件材料选择
（1）筒体和封头的材料选择
乙烯腐蚀性很小，贮罐可用普通低合金钢；大型化工容器采用普通低合金钢16MnR,制造，质量比用碳钢减轻1/3；而且根据GB150-1998表4-1，选用筒体和封头材料为低合金钢16MnR（钢材标准为GB6654）。 （2）鞍座的材料选择
根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-A。 （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[σ]bt=147MPa。 （4）零部件的材料选择
优质低碳钢的强度较低，但塑性好，焊接性能好。在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。优质中碳钢的强度较高、韧性较好，但焊接性能较差，不适宜做化工设备的壳体，但可作为换热设备管板，强度要求较高的螺栓、螺母等；所以零部件的材料用优质低碳钢。
第2章 设备的结构
2.1 罐体壁厚设计
根据前面所作的分析，可知本乙烯贮罐选用16MnR制作罐体和封头。
pDi
设计壁厚： δd=+c式中：p表示设计压力， t
2σϕ-p
p=2.75MPa(表压)；Di=2200㎜；[σ] =163MPa（钢板许用应力表）；
t
ϕ=1.0
（双面对接焊缝，100%探伤，焊接头系数
c（钢ϕ表）；C=C+C,其中1=0.8
1
2
板负偏差1表），C2=1㎜(低合金钢单面腐蚀)。数据代入上式可得：
2.75⨯2200
δd=+1+0.8=20.5㎜
2⨯163⨯1-2.75圆整后取δn=22㎜厚的16MnR钢板制作罐体。
c
2.2 封头的计算
虽然半球形封头质量轻，壁厚薄，但是制造难度大，一般中、低压小型设备都不宜采用。在相同受力条件下，碟形封头的壁厚比相同条件下的椭圆形封头要厚一些，并且蝶形封头的球面部分与过渡区连接处会产生局部高应力，受力没有椭圆形封头好；平板封头结构简单，制造方便，但只在压力不高、直径较小的容器中使用；标准椭圆形封头制造较容易，受力比碟形封头好，故本设计可采用标准椭圆形封头。
pDi
δd=+c1+c2
t
2σϕ-0.5p
式中：
δn，按下列公式计算; 设计壁厚
ϕ=1.0（钢板的最大宽度为3米，该贮罐的直径为2.2米，故封头需将
钢板焊后冲压）；其他符号同前面。
2.75⨯2200
δd=+1+0.8=20.4㎜
2⨯163⨯1-0.5⨯2.75
δn
考虑冲压减薄量，圆整后取 =22㎜厚的16MnR钢板制作封头。校核罐体与封头水压试验强度，根据下列公式：
σT=
PT(Di+δe) ≤0.9σs 2δeϕ
式中：pT=1.25p
[σ]=1.25p=2.5⨯1.25=3.125Mpa≈3.1Mpa , σt
δe =δn-c =22-1.8=20.2㎜,σs=325Mpa（钢板许用应力表）
3.1(2200+20.2)
≈170.36≤0.9σs=0.9×325=292.5Mpa
2⨯20.2⨯1
上式成立，所以水压试验满足强度要求。
σT=
2.3 鞍座
首先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4
式中：m1为罐体质量，㎏；m2为封头质量，㎏；m3为水质量，㎏；m4为附件质量，㎏。
（1）罐体总质量 m1
DN=2200㎜，δn=22㎜的筒节，每米质量为q1=1204㎏/m(钢制筒体的容积、面 积及质量表),故m1=q1L=1204×4=4816㎏ （2）封头质量m2
DN=2600㎜，δn=22㎜，直边高度h=50㎜（标准椭圆形封头的直边高度表）的椭圆形封头，其质量为q2=987㎏/m（普通低合金钢椭圆形封头的质量表），故
m2=2q2=2×987=1974㎏
（3）水的质量m3
由于乙烯密度小于水的密度，故可用水测试。水的密度在4℃时最大，为1000kg/m3
m3=αVγ,式中：α为装料系数，取0.7；V为贮罐容积，V=V对+V筒 =2×1.58＋
3.801×4=18.364m3；γ为水在4℃时的密度为1000㎏/m3。所以 m3=18.364×0.7×1000=12854.8㎏ （4）附件质量m4
人孔约重200㎏，其他接口管的总和按300㎏，故m4=500㎏ 设备总质量：m=m1+m2+m3+m4=1204+1974+12854.8+500=16532.8N Q=
mg16532.8⨯9.8
==81010.72N≈81.011KN 22
每个鞍座只承受约81.011KN负荷，所以选用轻型带垫板包角为120º的鞍座即： JB/T4712-92 鞍座A2200-F; JB/T4712-92 鞍座A2200-S。
2.4 人孔
根据贮罐 是在常温及最高工作压力为2.5Mpa的条件下工作，人孔标准应按公称压力为2.5Mpa的等级选取。但考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔，该人孔结构有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个
角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。
该人孔标记为：HG21524—95 人孔TG I V(A.G)450-2.5
2.5 人孔补强确定
同于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有DN=450mm的人孔需要补强。 由于筒体内经在以上，且考虑清洗、检修方便。本设计所选用的人孔筒节内径=450mm ，壁厚为10㎜.故补强圈尺寸为：补强圈内径D1=484㎜，外径D2=760㎜,补强圈的厚度按下式估算：
δn=
dδe450⨯(22-1.8)
=≈33㎜
760-484D2-D1
450⨯(22-1.8)dδe
==32.9㎜
760-484D2-D1
δ补=
考虑到罐体与人孔筒节均有一定的壁厚裕量，所以补强圈取32mm厚。
2.6 法兰的选用
由于压力容器的最大设计压力为2.5MPa，故可选用乙型平焊法兰或长颈对焊法兰，但该容器的接口法兰直径均为DN=2200mm，故用长颈对焊法兰。
2.7 接口管
本贮罐设有以下接口管： （1）乙烯进料管
采用φ18㎜×1.5㎜无缝钢管。管的一端切成45º，伸入贮罐内少许。配用具有凸面密封的长颈对焊管法兰，法兰标记：HG 20592 法兰WN15—2.5 RF Q235A.
根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另行补强，因此接管公称直径小于89mm，故不用补强。 （2）乙烯出料管
采用可拆的压出管φ14㎜×2㎜，将它用法兰固定在接口管φ18㎜×1.5㎜内。罐体的接口管法兰用HG 20592 法兰WN15—2.5RF Q235A 。与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与HG 20592 法压兰WN15—2.5 RF Q235A相同，但其内径为14mm（见总装图的局部放大图），乙烯出管的端部法兰（与液化乙烯输送管相连）采用HG 20592 法兰WN10—2.5 RF Q235A.这些小管都不必补强，压出管伸入贮罐2.5m。
（3）排污管
贮罐在右端最底部安设排污管，管子规格：φ18㎜×1.5㎜，管端焊有一与截止阀J41W—16相配的管法兰HG 20592 法兰WN15—2.5RF Q235A ，排污管与罐体连接处焊有一厚度为10mm的补强圈。 （4）液面计接管
本贮罐采用玻璃管液面计BIW PN2.5， L=1000mm，HG5—227—80两支。与液面计相配的接口管尺寸为φ14㎜×2㎜：，管法兰 HG 20592 法兰WN10—2.5RF Q235A 。
（5）放空管接口管
采用无缝钢管，采用φ14㎜×2㎜无缝钢，管法兰 HG 20592 法兰WN10—2.5 RF Q235A。 （6）安全阀接口管
安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用φ14㎜×2㎜的无缝钢管，管法兰 HG 20592 法兰WN10—2.5 RF Q235A。
2.9 设备总装配图
贮罐的总装配图示如大图所示，各零部件的名称、规格、尺寸、材料等见明细表。
参考文献
1、中华人民共和国国家标准.GB 150—1998钢制压力容器[S].北京：中国标准出版社，1998.
2、GB/9119-2000国标法兰 3、JB4712-1992鞍式支座 4、JB T4731-2005钢制卧式容器 5、GB_T700-2006碳素结构钢
6、谭蔚.化工设备设计基础（第二版）[M].天津：天津大学出版社，2007. 7、郑晓梅.化工制图[M].北京：化学工业出版社，2001.