[發(fā)明專利]緩沖罐

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610480381.7
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN106641688A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋全祝;黃守林
• 申請（專利權(quán)）人: 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司;中國神華煤制油化工有限公司;中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司
• 主分類號: F17C1/00
• 分類號: F17C1/00;F17C13/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 趙囡囡,吳貴明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油化工、煤化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種緩沖罐。

背景技術(shù)

目前，某項(xiàng)目低密度高壓聚乙烯(簡稱LDPE)裝置采用BASELL工藝技術(shù),。其中，LDPE裝置的關(guān)鍵設(shè)備是高壓氮?dú)饩彌_罐，工作溫度為39℃，工作壓力為29.5MPa，設(shè)計(jì)溫度為90℃/-30℃(最高設(shè)計(jì)溫度為90℃，最低設(shè)計(jì)溫度為-30℃)，設(shè)計(jì)壓力高達(dá)32.5MPa，設(shè)備直徑為680mm，罐體長度為5200mm。為了提高設(shè)備設(shè)計(jì)的安全性，經(jīng)過分析，確定高壓氮?dú)饩彌_罐按照J(rèn)B4732《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。對于小直徑高壓氮?dú)饩彌_罐，其罐體1通常采用鍛焊結(jié)構(gòu)，罐體1的兩端采用球形封頭2結(jié)構(gòu)，大開孔通常采用嵌入式接管3結(jié)構(gòu)，詳見圖1。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，該氮?dú)饩彌_罐的罐體1、接管3(作為手孔)和法蘭蓋4選擇的材料為高強(qiáng)度低溫鋼20MnMOD鍛件。該材料在設(shè)計(jì)溫度90℃以下，其抗拉強(qiáng)度為530MPa，屈服強(qiáng)度為370MPa，許用應(yīng)力220Mpa，彈性模量為19550MPa。

根據(jù)以前高壓氮?dú)饩彌_罐的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，圖1中接管3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是該高壓容器制造成敗與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。除受較高的設(shè)計(jì)壓力外，該接管3的通孔通過法蘭蓋的通氣孔傳遞將會承受外部管道的載荷。根據(jù)配管專業(yè)所提條件，接管3的通孔所受載荷如下表1：

表1

載荷名稱管口所承受荷載設(shè)計(jì)壓力P(MPa)32.5經(jīng)向力F_L(N)618750環(huán)向力F_G(N)618750軸向力F_A(N)2505000經(jīng)向彎矩M_L(N*m)51562.50環(huán)向彎矩M_G(N*m)51562.50扭矩M_T(N*m)77343.75

采用ANSYS軟件將球形封頭和接管所建的加載前的應(yīng)力模型如圖2所示，加載表1所列荷載后的應(yīng)力模型如圖3所示。從圖3可以看出，應(yīng)力的最大點(diǎn)在接管3的外壁上，沿該點(diǎn)垂直于內(nèi)壁做線性化，沿最大點(diǎn)MX到外壁的P2路徑應(yīng)力模型如圖4所示，線性化計(jì)算結(jié)果如下所示：

按照J(rèn)B4732《鋼制壓力容器》應(yīng)力評定規(guī)則，根據(jù)上述的結(jié)果可以得出局部薄膜應(yīng)力為391.4Mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于20MnMoD材料的許用應(yīng)力強(qiáng)度評定值330MPa(1.5×220MPa)，而且接管3外壁的峰值應(yīng)力高達(dá)566.6Mpa，大于該材料的抗拉強(qiáng)度530MPa。