1、 中北大学 课 程 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： （ 35） M3液化石油气储罐设计 指导教师： 职称 : 2013 年 06 月 08 日 中北大学 课程设计任务书 2012/2013 学年 第 学期 学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： （ 35） M3液化石油气储罐设计 起 迄 日 期： 课程设计地点： 校内 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期 : 2013 年 06 月 08 日 第一部分 过程设备课程设计教学大纲 适用专业：过程装备与控制工程 教学周数： 2 周 学分数：2 分 一、 课程设计的性质、目的
2、与任务 按过程装备与控制工程专业教学计划要求，在学完专业核心课 过程设备设计后，进行过程设备课程设计教学环节，其主要目的是使学生在学习过程设备设计的基础上，进行一次工程设计训练，培养学生解决工程实际问题的能力。 本课程设计的先修课程为：过程装备力学基础，过程装备制造技术，工程材料 二、 程设计的主要内容与要求 本课程设计以化工生产中的单元过程设备为主，包括：塔、换热器、反应器、储罐等设备的设计。设计条件由工艺人员提供工艺条件、设备的初步选型及轮廓尺寸。 1.课程设计的主要内容 1.1 设备的机械设计 1.1. 1 设备的结构设计 1.1. 2 设备的强度计算 1.2. 技术条件的编制 1.2.
3、1 总装配图技术条件 1.2.2 零部件技术条件 1.3 绘制设备总装配图及零部件图 1.4 编制设计说明书 2.课程设计要求 学生应交出的设计文件 2.1 设计说明书一份 2.2 总装配图一张（ 1 号图纸） 三、课程设计教学的基本要求 （一） 教学的基本要求 1 课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，要求学生独立完成 2课程设计实行指导教师负责制，指导教师根据本教学大纲制定课程设计任务书、指导书；准备设计所需要的有关设计资料；安排设计进度及其答疑时间；指导学生完成设计任务。学生在教师指导下应独立、按时完成课程设计任务书所 规定的全部内容和工作量； （二） 课程设计的能力培养要求 1
4、 巩固、灵活运用本课程基础理论知识 2 通过课程设计，培养学生 (1) 国家、专业标准及规范熟悉、使用能力； (2) 分析、综合解决实际工程问题能力； (3) 计算机综合应用能力； (4) 对过程装备工程概念的理解能力； (5) 综合素质、创新意识及创新能力。 （三）课程设计的规范性要求 课程设计报告由设计说明书和设计图纸组成。 1设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、 内容要详尽，图纸采用计算机绘制。 2设计说明书内容完整，言简意赅，书面整洁，字迹工整。 设计计算说明书文体包括：课程设计任务书、目录
5、、摘要、正文、参考文献、附录等 说明书一般以前言开始，以下为正文，正文要分章、节。每一章要另起一页。章用 1位数表示，节用 2 位数表示，小节用 3 位数，序数可用加括弧或半括弧的数字，也可用外文字母表示，两位以上的节号数字间要加点号，章节居中，序数后退 2 格开始。 四、课程设计进度与时间安排 序号 内 容 天数 备 注 1 布置任务、讲课和查阅 有关资料 1 2 工艺设计 /机械设计（结构设计） 1.5 可安排参观 3 机械设计（强度计算） 及技术条件编制 1.5 4 设计图纸绘制 4 包括草图绘制 5 撰写设计说明书 1 6 质疑及成绩评定 1 五、课程设计考核 （一）每个学生交一份课程
6、设计报告，内容包括：设计图纸（折合 A1 图纸） 1 张、设计说明书一份。 （二）对学生设计内容质疑。质疑时间，每人 10 分钟左右。 （三）成绩评定，依据学生在课程设计阶段的基本能力、工作能力、工作态度、设计进度；完成设计任务的独立性、创新性；设计说明书 与图纸（论文）的质量及答辩情况。其中平时表现（出勤率、工作态度、完成设计任务的独立性）占 10%、设计说明书占 30%、图纸占40%、质疑成绩占 20%四部分组成。课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格五级划分。 （四）学生应严格遵守纪律，设计期间一般不准请假，确因特殊情况，必须请假；凡随机抽查三次不到，评定成绩降低一级；累计缺勤时间达到或
7、超过全过程的 1/5 者，取消质疑资格，按“不及格”处理，不记该实践环节的学分。 六、主要参考资料 1 国家质量技术监督局， GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版 社， 1998 2 国家质量技术监督局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社，1999 3 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求， 2000， 11 4 郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，化学工业出版社， 2001 5 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南，化学工业出版社， 2002 6 国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社， 1996 目 录 课程设计任务书 .
8、错误 !未定义书签。 1. 综述介质特性 . 错误 !未定义书签。 1.1 物料的物理及化学特性 . 错误 !未定义书签。 1.2 设计温度，设计 压力 . 错误 !未定义书签。 2. 设计参数确定 . 错误 !未定义书签。 2.1 筒体设计 .6 2.2 封 头设计 .7 2.3 液柱静压力 .8 2.4 圆筒厚度计算 .9 2.5 椭圆封头计算 .10 2.6 接管和法兰设计 .13 2.7 垫片的选择 .14 2.8 螺栓的选择 .16 2.9 人孔设计 .17 2.10 人孔补强圈设计 .19 2.11 试镜设计 .20 2.12 液面计设计 .21 2.14 鞍座设计 .22 2.1
9、5 焊接接头设计 .23 3. 强度校核 3.1 内压圆筒设计 .25 3.2 左封头设计 .26 3.3 右封头设计 .27 3.4 鞍座设计 .28 3.5 法兰设计 .29 3.6 开孔补强 . 35 4.结束语 .39 第二部分 课 程 设 计 任 务 书 1设计目的： 1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2) 掌握查阅、综合分析文献资料的能力，进行设计方法和方案的可行性研究和论证。 3) 掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。 4) 掌握工程图纸的计算机绘图。 2设计内容和要求（包括原始
10、数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1 原始数据 设计条件表 序号 项 目 数 值 单 位 备 注 1 名 称 液化石油气储罐 2 用 途 液化石油气储配站 3 最高工作压力 1.9184 MPa 由介质温度确定 4 工作温度 -20 48 5 公称容积（ Vg） 10/20/25/40/50 M3 6 工作压力波动情况 可不考虑 7 装量系数 ( V) 0.9 8 工作介质 液化石油气（易燃） 9 使用地点 室外 10 安装与地基要求 储罐底壁坡度 0.01 0.02 11 其它要求 接管代号 公称尺 寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称 a DN500 MFM 液位计接口 b DN2
11、0 HG20595-97 MFM 放气管 c DN20 HG20595-97 MFM 人 孔 d DN80 HG20595-97 MFM 安全阀接口 e DN80 HG20595-97 MFM 排污管 f DN20 HG20595-97 MFM 液相出口管 g DN80 HG20595-97 MFM 液相回流管 h DN80 HG20595-97 MFM 液相进口管 i DN80 HG20595-97 MFM 气相管 j DN80 HG20595-97 MFM 压力表接口 k DN80 HG20595-97 MFM 温度计接口 过程设备课程设计指导书 1课程设计任务书 课程设计任务书（一） 课
12、程设计题目： （ 35 ） M3液化石油气储罐设计 课程设计要求及原始数据（资料）： 一、课程设计要求： 1.使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 3.设计计算采用 电算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。 4.工程图纸要求计算机绘图。 5.毕业设计全部工作由学生本人独立完成。 二、原始数据： 设 计 条 件 表 序号 项 目 数 值 单 位 备 注 1 名 称 液化石油气储罐 2 用 途 液化石油气储配站 3 最高工作压力 MPa 由介质
13、温度确定 4 工作温度 -20 48 5 公称容积（ Vg） 10/20/25/40/50 M3 6 工作压力波动情况 可不考 虑 7 装量系数 ( V) 0.9 8 工作介质 液化石油气（易燃） 9 使用地点 太原市 ,室外 10 安装与地基要求 储罐底壁坡度 0.01 0.02 11 其它要求 主要参考资料 ： 1 国家质量技术监督局， GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社， 1998 2 国家质量技术监督局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社，1999 3 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求， 2000， 11 4 郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备
14、 设计，化学工业出版社， 2001 5 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南，化学工业出版社， 2002 6 国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社， 1996 第一章 一 综述介质特性 1.1 主要成分 液化石油气是炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时所得到的副产品 。 主要成分： 乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等 。但根据石油原产地和化工厂生产中某些因素的不同，其主要成分的组分也有所不同。由于催化裂解比热裂解有更多地优势，故液化石油气主要成分含量取催化裂解下的数值。 液化石油气是从石油的开采、裂解、炼制等生产过程中得到的副产品。液化石油气是碳氢化合物的混合物，
15、其主要成分包括：丙烷（ C3H8）、丙烯（ C3H6）、丁烷（ C4H10）、丁烯（ C4H8）和丁二稀（ C4H6），同时还含有少量的甲烷（ CH4）、乙烷（ C2H6）、 戊烷（ C5H12）及硫化氢（ H2S）等成分。从不同生产过程中得到液化石油气，其组成有所差异。 在常压条件下，液化石油气 C3、 C4成分的沸点都低于常温，容易汽化为气体，由于 C5以上成分的沸点较高，在 C3、 C4等汽化之后仍以液态残留在容器之中，因此称为残液。我国民用液化石油气残液含量较高。 取大致的组分比例，如下表所示 表 1-1 液化石油气组成成分 组成成分 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷
16、 乙炔 各成分百分比 0.01 2.25 49.3 23.48 21.96 3.79 1.19 0.02 2太原最近十年极端温度及设计温度 由表可知储罐在太原市室外工作温度可取 2550 1. 3 设计压力 该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属 8于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此，不需要设保温层。 故在常温低压下适用于道尔顿分压定律 表 1-2 各温度下各 组分的饱和蒸气压力 温度， 饱和蒸汽压力， MPa 丙烷 丙烯 正丁烷 异丁烷 1-丁烯 顺式2-丁烯 反式 2-丁烯 异丁烯 -20 0.232 0.302 0.045 0.069 0.056 0 0.062 0
17、-10 0.332 0.415 0.067 0.105 0.084 0.056 0.064 0.087 0 0.457 0.564 0.100 0.150 0.125 0.085 0.095 0.128 25 0.933 1.11 0.235 0.335 0.289 0.207 0.227 0.291 50 1.71 1.99 0.481 0.656 0.583 0.431 0.466 0.587 t=50 时，有 81 iiip y p 1.9184MPa 4设计储量 参考相关资料，石油液化气密度一般为 500-600Kg/m3 ，取石油液化气的密度为580Kg/m3，单 ,面焊接系数取 0.9，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为： W=V t=0.9 35 580=18319.068t 二 设计参数确定 2.1筒体设计 查 GB150-1998，为了有效的提高筒体的刚性，一般取 L/D=36，为方便设计，此处取 L/D=4 公称容积为 35 3m ，所以有2 354DL 则可知 D=2.2334m,D2233mm, 圆整得 D=2300mm 2.2封头设计 对于承受内压，且设计压力 Pc=1.9184MPa4MPa 的压力容器，根据化工工艺设计手册（下）常用设备系列，采用卧式椭圆形封头容器 且以内径为基础选用 EHA
