目录 第一章化工压力容器概述 第一节化工压力容器分类……………… 、。垂 、压力容器的定义…………………………………………… 压力容器的压力源 三、压力容器的分类 第二节化工压力容器基本要求…………………………6 、化工生产的特点 …6 化工压力容器基本要求…………………………… 第二章化工压力容设计资格申报程序和审批 10 第一节化工压力容器设计单位的资格……… 10 、申请压力容器设计资格的单位必须具备的条件…………10 压力容器设计各级人员应具备的条件…………………11 第二节化工压力容器设计资格申请程序、审查和审批……………14 、化工压力容器设计单位资格的受理、审批、发证和管 理权限…………14 二、压力容器设计单位的申请程序…… 15 三、申请书及自检综合书面报告的内容……………………16 四、审查程序、内容…………………………19 五、审批与审查结论 23 篤三节化工压力容器的管理和监督检査………………………2 、压力容器设计资格的审查……………………………………26 、设计单位的管理………… 27 逋反《办法》的处理 28 四、设计单位名称、地址和人员变动……………
第四节《压力容器设计单位批准书》的更换……… 、《压力容器设计单位批准书》的内容…… 二、设计单位更换《压力容器设计单位批准书》的基本条件 三、换证程序………… 31 四、换证申请报告内容 ··;●量音;。s音;,。。音.·,。 五、压力容器换证审查报告内容……………………………32 第三章化工压力容器设计… ………i 39 第一节化工压力容器结构材料………………… 、材料的基本性能………… 39 、化工压力容器常用材料… 化工压力容器常用材料的选用原则 第二节化工压力容器设计基础…………………………66 、压力容器主要设计参数………………………………………66 二、压力容器的压力试验………………………………92 第三节内压圆箭和球亮壁厚计算 →97 、圆筒的计算…………………………………………97 、球壳的计算……………………………………………99 圆筒和球壳的组合应力计算……… 第四节外压圆筒和外压球壳壁厚计算 …102 、外压容器的类稳………… 102 、外压圆筒壁厚的理论计算………… 三、外压圆筒与外压球壳的图算法…………………………107 四、外压圆筒加强圈的设计…………………………114 第五节封头形式的选用与计算……… 119 、封头的形式及选用…………… ,。·.章 119 、受内压封头的计算………………,…………,123 三、受外压封头的计算………………………………………………142 第六节开孔与开孔补强计算…… 144 、不另行补强的开孔………………………145 二、开孔补强的结构形式… 146
三、等而积补强设计… 第四章化工压力客器主要零部件及典型设备设计………………159 第一节法兰的绪构与设计要点………………………159 、概述…………… 二、法兰绪构类型及其区分原则…………………………………160 、法兰的设计程序………………………………………………161 四、法兰设计要点 即··。..。。·。看音鲁鲁··非。·· 第二节化压力容器支座…………………185 概述……………………………………185 二、鞍式支座…………………… 186 三、騰式支座…………………………………………………88 四、支承武支…………………… 191 五、耳式支……………………………195 第三节管壳式换热器设计要点……… …198 概述 198 结构设计要点… ……………199 三、强度计篁要点……… …207 第四节超压泄放装置的选用……………………………………258 一、超压泄放装置的设置原因与原则………………………259 、超压泄放装置的类型与特点……………………260 三、安全阀… …………26 四、爆破片…… ………269 五、安全与爆破片细合装置设计要点………278 第五章化工力容器取证考题范例… ·279 、考题…………………… 79 答案 297 第六意化工压力容器设计规定与图样校审要点…………322 第一节我国压力容器设计规定简介………………………322 第二节压力容器设计图样校审要点…… 330 参考文献 342
第一章化工压力容器概述 化工压力容器都是在受压状态下工作的,而且其内部工作 介质大多是易燃、易爆、有腐蚀、有毒性的,这就增如了压力 容器发生事故的可能性。化工压力容器爆炸事故,是直接威胁 化工正常生产、职工生命安全的大敌,因此,许多玉业国家都 把锅炉和压力容器作为一种特殊设备,设专门机构进行安全监 督。我国各级领导对化工压力容器的安全生产都十分重视,又 因化工压力容器的破坏事故与设计、制造质量真接相关,故压 力容器设计、僩造单位资格管理与监督工作太为重要 第一节化工压力容器分类 压力容的定义 根据劳动部1990年颁发的《压力審器安全技术监豪规程》 (以下简称《规程》)的规定,同时具备下烈条转容器称为压力 察器: (1)最高工作压力大于等于1MPa不舍液体静压力》) 2)内直径(非圓形截面指斷面最大尺寸)大于等于 015m,且容积大于等于0,025m3y (3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标 准沸点的液体。 二,压力容踞的压力赢 压力容器的压力源可以分为两大类,一类是气体的压力 在容器外产生(增大)的;另一类是气体的压力是在容器内产生
增大)的。 1.在容器外产生(增大)的压力源 般就是气体压缩机或蒸汽锅炉: 1)气体压缩机是将机械能转化为压力能,并通过压缩 气体提高气体的压力的机器。工作介质仅为该压缩气体的压力 容器,共可能达到的最高压力即该压缩机出区的气体压力。 2)蒸汽锅炉(废热锅炉)是将其内部液体汽化而产生水 蒸气的一种设备,由于水在加热的情况下从液相变为气相而引 起体积膨胀,在密闭的容器中就会产生压力。一台工作介质仅 为水蒸气的压力容器,其商能达到的最高压力也只是铜炉的出 汽压力。 。在容器内产生〔增大)的气体压力 (1)在密的容器中,由于器内介质(一般是液态或固态 物质)的聚集状态发生改变(蒸发或分解为气体),体积剧烈膨 胀或是器内介质变热,温度剧烈升高而产生(增大)压力。 (2)在密闭的容器中,由于器内介质的化学反应,生成物 体积的增大而产生气体压力。 三、压力容函的分类 压力容器的使用极为普遍,型式也多种多样,根据不同的 需要,压力容器可以有若干种分类方法。通常从安全监察、工 艺用途、设计压力、使用管理、容器壁厚和工作壁温等方面来 划分。 1。从安全监察角度分类 为了区别对待安全要求不同的压力容器的技术管理和监督 检査,根据其压力高低、工作介质的危窖程度以及在生产过程 中的重要作用,《规程》将压力容器划分为三类,其中第三类容器 最为重要,要求也最严格。其具体划分如下
(1)属于下列情况之一者为第一类压力容器: ①·非易燃或蠢性程度为轻度危害介质的低压容器争 ②易燃或毒性程度为中度危害介质的低压分器和换 热容器。 (2)属于下列情况之一者为第二类压力容器 ①中压容器y ②易烩介质或裔性程度为中度危害介板的低压厅应察器 和储存容器s ⑧毒性程度为极度和高度危害介质的压容器 ④低压管壳式余热锅炉 ⑥搪璃压力容器。 (3)属于下列情况之一者为第三类压力容器: ①毒性程为极度和高度危害介质的中压容器和设计压 力与举积的乘积大于等于02MPa·m的低压容器 但2易燃或毒性程度为中度危害介质且其设计压力与奢积 的乘积大于等于0;5MPa·m的中压反应容器谢设计压力与謇 积的乘积大于等于10MPam的中压儲存容器”. ⑧“高压、中管壳式余热锅炉F ④高压容器 根据《规程》的泩明;对易燃介质、脊质的毒性程度如下 规定: ①易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10%,或 爆炸上限和下限之差值大于等于20%的气体,如→甲鬆x乙 烷、乙烯、氯甲烷、环氧乙烷、环丙烷、氢、丁烷、三甲、 丁二烯、丁燔、西烷、丙烯、甲烷等。六 ②)介质约誘性程度卷照(B504《职业性接触;物 害程度分级》的规定,按其最言容许浓度的大小分为列泗级
极度危害(I级):最高容许浓度<01mg/m3 高度危害(Ⅱ级):容许浓度为01~<10mg/m 中度危害(直级):容许浓度为10~<10mg/m3 轻度危害(Ⅳ级):容许浓度≥10mg/m3 2。按工艺用途分类 尽管压力容器在各种工业中的用途非常广泛,品种蘩多 根据它在生产工艺过程中的工艺用途(作用原理)可以纳为 以下四种: 1)反应压力容器(代号R)主要用于完成介质的物理、 化学反应的压力容器。如反应器、反应釜、分解锅、分解塔、 聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、燕煮锅蒸球、 燕压釜、煤气发生炉等。 (2)换热压力容器(代号E)主要是用于完成介质的热 量交换的压力容器。如管壳式热钢炉、热交换器、冷却塔、 冷凝器、蒸发器、加熟器、巯化锅、消毫锅、染色器、烘缸 磺化锅、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、燕脱桃、电 蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等。 (3)分离压力容器(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等的压力容器。如分高、过滤器 集湘晷、冲、洗嶽器、吸數塔、铜镋塔、于燥塔、汽提塔 分汽缸、除氧器等。 (4)儲压力衾器(代号C,其中蝨罐代号B)主要是用 于盛装生产用的料气体、液体、液化气体等的压力容器。 各种型式的儲籲。 在一种压力容器中,如同时具备两个以上的工艺作用原理 时,应按工艺过程中的主要作用来划分品种。 3。按设计压力的高低分类
按设计压力等级划分为四类: (1)低压容器(代号L)0.1~<1,6MPa 2)中压容器(代号M)1.6~<10MPa (3)高压容器(代号H)10~<100MP (4)超高玉容器(代号U)≥100MPa 从使用管理的角度分类 从使用管理的角度来考虑,常把压力容器分为固定式容器 和移动式容器(包括气瓶、槽或罐车)两大类。由于两类容器使 用悄况不同,对它们的技术管理要求也完全不一样,当然,对 两类容器分别制订有不同的管理章程、技术标准、规范等。 5。按压力容器的壁厚分类 (1)蒲壁容器一般是指器壁的厚度不大于答器内径的 1/10者。 (2)厚壁容器一般是指器璧的厚度大于等于容器内径 的1/10者。 6.按容器的工作壁温分类 (1)高温容器一般是指容器的壁温大于等于300℃者。 2)常温容器一般是指容器的壁温为-20℃~<300℃ 者。 (3)低温容器一般是指容器的壁温为小于等于-20℃ 者 7。按壳体承受压力的方式分类 (1)内压容器是指容器内部承受流体的力者。 (2)外压容器悬指容器外部承受流体的压力大于器内 压力)者。 在劳动部1992年颁发的《压力容器设计单位资格管理与监 督规》中,对申请压力赛器设计单位资格的压力容器世赫类
别和品种范围作出规定,如表1-1所示。 表1-1压力容器设计类别和品种范围表 类别 种 范 围 第一类压力容器低压容器 第二类压力容器低压容器,中压容器,低压管壳式余热锅炉,搪玻璃压力容器 第三类压力容器低压容器,中压容器,高压容器,高压,中压管壳式余热锅炉 超高压容器 水晶爸,聚乙烯反应釜,等静压装置 压力槽、皤车汽车槽车,铁路罐车 第二节化工压力容器基本要求 由于化学工业生产具有工艺过程复杂,工艺条件要求严格, 介质具有易燃、易爆、有毒,腐蚀性强,生产装置大型化以及生 产过程的连续性、自动化程度高等特点,就要求使事故发生的 可能性减到最小,也给化工压力容器提出了很高的要求。 化工生产的点 。易燃易爆 化工、炼油生产中从原料到产品,包括半成品、中间体、 添加剂、催化剂、各种溶剂和试剂等,绝大多数是易燃易爆的, 而且它们多以气体、液体状态存在,在高温、高压、深冷、真空条 件下极易泄漏或挥发,甚至达到物质的自燃点,一旦操作失误, 或化工压力容器年久失修,发生各类事故,其危险性极大。 2。毒害性大 化工、炼油生产中有毒物质普遍存在。如氰化物、碗化物 氟化物、氢氡化物及烃类等,它们属于一般性毒物。也有许多 是高毒和剧毒物质。如果这些物质泄漏到车间里,其浓度超过 车间空气中有毒物康最高容许浓庭时,就食危及工人政场人
员的生命安全对工业噪声、高温、粉尘、射线等有毒有害因 素如不果取有效措施,将会造成急性中毒事故。即使在低浓度 剂量)下,也会因多种有害因素长时间对人体的联合作用而影 响职工身体健康,导致各种职业病的发生 3。腐蚀严重 化工、炼油生产处理的物料许多是有强腐蚀性的,如硫酸、 硝酸、盐酸和烧碱等,它们不但对化工压力賽器、机器有很强 的腐蚀作用,缩短使用寿命,而且也可能引起工人灼伤。 4。生产连续性强 随着人们对化工产品的品种和数量的需求剧增;使化工 石油化工企业朝着大型现代化联合企业方向发展,以提高加工 深度,综合利用资源,进一步提高经济效益。而生产的高度连 续性,导致一旦设备、机器发生事故,不仅要损坏设备本身 而且还会使生产全线停止,损失不可佔量,有时还会威胁居民 区的财产与人身安全。 二、化工压力容器基本要求 基于上述生产特点,对化工压力容器提出更高的要求,即 一是满足化工工艺要求,二是安全可靠。 化工压力容器首先应满足化工工艺的要求,即压力容器的 结构型式和构造能在指定的生产条件(压力、温度、物态条件) 下完成指定的生产任务。当然,压力容器的型式及结构尺寸不 仅与生产任务有关,而且还取决于所用材料的机楲性能等。 化工压力容器另一基本要求是确保其安全、稳定、长周期运 行。国内外的多年生产实践表明,压力容器发生爆炸所造成的 灾难性事故为数不少,甚至于相当频繁。为保证压力容器的安全 运行,防止事故发生,世界各国都先后成立了专门的研究机构 从事压力容器的科羊研究工作,并制定有关的技术规范。美