压力容器基础知识

压力容器课件

第一节 压力容器定义

在石油化工领域，容器是指储存设备和其它各种设备的外壳。按容器所承受压力的高低又可分为常压容器和压力容器两大类，但两者之间的压力分界是人为规定的，因此在不同规范中其数值可能略有差异。

一般压力容器是指同时具备下列三个条件的容器： 1. 最高工作压力≥0.1MPa（不含液体静压力，下同）；

2. 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）≥0.15m，且容积≥0.025m3； 3. 盛装介质为气体、液化气体和最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

第二节 压力容器分类

按压力容器的设计压力分为：低压、中压、高压、超高压四个压力等级，具体划分如下：

（1）低压 0.1MPa≤P＜1.6MPa，代号为“L” （2）中压 1.6MPa≤P＜10MPa，代号为“M” （3）高压 10MPa≤P＜100MPa，代号为“H” （4）超高压 P≥100Mpa，代号为“U”

按压力容器的压力等级、品种、介质毒性程度和易燃介质的划分，压力容器划分为三类：

1.下列情况之一的，为第三类压力容器： （1） 高压容器；

（2） 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3） 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大

于等于10MPa?m3）；

（4） 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大

于等于0.5MPa?m3）；

（5） 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等

于0.2MPa?m3）；

（6） 高压、中压管壳式余热锅炉； （7） 中压搪玻璃压力容器；

（8） 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540

Mpa）的材料制造的压力容器；

（9） 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐

式汽车和罐式集装箱等；

（10）球形储罐（容积大于等于50 m3）； （11）低温液体储存容器（容积大于等于5 m3）。 2.下列情况之一的，为第二类压力容器： （1） 中压容器；

（2） 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3） 低压反应容器和低压存储容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害

介质）；

（4） 低压管壳式余热锅炉； （5） 低压搪玻璃压力容器。

3.低压容器为第一类压力容器（1、2规定的情况除外）。

按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下：

1. 反应压力容器(代号R)：主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、发生器、反应釜、分解塔、聚合釜、合成塔、高压釜、交换炉等；

2. 换热压力容器(代号E)：要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、蒸发器、加热器、消毒锅、溶剂预热器等；

3. 分离压力容器(代号S)：主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如缓冲器、分离器、过滤器、吸收塔、洗涤器、干燥塔、集油器等；

4. 储存压力容器(代号C)：主要是用于存储、盛装气体、液体、液化气体

等介质的压力容器，如各种型式的储罐。

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标准。

压力容器中化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》的规定。无规定时，按下述原则确定毒性程度：

1. 极度危害（Ⅰ级） 最高容许浓度＜0.1mg/m3； 2. 高度危害（Ⅱ级）最高容许浓度0.1—＜1.0mg/m3； 3. 中度危害（Ⅲ级） 最高容许浓度1.0—＜10mg/m3； 4. 轻度危害（Ⅳ级） 最高容许浓度≥10mg/m3。

压力容器结构

化工压力容器由于其用途各不相同，结构也不一样。但一般均具有筒体、封头、支座、法兰（包括管法兰和设备法兰），有些容器则还有人孔、手孔、夹层、视镜、液面计、内部冷却（或加热）管、搅拌器等等。此外，容器上还要安装必不可少的安全附件。图8—1为带有进料均布器的卧式容器。

图8—1 压力容器结构示意图

现在简单的介绍一下容器的各主要部件：

1. 筒体：

(1) 筒体是压力容器的最主要组成部分，贮存物料或完成化学反应所需要的压力空间，大部分由它构成。筒体的形状一般为圆柱形，随工作压力、温度、介质等条件不同而取不同的壁厚。筒体除整体锻造式（用于高压容器）外，绝大多数都是由钢板卷焊而成。因此焊接后的温度、气密性及焊缝质量指标要求十分严格，在制造或焊接修理时均需执行相应的焊接规范和程序，并进行严格检验，不允许有任何疏忽大意，以保证筒体质量。

(2) 单层卷焊式。这种结构是采用钢板在卷板机上卷成圆筒，然后焊接纵缝成为筒节，再加工与焊接各筒节环缎成为筒体。单层卷焊式结构简单，制造方便，常用于中低压薄壁容器。当用于制造高压厚壁容器时，由于简体直径比较大，弯卷成形有困难，故需要大型卷扳机及热处理设备。

(3) 整体锻造式。它是用整体钢锭穿孔后在大型水压机上锻造成筒体，然后进行机械加工和热处理，这种筒体经锻压后组织致密，强度较高，但需要大型的冶炼、锻造和热处理设备，金屑切削量也很大。超高压容器，例如加氢反应器等，可采用这种结构形式，并选用高强钢制造。

(4) 热套式。热套圆筒采用中厚钢板制成的圆筒加热套合而成。 (5) 层板包扎式。

上述各种结构形式的筒体，都可用来制造高压厚壁容器，而对于中、低压容器加大都是采用单层卷焊式。 2. 封头：

封头，或称端盖，按其形状有凸形封头、锥形封头和平板盖三类。 （1）凸形封头

凸形封头有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头和无折边球面封头。 (a) 半球形封头是一个半球体，在相同压力和直径的情况下，与其它封头相比所需厚度最小，但深度大，制造比较因难，一般用于压力较高或直径较大的容器。

(b) 椭圆封头是由半椭球体和圆筒体直边两部分组成,在中、低压容器上得到广泛的应用。标准椭圆封头的长短轴之比为2：1。

(c) 碟形封头 （2）锥形封头

采用锥形封头，主要是考虑工艺的特殊要求，有利于物料流动和排料等。 （3）平盖

平盖结构简单、制造方便．但在相同的受压条件下，平盖比凸形封头厚得多，因此一般用于直径较小和压力较低的情况下，如人孔和手孔的平盖等。 3. 法兰：

法兰是容器和管道连接中的重要部件。按法兰所连接的部件分为管法兰和容器法兰。用于管道连接的叫做管法兰，用于容器顶盖与筒体或管板与容器连接的叫做容器法兰。 4. 密封结构

5. 容器密封结构是保证设备安全运转的一个重要组成部分。常用的密封结构可分为强制式密封和自紧式密封两大类。强制式密封完全靠螺栓力压紧垫片实现密封，因而需要较大的螺栓力，如采用各种平垫片的密封。自紧式密封靠螺栓力初始预紧，操作时主要依靠介质压力压紧垫环实现密封，因而所需螺栓力小，如C形环密封、O形环密封等。强制式密封由于所需螺栓力大，故主要用于中、低压容器(也可用于小直径高压容器及管道)的密封。自紧式密封主要用于中、高压容器的密封。 6. 容器的支座

容器的支座是起支承和固定容器作用的。它都是另行制作，然后焊接在容器上。

随着圆筒形容器的安装位置不同，有立式容器支座和卧式容器支座。 7. 开孔结构

石油化工容器常因工艺要求和检修时的需要，在筒体或封头上开设各种孔或安装接管。如手孔、人孔、视镜孔、物料进出口孔以及安装压力表、液位计、

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