摘 要

低温罐体指的是贮存沸点温度低于-150°C介质（如液氮、液氧、液氩、液化天然气）的 一种双层结构容器。二氧化碳低温储罐的正常操作温度是-35 ℃，为了保证安全所以它的设计温度为-40 ℃，并且选用材料为最低冲击试验温度-40 ℃的 16MnDR（正火）作为内壳材料。本储罐内直径取 3000 mm，而设计压力为了安全取的是 2.32 MPa，当液态二氧化碳储罐的液柱静压小于设计压力的一定值时可忽略不计此处该值取为百分之5，夹层真空-0.1 MPa，则实际内壳承受的压力为 2.42 MPa。TSG21-2016.
本课题主要通过研究低温二氧化碳的特性，比如它是液态的而不是我们平时所见的气态的，那么液态的话必须要保证存放的温度为低温，储罐必定还有一定得压力，还必须要保温的。所以我选择用16MNDR正火后作为主材料。我主要做了一下的几项具体工作。

1．与同学老师共同探讨研究合同协作，运用cad计算机辅助画图软件，sw6专用校核软件，对二氧化碳低温储罐进行工业设计模拟，校核得到设备的工艺尺寸和物料的大体数据。

2,进行低温二氧化碳储罐的系统设计和具体尺寸设计，我参照了gb150-1998《钢制压力容器》，还有钢制压力容器焊接规程等书籍和文献。

3，当进行容器储罐具体尺寸确定时，结合所学知识参照低温储罐选型标准先选出储罐的型号，然后用压力容器专用校核软件sw6进行校核看是否合格，进一步确定零部件的具体尺寸

4，用cad软件画图低温储罐的设计图包括一张总图和五章零件图，画完之后在打印成A1图纸，完成计算说明书。

5，对本课题所做内容进行经济评价，看是否符合经济型要求。

关键词：低温，压力容器，绝热，液态气体

Abstract

Low temperature tank is refers to the boiling point below 150 ° C storage medium (such as liquid nitrogen, liquid oxygen, liquid argon, liquefied natural gas) a double-layer structure of the container.Cryogenic tanks can be used as fixed containers, mounted on a fixed location, also can be used as a mobile device, installed in the car, ship, such as transport, with the means of transport transport medium at low temperature.The support structure between the container and the shell is mainly used in the pull structure, derrick structure and suspension cable structure. CO₂ low temperature storage tank - is the normal operating temperature 30 ℃, thus determine the design of the inner temperature was 40 ℃, 40 ℃ and selects the minimum impact test temperature - 16 MNDR sheet (normalized) as the inner material.2 of the inner diameter of 100 mm, the design pressure of 2.32 MPa, 15 ~ 30 m3 liquid carbon dioxide storage tank of liquid column static pressure is less than 5% of the design pressure, negligible [1], consider sandwich vacuum - 0.1 MPa, the inner actual pressure of 2.42 MPa.TSG21-2016.
This topic mainly through study the characteristics of low temperature carbon dioxide, such as it is a liquid rather than what we usually see the gaseous, liquid, must guarantee the storage temperature of low temperature, storage tank must have a certain pressure, also must want to thermal insulation. So I chose to use the 16MNDR for the main material. I mainly did a few of the specific tasks that I typed in to query the word or phrase.

1. Collaborative research with classmates and teachers to discuss the contract, the cad computer aided drawing software, special sw6 check software, to simulate the co2 low temperature storage tank of industrial design, checking for equipment of process dimension and material of general data

2, carries on the low temperature CO₂ tank system design size and design, I refer to gb150-1998 "steel pressure vessel" and gb18442-2001 cryogenic insulation pressure vessel, pressure vessel and steel welding procedures such as books and literature

3, when for container tank size, combining with low temperature storage tank knowledge in referring to the selection criteria to select the tank model, then with pressure vessel special checking software sw6 to check to see if qualified, further to determine the size of components

4, drawing of low temperature storage tank with cad software design includes a drawing of the general layout and chapter five parts, after painting in print A1 drawings, complete manual calculation

5, the economic evaluation of the content of this project do see whether conform to the requirements of the economy

Keyword：low temperature， pressure vessel，heat insulation，liquid gas

目录

1

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 6

1.1 100m³二氧化碳低温储罐设计研究背景及意义 6

1.2 国内外低温储罐打发展和研究 6

1.2.1 国内低温二氧化碳储罐的历史 6

1.2.2 国外低温储罐的发展历史 8

1.3 本课题内容和意义 8

1.3.1 课题研究的内容 8

1.3.2 课题研究意义 8

第二章 100m³低温二氧化碳储罐尺寸设计 10

2.1 设计概述 10

2.1.1 设计参数 10

2.1.2 设计检验与计算规范 10

2.1.3 储罐主要参数 10

2.2 具体尺寸计算 12

2.2.1 储罐封头尺寸以及容积设计 12

2.2.2 液柱静压力计算 13

2.2.3低温二氧化碳储罐图解 13

第三章 储罐强度计算与校核 15

3.1 储罐主体与封头的校核 15

3.1.1 内筒体内压校核 15

3.1.2 内上封头内压校核 16

3.1.3 内下封头内压校核 17

3.1.4 夹套筒体外压校核 18

3.1.5 外筒体封头外压校核 19

3.2 零部件的设计与校核 20

3.2.1 工艺人孔开孔补强 20

3.2.2 工艺人孔外压计算 21

3.2.3工艺人孔封头外压计算 22

3.2.4 内封头开孔补强计算 22

3.2.5 引出板组件I封板厚度计算 25

3.2.6 外低封头开孔补强计算 25

3.2.7筒体支撑受力计算 26

3.2.8钢管支撑强度校核 27

3.2.9钢管抗弯强度校核 29

3.2.10 超压泄放装置计算 29

第四章 100立方米低温二氧化碳储罐经济评价 31

4.1 经济评价的意义 31

4.2 单元设备价格估算 31

4.3 总费用 32

4.4 总结 32

参考文献 33

毕业设计感言 35

第一章 绪论

1.1 100m³二氧化碳低温储罐设计研究背景及意义

自从改革开放以来我国的经济飞速发展，化工工业方面发展迅速，而我国地大物博也福源辽阔，同时人口众多需要的资源也就非常巨大，我们国家需要开采大量的天然气并且还有制造其他的各种气体，比若说二氧化碳，甲烷，乙烷，氢气氧气等各种气体。众所周知气体的体积很大，储存起来非常不方便，所以我们就需要把气体液态化，这样体积就会大大减小，这样液态气体储罐也就应运而生了。

但是这种储罐要真正实现起来并不是说的那样简单，因为气体液态化之后对储罐的要求非常严格，像耐高压因为这是液态气体的压力非常大，绝热此时液体的温度在零下30度左右而外面的是常温，所以要保证里面的低温，还有泄压排放腐蚀等很多问题都要考虑到。但这些问题也是可以解决的，这样一来我国就可以大量储存气体而不用担心空间问题，也是为我国的经济发展做出了巨大的贡献。

1.2 国内外低温储罐打发展和研究

1.2.1 国内低温二氧化碳储罐的历史

中国在建国初期并没有大型液化天然气系统的工程，之前因为西部资源较多，所以技术主要集中在西部，但液化天然气的发展使得东部也得到了长足发展，并缓解了中国，天然气资源分布不均衡的矛盾。目前，我国对天然气液化技术的研究较少，LNG的核心技术尚未掌握，大型LNG储罐还没有国家标准。与发达国家相比仍有较大差距。目前国内还没有设计和建造大型LNG储罐。国外引进的技术也很少。随着LNG产业的发展，已在中国的液化天然气储罐的研究已越来越受到人们的关注。在过去的10年中，中国一直在积极引进液化天然气（LNG）扩大其能源供应渠道。近年来，有小型LNG集装箱已在中国，基本上在压力罐的形式，如由四川空分设备建设（集团）有限公司600m3罐公司，这是第一次为中源乡油田建成。压力罐在小容量场合是可行的，但随着容量的增加，其投资成本增加。它是开发大型常压储罐的总趋势，尤其是10000m3罐液化气船。

1.2.2 国外低温储罐的发展历史

而国外的就以我们的近邻日本来说吧，日本是一个岛国土地狭小但人口众多所以需要的资源也是巨大的，他们煤炭资源及其匮乏不足以自足，所以他们主要开采海里的天然气等资源也大量进口这资源，所以他们需要的储罐会更多而他们发展的也较我们早，在上世纪50年代日本就开始发展低温储罐设备，到现在为止他们的技术和设备也是值得我们借鉴的。下图是国外的储罐存放方式。

1.3 本课题内容和意义

1.3.1 课题研究的内容

本课题主要研究的是低温二氧化碳储罐的设计，包括具体的内外储罐的尺寸，使用材料，适应压力是否保温，零部件如封头接管人孔等具体尺寸。储罐的摆放有立式和卧室储罐，我通过和实际情况做对比运则

相关图片展示：