化工机械结构原理电子课件及素材教学课件作者朱方鸣24330第十章压力容器基础知识课件.ppt

* * 【知识目标】了解压力容器基本组成和类型，高压容器的结构类型、特点和应用情况。 【能力目标】能对特定设备进行容器类别划分、对于不同工艺条件选择合适的压力容器结构形式。 第十章 压力容器基础知识 一、压力容器的基本结构 化工设备的外壳称之为容器。若容器同时具备以下条件的称之为压力容器。 ①最高工作压力大于或等于0.1MPa(不含液柱静压力)； ②内直径(非圆形截面指断面最大尺寸)大于或等于0.15m，且容积大于或等于0.025m3； ③介质为气体、液化气体或最高温度大于或等于标准沸点的液体。 压力容器的压力主要来源于压缩机、蒸汽锅炉、液化气体的蒸发压力及化学反应产生的压力等。 钢制圆筒形化工容器典型结构由圆柱形筒体和两端的成型封头组成，并设有各种接管（如进口、出口、压力表、液面计等、人孔（或手孔），接管、人孔（或手孔）与容器间用法兰联接。我国已制定了化工容器零部件标准，例如封头、法兰、支座、人孔、手孔等，设计时可直接选用。 第一节 压力容器的分类及基本要求 化工容器的基本结构 1—鞍式支座；2—封头；3—封头拼焊焊缝；4—补强圈；5—人孔； 6—筒体纵向拼焊焊缝；7—筒体；8—接管法兰；9—压力表与安全阀 1、按压力等级划分 容器内部工作压力大于外界压力时，称为内压容器；内部工作压力小于外界的压力，称为外压容器。内部工作压力等于外界的压力，称为常压容器。按内压容器的设计压力（P）分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级： (1)低压(代号L)：0.1 Mpa≤P?1.6Mpa； (2)中压(代号M)：1.6 Mpa≤P?10Mpa； (3)高压(代号H)：10 Mpa≤P?100Mpa； (4)超高压(代号U)：P≥100Mpa。 2、按壁厚的大小来划分 （1）薄壁容器——容器的壁厚δ和内径Di之比δ/Di≤0.1；或容器的外径D0和内径Di之比D0/Di≤1.2。 （2）厚壁容器——容器的壁厚δ和内径Di之比δ/Di0.1；或容器的外径D0和内径Di之比D0/Di1.2。 二、化工容器的分类 3、按容器的管理等级划分 根据容器的内压高低、介质的危害程度等将压力容器划分为三类,类别越高，设计、制造、检验、管理等方面的要求越严格。 高压和超高压容器 1）剧毒介质的中压容器 2）易燃或有毒介质的中压反应器（PV5000升.大气压）储运容器（PV5000升.大气压） 剧毒介质的低压容器（PV2000升.大气压） III 中压容器 1）易燃或有毒介质的低压反应器和储运容器 2）剧毒介质的低压容器（PV2000升.大气压） II 1）非易燃或无毒介质的低压容器 2）易燃或有毒介质的低压分离器和换热器 I 高压和超高压 10.0 Mpa≤P 中压 1.6 Mpa≤P?10.0Mpa 低压 0.1 MpaP?1.6Mpa 类别 4、按压力容器在生产过程中作用原理划分 （1）反应容器（代号R） ——主要用于完成介质的物理、化学反应，如反应器、反应釜、分解塔、合成塔、变换炉、煤气发生炉等； （2）换热容器（代号E） ——主要用于完成介质的热量交换，如热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等； （3）分离容器（代号S）——主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离，如分离器、过滤器、缓冲器、洗涤塔、吸收塔、干燥塔等； （4）储存容器（代号C，其中球罐代号为B）——主要用于盛装生产用的原料气体、液体、液化气等，如各种形式的储罐。 如果一种压力容器，同时具备两个以上的工艺作用原理，则应按工艺过程中的主要作用来划分。 三、化工设备的基本要求 1、安全性要求 （1）强度 ——指容器抵抗外力破坏的能力。强度不足，会引起塑性变形、断裂甚至爆破，盲目提高强度则会使设备变的笨重，浪费材料。 （2）刚度 ——指容器抵抗外力使其变形的能力。壁厚过小，虽能满足强度要求，但制造、运输、安装过程中会发生较大变形，故还要根据刚度要求确定其壁厚。 （3）稳定性 ——指容器或零部件在外力作用下维持原有形状的能力。受外压容器可能出现突然压瘪的失稳问题，从而使得容器不能正常工作。 （4）耐蚀性 ——指容器抗腐蚀的能力。 （5）密封性 ——阻止介质泄漏的能力。密封失效，会引起污染、中毒甚至是燃烧或爆炸事故。 2、合理性要求——结构简单，避免复杂加工工序；尽量采用标准件；便于操作、维修、运输、吊装。 3、经济技术性要求 ——降低产品成本。 高压操作可提高反应速度，改进热量的回收，并能缩小设备体积等，随着化学工业的迅速发展，高压工艺过程获得了越来越广泛的应用。如氨合成塔、尿素合成塔、甲醇合成塔、石油加氢裂化反应器等压力一般在15～30MPa之间，高压聚乙烯反应器的压力在200MPa左右。 常见的