加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析

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降低塔设备裙座支撑区热应力的有效措施

降低塔设备裙座支撑区热应力的有效措施
与封 头 及 裙 座 相 连 。对 于 工 作 温 度 较 高 的塔 设 备, 裙 座 与设 备 主体 连接 部 位 除 承 受 机 械 载荷 产
生 的应力 外 还承 受 温 差 载 荷 产 生 的 热应 力 , 此 处
应力 状况 比较复 杂 , 很 多情 况 下 这 , 连接部位应力水平很高 , 总应力中 热应力成分所 占的比例较大 , 有效降低热应力 对 此处总应力的降低有着非常显著的效果 , 然而降
Ef fe c t i v e M e a s ur e s t o Re d u c e t h e Th e r ma l S t r e s s o f t he S k i r t S u p p o r t Ar e a o f To we r Eq u i p me n t
Li Mi n g, L i u Pe ng
( H a r b i n B o i l e r C o mp a n y L i m i t e d , H a r b i n 1 5 0 0 4 6 , C h i n a )
Ab s t r a c t : T h e n e e d f o r t o we r s k i r t i s c o n n e c t e d wi t h t h e s h e l l a n d c y l i n d e r h e a d p a t r s u n d e r i n t e r n a l
mm, 壁厚 T 1=2 4 9 mm; 球 缺 封 头 内半 径 R = 2 0 6 9 . 5 mm, 壁厚 r I 1 2=1 2 5 m m; 裙 座 上 段 壁 厚 T 3=6 4 mm, 下 段壁厚 T 4=6 0 mm; 封 头 母 线 至

加氢反应器h型锻件与裙座连接侧厚度的确定

加氢反应器h型锻件与裙座连接侧厚度的确定

加氢反应器h型锻件与裙座连接侧厚度的确定————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ加氢反应器h型锻件与裙座连接侧厚度的确定作者:崔静高炳军张及瑞王俊宝摘要:采用有限元法对加氢反应器h型锻件与筒体、封头及裙座连接区进行了机械应力与温度应力分析,并对关键位置进行了应力评定,发现h型锻件与裙座连接侧的厚度不能仅根据JB4710—1992《钢制塔式容器》确定的裙座厚度决定,而应按分析设计的观点进行应力分析,以充分考虑h型锻件与裙座间变形协调所引起的边缘应力及温度应力,进而确定h 型锻件与裙座连接侧的合理厚度。

ﻫ关键词:加氢反应器;裙座;分析设计;变形协调;温度应力ﻫ1前言ﻫ加氢反应器是石油产品加工中的关键设备,在下封头处通常采用h型锻件(图1)。

h型锻件上部连接筒体,下部连接封头及裙座。

h型锻件的三个基本厚度一般设计为分别等同于筒体、封头及裙座的厚度。

虽然加氢反应器按分析设计标准设计,但由于裙座是非受压元件,其厚度一般仍依据JB4710—1992《钢制塔式容器》[1]进行设计计算,然而用此厚度确定h型锻件裙座连接侧厚度却未必妥当。

主要原因在于,加氢反应器主体所承受的压力较高,裙座与加氢反应器主体连接势必存在边缘应力,而且在一定的压力范围内,这种边缘应力会很大,同时温度应力的存在使连接区的应力状况更为复杂。

因此,应当以根据JB4710—1992确定裙座厚度为参考,对该部位进行详细的应力分析,按分析设计的方法进行应力评定,以便合理的确定h型锻件裙座连接侧厚度。

ﻫ图1h型锻件结构示意图笔者以一台在用年产60 万吨汽柴油加氢精制反应器为例,利用ANSYS有限元程序进行应力分析与评定,并确定其h型锻件裙座连接侧的合理厚度。

ﻫ2h型锻件应力分析ﻫ2.1 加氢反应器原始设计条件及尺寸ﻫﻫ设计条件为设计压力P= 8.83MPa,设计温度T = 347℃;材料为锻钢2.25Cr-1Mo;设计温度下许用应力强度Sm= 115.5MPa。

浅谈加氢反应器的设计要点

浅谈加氢反应器的设计要点

浅谈加氢反应器的设计要点范强强#(安徽实华工程技术股份有限公司)摘要加氢反应器是石油化工行业加氢装置中的关键设备,高温、高压以及苛刻的工艺介质 环境导致了加氢反应器设计时具有特殊性。

主要从材料选择、结构设计、制造要求等方面简要 介绍了加氢反应器的设计要点。

在设计过程中,充分优化设计结构,可以较好地提高设备的质 量和使用寿命。

关键词加氢反应器设计要点优化结构中图分类号 T E 966D O I : 10.16759/j .cn k i .issn .1007-7251.2021.04.008Key Points of Hydrogenation Reactor DesignFAN QiangqiangAbstract: Hydrogenation reactor w a s the k ey equipment of hydrogenation unit in petrochemical industry.T h e high temperature, high pressure and harsh process m e d i u m environment h ad led to the special design of the hydrogenation reactor. T h e design points of hydrogenation reactor w e r e discussed f r o m the aspects of material selection, structural design a nd manufacturing requirements. In the design process, fully optimizing the design structure could better improve the quality a nd service life of the equipment.Key words: Hydrogenation reactor; Design Point; Structure optimization0刖自随着节能减排、环境保护的要求日益严格,各行 业对油品质量的要求也不断提高,给石化行业的工艺 和设备带来了挑战。

加氢反应器强度设计及理论计算

加氢反应器强度设计及理论计算

加氢反应器强度设计及理论计算首先,加氢反应器是一种重要的化工设备,用于在高压和高温条件下进行加氢反应。

在设计加氢反应器的强度时,需要考虑以下几个因素:1.反应器压力:加氢反应器通常工作在较高的压力下,因此在设计中需要考虑到反应器的压力承受能力。

可以根据反应器内部的压力梯度和材料的强度参数来计算反应器的最大允许工作压力。

2.反应器温度:加氢反应器的工作温度通常较高,因此需要确保材料能够在高温下保持足够的强度。

可以根据材料的高温强度参数和热传导性能来计算反应器的温度分布和热应力。

3.反应器应力:加氢反应器的应力主要包括静态应力和热应力。

静态应力是由于压力和温度差异引起的;热应力是由于由于温度不均匀引起的。

可以通过有限元分析和应力分析来计算反应器内部的应力分布,并确保应力处于安全范围内。

在进行加氢反应器强度设计和理论计算时,还需考虑以下几个关键的技术要点:1.材料选择:根据反应器的工作条件和介质性质,选择适当的材料。

常见的材料包括高强度钢、合金钢和不锈钢等。

2.壁厚计算:根据反应器的内径、工作压力和材料强度参数,计算反应器的最小壁厚,以确保其能够承受工作压力。

3.焊缝和连接件分析:对于焊接连接的部分,需要进行焊缝的强度和疲劳分析,以保证其结构的安全性。

4.热传导分析:对于高温反应器,需要进行热传导分析,以评估反应器壁的温度分布和热应力。

5.有限元分析:通过有限元分析方法,对反应器进行结构强度分析,包括应力、应变和变形等。

综上所述,加氢反应器的强度设计和理论计算是确保反应器结构安全可靠的重要环节。

通过合理选择材料,进行压力、温度和应力等方面的分析,可以为反应器的设计提供重要的参考依据,以确保其在工作条件下的可靠运行。

加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析

加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析

泊 松 比 =03 .;
材 料 2 5在催化剂床层 中发生反应 ,由于该反应时放 热反应 ,为了调节反应器的温度 , 从一侧的冷氢管
加 入冷氢 ,冷氢 与油气 在冷氢 箱 内充分 混合 ,以吸
收反应热,避免反应超高温 ,加氢精炼制过程是分 段 进行 的 ,经过 多段催 化反应 生成 的成 品油 经反 应
( i o i g S i u i e s y Lio i g F s u 0 , C i a L a n n h h aUn v r i , a n n u h n 1 0 t 1 3 1 hn )
Ab t a t T e h d o e a i n r a t ri a k n fi ot n q i me tf r r d c i n o er lu p o u t. c u e sr c : h y r g n t e co i d o o s mp ra t u p n o o u to f t e m r d c s Be a s e p p o t eh d o e ai n r a trwo k n e i h tmp r t r n i hp e s r o d t n a d i h s i h me h n c l t s , h y r g n t e co r su d rh g o e e au ea dh g r su e c n i o , n a g c a i a r s i t h se me h n c l te sa a y i o k r s p o ta e smo e sg i c n n h u d ’ b g o e u i g t ed sg . n t i c a i a r s n l ss fs i u p r r ai r in f a ta d s o l n t e in r d d rn h e i s t i n I h s p p r t e f i lme tmo e f t e h d o e a i n r a t r s i u p r a e s e tb ih d b s g ANS a e , h n t ee n d lo h y r g n t e co k r s p o t r a wa sa l e y u i i e o t s n YS s f r , n sme h n c l te swa n l z d ot wa e a di c a ia r s s ay e . t s a Ke r s M e h n c l te s; F n t l me t n l s S i u p r a e y wo d : c a ia r s i i ee n a y i s e a s; k r a s p o t r a; Lie rs e sa ay i t n a t s l ss r n

加氢反应器吊耳联接部位受力分析与校核计算

加氢反应器吊耳联接部位受力分析与校核计算

加氢反应器吊耳联接部位受力分析与校核计算1概述加氢反应器吊装一般采用成熟的滑移法吊装,其结构设计决定吊装时,主吊点通常运用顶部盲板吊耳,吊装前,需对其进行详细的工艺计算,内容一般包括吊耳本身抗拉、抗剪和抗弯危险截面校核,联接螺柱预紧力确定,螺柱总拉力计算和抗拉强度校核,反应器顶部法兰与盲板吊耳接合面应力校核.北京燕山石化炼油事业部100 万t / a 柴油加氢精制装置的加氢精制反应器采用成熟的主辅吊车滑移法吊装,主吊车为一台DEMAG TC2600 型500t 桁架臂轮胎吊,辅助吊车为一台KRUPP GMT8350 型350t 液压臂轮胎吊。

主吊点为盲板吊耳,其本身的抗拉、抗剪和抗弯等各种强度己经过实践检验,满足吊装要求。

因此新用的联接螺柱及反应器法兰接合面是否满足吊装要求是本次吊装的核心技术难点之一,其工艺计算亦为吊装工艺计算的重点之一,首先采用静力学方法,分析出反应器任意仰角时,盲板吊耳与反应器顶部大法兰接合面的受力状态.其次运用虎克定律推导出紧联接螺柱的预紧力、工作拉力与总拉力之间的计算公式,进而根据工作拉力确定出螺柱预紧力,用于指导正确安装盲板吊耳.最后利用推导公式计算并绘制出吊装过程中,反应器仰角与螺柱总拉力和法兰接合面应力之间的关系曲线,并求出整个吊装过程中的最大总拉力和最大、最小接合面压应力,便于科学地进行吊装过程指挥,确保吊装万无一失。

2主吊点受力分析与计算1)工艺参数设备名称:加氢精制反应器设备位号:R - 101设备规格:Φ3200 ×110 . 5 ×25741吊装重量:2070 . 14kN安装位置:立式安装于地面砼基础上2)计算模型反应器重心位于其中轴线上;主吊点作用力作用在盲板吊耳孔正中保持不变,即保持图l 中H7 不变;辅助吊点位置在吊装过程中保持不变,即保持图 1 中H8 不变。

反应器在吊装过程中,主辅吊绳处于竖直状态。

3)反应器重心计算则:H8=H-H9=13637-500=13137mm式中:H ―反应器组合重心离反应器底板下表面的距离,mm ;H8―反应器组合重心到辅助吊点的距离,mm ;H9―辅助吊点位置离裙座底的距离,mm ;Gi - 反应器各零件重量,kN ;hi ―反应器各零件重心离反应器底板下表面距离,mm ;G ―反应的吊装重量,G =2070 . 14 kN 。

热壁加氢反应器热箱区有限元应力分析

热壁加氢反应器热箱区有限元应力分析
引起 的内能 交换 。
热 辐射遵 循斯 蒂 芬一 波尔 兹曼 方程 :
q = 8 o ' Al F l 2 ( T l 4 T 4 1 …… …… …… …… ( 3 )
热传导遵循付里叶定律 :
q - - -k ’
式 中,q 一热流率 ; 一辐a l a p p l i c a t i o n i n d i c a t e t h a t i t i s n e c e s s a r y t o d o n o n l i n e a r i f n i t e e l e me n t a n a l y s i s f o r h o t c h a mb e r d e s i g n .


热 系数 ( Wl / m・ K ) ;
( n l m ) ;F I _ 由辐 射 面 l 到 辐射 面 2的形 状
”号一 热量 流 向温度 降低 的方 向。
系数 ;T 。 一 辐 射 面 1的绝对 温度 ( K) ; 为 辐 射面 2的绝 对温 度 ( K ) 。 南方程可知含有热辐射 的分析是高度非线性 的团 。 其 中 的黑度 ( 辐射 率 )反 映着物 体在 辐射 能力 方面 接 近黑体 的程 度 ,是辐 射换 热 中的重 要参 数 。在相
Fi ni t e El e me nt Ana l y s i s f or Ho t Cha m be r o f Ho t -wa l l Hy dr og e n at i o n Re a c t o r L u Fe n g
Ab s t r a c t : T h e p a p e r a n a l y s e s n o n l i n e a r s t r e s s o f h e a t r a d i a t i o n a n d c o n d u c t i o n i n t h e h o t c h a mb e r o f h o t - w a l l h y d r o g e n a t i o n

加氢反应器进出口管道的应力分析及管道布置要点

加氢反应器进出口管道的应力分析及管道布置要点

加氢反应器进出口管道的应力分析及管道布置要点发布时间:2022-08-25T08:23:54.169Z 来源:《科学与技术》2022年8期作者:韩文娟申阳石国锋安晓辉刘志杰[导读] 石油加氢工艺是石油化工生产和加工的重要手段。

该领域主要有两种加氢处理方式,加氢处理和加氢裂化。

韩文娟申阳石国锋安晓辉刘志杰新疆寰球工程公司,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐 830000摘要:石油加氢工艺是石油化工生产和加工的重要手段。

该领域主要有两种加氢处理方式,加氢处理和加氢裂化。

加氢处理、加氢裂化、加氢改质、蜡油加氢处理、渣油加氢处理等加氢处理组分是必不可少的部分。

本文首先介绍了加氢反应器的设计、管道结构的要点以及管道和吊架支架的设计区域。

以炼油厂柴油加氢装置为例,对出口加氢反应器的应力分析,重点讲解应力分析软件CAESARII的模型分析。

分析时还需要进行法兰泄漏计算。

本文提出了加氢反应器出口管压力分析的安全思路和措施,为今后类似装置提供参考和设计信息。

关键词∶加氢精制装置;加氢反应器;配管设计;管道应力分析;CAESARII 1 加氢反应器布置(1)加氢反应器的设计必须满足项目场地的环境和环保要求。

加氢反应器和热炉属于火灾危险品,因此应安装在设备边缘和壁炉附近,并放置在用于易燃气体、碳氢化合物和甲乙类的设备上。

液体介质气道的背风侧,并确保反应器底部稳定。

(2)加氢反应器的结构必须满足工艺流程的设计要求,并且必须控制反应压力的温度和湿度。

因此,反应器、热交换器和反应进料热交换器等设备应位于装置的一端或一部分附近。

反应器与炉内反应器之间的观察距离必须至少为4.5m。

(3)加氢反应器配置满足操作和维护要求。

安装在框架上的反应器表面将提供平台和区域,以提升催化剂的安装和维护。

车间内规划的反应堆将配备起重设备,然后在靠近大门和工作区的地板上安装一个吊装孔。

在反应器的另一侧,必须有催化剂运输所需的区域和通道。

反应器必须从安装和维护设备的区域和现场的顶部或侧面流出。

加氢反应器吊装工艺计算及分析

加氢反应器吊装工艺计算及分析

2吊装 工 艺 受 力 分 析
2 . 2反应器脱排角度分析 确 定反 应 器脱 排 角 度a ,应 综 合考 虑 满足 以下 三 个条 件 : ( )脱 排 后 由于 设 备 的摆 动 将 带来 动载 荷 , 1 应 分析 其动 载是 否在 设 定范 围之 内; ( )脱排后 的 自然倾斜 角一般 为l .0 2 02 。之 间,且 比设 备倾斜 临界角 0>5 以上 ; 。 ( )综合考 虑 主 吊车和 辅助 吊车 的受 力 。 3 设 备 脱 排 后 绕 主 吊 点摆 动 可 假 设 视 为物 理单 摆 ,将 设 备 简 化 为一 个 质 量 为mg 于 设 备 重心 的 位
大 型 设 备 吊装 静 载荷 包 括 设 备重 量 、 吊索 具 重量 及 吊耳 重 量 等 ,在 设 备 起 吊时 同 时 承 受冲 击
振 动 影 响 ,计 算 吊装 载 荷 时 不 仅要 考 虑 静 载荷 , 还 必须 考 虑 动 载 荷 。因 此 ,设 备 吊装载 荷 等 于静 载 荷 ×动载 荷 系 数K1 。一 般 情 况 下 ,动 载 荷 系数

加 氢 反应器 吊装 载荷 G = ( + + ) 0 K1 X G1 G2 G3

K1× G
其 中 :G1 反 应 器 重 量 6 3 4 吨 ( 主 吊 一 2 .7 含

G ~ 钢 丝绳 及卸 扣重 量41 。 3 .吨 经 计算 ,G0 I1 ( 2 . + 6 4 1 7 79 = .× 6 34 1+ .)= 0 .3 7
t,9 7 1 1



I I
17 1 " 7 7  ̄
l L
吊法 , 即采 用 单 主 吊车 或 双 主 吊车 提 升 卧 置 设 备 的 上 部 , 同 时采 用 辅 吊车 ( 带 吊 )抬 送 设 备 下 履 部 ,边 吊装 边 负重 前 行 ,当 设 备仰 角达 到7 。 以 0 上 时 ,辅 吊车 脱 钩 ,待 设 备 竖 直 稳 定 后 ,主 吊车

加氢反应器的内件支撑结构

加氢反应器的内件支撑结构

方 向还 需 要进 行 C r — Mo 钢 凸 台堆焊 ,一 般 采 用 埋
这 种结 构 的支 持 圈优 点 是 制造 简单 ,省工 时 , 省 焊材 。但 这种 焊接 结构 也有 缺点 ,那 就是 支持 圈 的 焊缝也 随 设备一 同进行 最终 热处 理 ( 一般 加氢 反 应器 材质 都是选 用 1 2 C r 2 Mo 1 R或 是 1 2 C r 2 Mo l V R
制造 ,而用 这两种 材 料制造 的反应 器必 须要 进行 最
最终 热处理后再 堆焊表 层 E 3 4 7的方 案 ,实 践 证
明 ,采 用 堆焊 能 实现 1 0 0 % 自动焊 ,焊 接质 量 非 常
好 ( 见 图3 ) 。
终 焊后 热 处理 ) ,而最 终 焊 后热 处 理 温 度 时 间分 别
热到 1 0 0 ~ 1 5 0℃,堆 焊 完 成 后 空 冷 至 室 温 再 堆 焊
E3 4 7。
可 ,但对 于支 撑较重 的 内件 ,如催 化剂 支撑格 栅 就
不 太 适 合 ,因为 凸 台的上 转 角 处所 受 拉 应力 较 大 ,
又 因为位 于结 构突变 处 ,由于长期 承重 ,在 临氢状 态下 受 材料 脆 化等 因素影 响很 容 易产 生 应力 腐 蚀 。 因此 ,为 防止 氢 脆 的发 生 ,尤 其是 相 脆化 现 象 ,
支 撑 凸 台 的转 角 半 径 ,降 低 热 应 力 和 避 免 应 力 集
中;尽量保持堆焊金属 E 3 4 7和焊接金属有较高 的
延 性 ,对于 支撑 凸 台的上转 角处 应采 取最 终热处 理
后 再 堆焊 表层 E 3 4 7的方 案 以避 开 敏 化温 度 ,防止
开 好坡 口 ,所 以一般 采用 双 面焊 全熔透 结 构 。

加氢反应器接管补强部位的应力分析

加氢反应器接管补强部位的应力分析

加 氢 反 应 器 接 管 补 强部 位 的应 力 分 析
林 玉 娟 程 东 红 张 浩
( 庆 石 油 学 院 , 庆 ,6 3 8 大 大 13 1 )
摘 要 以应 力分析 法和 A S S有限元法分别对加 氢反应 器接 管补 强部位进行 了应 力分析 , NY 结果表 明: 大 最 应力 出现在反应器上封 头与接 管的内壁交界处。通过 分析得 知 , A S S软件分析反 应 器接 管补 强部位 的应力 用 NY 比传 统 应 力 分析 法 更 直 观 方 便 , 算相 对 更精 确 省 时 。 计 关键词 加 氢反 应器 ; 管补 强; 接 应力分析 ; N Y A S S软件 ; 力集中 应 分 类号 T 9 2 E7
S rs n ls f h e f rmgP r frN z f y r g n t n R at r/ i uu n C e gD n h n , h n tesA a i o e R i o c a t o o  ̄e d o e a i e cos Ln Y ja , h n o g o g Z a g ys t n o H o
自2 O世纪 8 O年代 初 , 国加 氢裂化装 置 中引进加 氢反 我 应器 以来 , 国内在 用热壁加 氢反应 器数 量已达数 十台。随着 投用 的热壁加氢反应器数 量的增 加及使 用周期 的延长 , 一些 影响安全的问题已逐渐在 生产 中显露 出来 , 主要 是加氢 反应 器长期在高温高压 的临氢环 境 中工作 , 作过程 中的温 度和 操 压力的波动 , 开停工过程 中压力 和温度 的变化等 都会引起反 应器应力循环疲劳 、 裂纹 萌生和 已存在缺陷的疲劳扩展 , 给在 役热 壁加氢反应器 的正常生产带来安 全隐患。接管是压力容 器的重要组成部分 , 在接管 与封 头的连接部位 , 由于结构不连 续, 几何 变形 相互 约束 , 致较 高的局部 应力 。因此 , 在役 导 对 加氢反应器进行必要的应力 分析 , 是保 证加氢反 应器 长期安 全运行的重要措 施… 。

加氢反应器冷氢进口的应力分析

加氢反应器冷氢进口的应力分析

doi:10 3969/j issn 1004-275X 2020 12 52加氢反应器冷氢进口的应力分析范勇波(茂名瑞派石化工程有限公司,广东 茂名 525000)摘 要:众所周知,近年来伴随着我国在钻完井工程、石油化工生产、石油化工精加工等方面都取得了显著的进展,尤其是精炼油工艺、芳烃生产工艺迅速铺开。

其中,加氢反应器作为石油冶炼石油化工生产当中最为重要的一个设备,加强其研究对于提升化工生产效率显得尤为重要。

因此,主要根据冷氢口特点进行有限元分析,探索适应目前生产方式的区域模型,考虑温度环境等相关差异进行应力计算。

并结合分层导入结构探讨温度场的分布规律,结合顺序耦合进行危险截面工作判定,根据参数分析结果探讨不同应力强度范围之下,加氢反应器冷氢口有限元数据分析情况。

关键词:加氢反应器;冷氢进口;应力分析中图分类号:TE966 文献标志码:A 文章编号:1004-275X(2020)12-162-03StressAnalysisofcoldhydrogeninletinhydrogenationreactorFanYongbo(MaomingRuipaiPetrochemicalEngineeringCo ,Ltd ,GuangdongMaoming525000)Abstract:Itiswellknownthatinrecentyears,withourdrillingandcompletionengineering,petrochemicalproduction,petrochemicalrefiningandotheraspectshavemadesignificantprogress,especiallyrefiningoiltechnology,aromaticsproductionprocessrapidlyspread Amongthem,hydrogenationreactoristhemostimportantequipmentinpetroleumrefiningandpetro chemicalproduction,soitisveryimportanttostrengthentheresearchofhydrogenationreactorinordertoimprovetheefficiencyofchemicalproduction Therefore,thispapermainlybasedonthecharacteristicsofcoldhydrogenportfiniteelementanalysis,exploringtheregionalmodeltoadapttothecurrentmodeofproduction,takingintoaccountthetemperatureenvironmentandotherrelevantdifferencesinstresscalculation TheDistributionLawoftemperaturefieldisdiscussedincombinationwiththelayeredstructure,andthedangeroussectionisjudgedbythesequentialcouplingmethod,finiteelementanalysisofcoldhydro genportinhydrogenationreactorKeywords:hydrogenationreactor;coldhydrogeninlet;stressanalysis 石油化工生产水平是衡量一个国家经济发展潜力的重要指标,近些年来我国在钻完井工程、石油化工生产、石油化工精加工等方面都取得了显著的进展,尤其是精炼油工艺、芳烃生产工艺迅速铺开。

加氢反应器出口收集器支撑结构分析

加氢反应器出口收集器支撑结构分析

出口收集器是安装在加氢反应器内部底封头物料出口附近的工艺内件,在整个加氢工艺流程中发挥着重要作用。

工艺内件一般在加氢反应器整体组焊完发运至现场后再进行装配,但是,由于某些型号的出口收集器尺寸过大,无法从人孔装入到反应器内部,需要在反应器最后合拢环焊缝施焊前装入反应器内。

在组焊合拢环缝时,整个反应器被放在托辊上以一定的角速度旋转,为保护出口收集器本身及反应器内壁,应将出口收集器固定在反应器内。

由于用户要求出口收集器与底封头的装配支撑筋板要在反应器最终焊后热处理之后才可焊接,所以需要将出口收集器先固定在反应器内壁上,随反应器一起旋转,并与反应器一起完成最终焊后热处理。

笔者根据用户要求,对常温条件下出口收集器随壳体旋转和最终焊后热处理两种工况进行校核。

1方案提出针对用户要求,笔者提出在反应器内壁焊接四个临时支撑板以固定出口收集器(见图1,图2)。

该方案利用螺栓通过焊接在出口收集器本体底部的支耳与壳体上焊接的临时支撑板紧固牢靠,保证出口收集器在随设备一起旋转时不会脱落;在进行最终焊后热处理时,要放松螺栓,使出口收集器在自身重力作用下靠在反应器壳体上,受热自由膨胀时,支撑板上的长圆孔使连接部位不承受载荷,所以无需对连接部位进行应力校核。

而对常温条件下出口收集器随反应器旋转时,出口收集器支耳和支撑板上的螺栓孔、根部焊接位置,以及螺栓的应力集中进行分析校核。

2结构应力分析(1)基本参数某加氢反应器设备内径覫4267mm ,壳体壁厚1.一重集团大连工程技术有限公司工程师,辽宁大连116600加氢反应器出口收集器支撑结构分析刘人锋1摘要:提出一种可以满足加氢反应器出口收集器固定及与壳体同时完成最终焊后热处理时受热膨胀要求的安装方案,通过对出口收集器的支耳、支撑板及焊接部位的静力分析,以及对螺栓孔及紧固件的接触分析校核,判定应力强度及剪切应力验证方案的合理性。

关键词:出口收集器;接触分析;螺栓应力校核中图分类号:TE966文献标识码:B 文章编号:1673-3355(2020)06-0004-05Analysis on Support Structure to Outlet Collector of Hydrogenation Reactors Liu RenfengAbstract:The paper puts forth an installation solution that can meet requirements both on the securing of the outlet collector inside hydrogenation reactors and on its free expansion when it is subject to final post-welding heat treatment together with the reactor shell.The feasibility of the solution is verified by analyzing the static forces on the lugs,support plates and welds of the outlet collector,and analyzing and checking the contact with the screw holes and fasteners to judge the stress strength and shear stress.Key words:outlet collector;contact analysis;bolt stress check10.3969/j.issn.1673-3355.2020.06.004图3出口收集器几何结构模型*:壳体由母材和堆焊层构成,壳体母材为SA-336GR.F22V ,堆焊层材料为TP 347,临时支撑板焊接在堆焊层上,考虑到堆焊层的力学性能低于母材,为得到更为保守的结果,整个壳体按照SA-182F347建模简化。

加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析

加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析

CAD/CAE软件实践报告专业班级装备11101班级序号学生姓名指导教师成绩长江大学机械工程学院2012—2013学年第二学期加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析1、问题描述某加氢精制反应器,设计压力为P=8.8MaP,设计温度为T=347℃。

材料为2Cr—1Mo,弹性模量E=2.0×105MPa,泊松比μ=0.3。

设计温度下材料的设计应力强度:裙座锻造结构Sm=115.5 MaP,筒体及封头主体Sm1=153.5 MaP。

设备总重W=273000kg。

h形锻件尺寸为:筒体内半径R1=1436.5mm,壁厚为t1=90mm,封头内半径R1=1446.5mm,壁厚为t2=55 mm,裙座壁厚t3=23.5mm,锻件高度H=568 mm,试分析该加氢反应器裙座支撑区支撑应力。

2、问题分析根据加氢反应器裙座支撑区h形锻件结构图建立:采用轴对称模型,其中与h形锻件连接筒体与裙座的长度足够长,远大于2.5倍的边缘应力衰减长度。

由于讨论h形锻件连接区的应力分布规律,忽略了下封头的开孔接管。

其中,筒体端部以面力P2模拟封闭筒体受力情况。

将重力载荷转化为面力形式叠加到通体端部,用P1表示,3、分析过程1、环境设置(1)以交互模式进入ANSYS,在总路径下建立子路径,工作文件名取为E61(2)设置标题:执行Utility Menu>Change Title命令,弹出Change Title命令,输入E61 ,单击OK按钮,关闭对话框。

(3)初始化设计变量:执行Utility Menu>Paramerters>Scalar Paramerters命令,弹出Scalar Paramerters对话框,输入数据。

2、定义单元材料(1)定义单元类型:执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令,弹出Element Type对话框,单击Add按钮,弹出Library of Element Types 对话框。

加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析

加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析

加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析张彦军;任建明【摘要】加氢反应器是石油产品加工的重要设备,由于其工作在高温高压的场合下,机械应力很大,所以对其裙座支撑区的机械应力分析就尤为重要,在设计时不应忽略.利用ANSYS软件建立了加氢反应器裙座支撑区有限元模型,并对其进行机械应力分析.%The hydrogenation reactor is a kind of important equipment for production of petroleum products. Because the hydrogenation reactor works under high temperature and high pressure condition, and it has high mechanical stress, mechanical stress analysis of skirt support area is more significant and shouldn't be ignored during the design. In this paper, the finite element model of the hydrogenation reactor skirt support area was established by using ANSYS software, and its mechanical stress was analyzed.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2011(040)011【总页数】4页(P1152-1154,1157)【关键词】机械应力;有限元分析;裙座支撑区;线性应力分析【作者】张彦军;任建明【作者单位】辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TQ050.1加氢反应器是石油产品加工的重要设备,其基本结构如图1,加氢反应器由于压力较高,一般为结构细长,并采用球形封头。

加氢反应器裙座支撑结构的有限元分析

加氢反应器裙座支撑结构的有限元分析
图 2 温度场分析模型
温度场计算结果: 虽然设有保温层, 并且封头与裙 座之间采用热箱结构 (即在封头与裙座之间不填满保 温材料, 而是留有一定的空气空间, 使内部介质的热量 能够通过该空间内的空气传递给裙座) , 降低了该位置 的温度梯度, 但在 h 形锻件与裙座连接区域仍然存在 较大的温度梯度 (图 3) 。
2 有限元分析
2.1 温度场计算 温度场分析有限元模型共有 3 种传热边界: 保温 层与空气, 裙座与空气的对流边界; 加氢反应器内部流 体介质与容器器壁的对流边界; 绝热边界。采用的热 单元为 PLANE77, 共 941 个单元, 3 128 个节点 (图 2) 。
1 相关参数
加氢反应器采用的材料为 2.25Cr-1Mo-0.25V, 保 温材料为硅酸铝。最大设计压力为 21.7 MPa, 最大操 作压力为 19 MPa, 设计温度为 454/177 ℃, 最大操作 温度为 425 ℃, 介质为油气、 氢气等。采用间接法计算 结构热应力, 首先使用上述参数对结构进行热分析, 求 得其温度场分布, 然后将热单元转换为结构单元, 将求 得的单元节点温度作为温度载荷, 施加在模型结构上 进行应力分析 (图 1) 。
2014 年 2 月 第 33 卷 第 2 期
图 6 仅有机械载荷的应力计算结果
2.3 应力分类与评定 对于同时存在机械应力与热应力的结构, 如何进 行应力分类与评定需要慎重考虑。原则上, 机械载荷 与热载荷应单独进行计算, 根据机械载荷计算结果提 取仅与一次应力相关的应力强度, 如一次局部薄膜应 力 p L、 一次弯曲应力 p b、 一次局部薄膜应力加一次弯 曲应力 p L+p b, 然后将热载荷计算结果与前者叠加, 而 后进行分类, 此时应仅提取与二次应力相关的应力强 度, 如一次局部薄膜应力加一次弯曲应力加二次应力

大型裙座支撑式球罐有限元应力分析

大型裙座支撑式球罐有限元应力分析

大型裙座支撑式球罐有限元应力分析江茂强;汪学军【摘要】The traditional large -scale spherical tanks are usually supported by pillars with tangerine or hybrid-petal spherical shell .With the development of construction technology , the new technology of football-petal spherical tank by skirt support has been applied in recent years ,as the advantages such as more uniform stress,less petal number and then shorter weld length and convenient construction ,mainte-nance and repair .The stress analysis of a 1000 m3 spherical tank by skirt support was made by using the finite element method .The stress was classified and evaluated according to JB 4732-1995 standard .The results showed that the design meets the requirement .Design difficulties and key issues are indicated , which provides a reference for the design and calculation of the large -scale spherical tank by skirt sup-port.%随着建造技术的发展,区别于传统支柱支撑式的大型裙座支撑式球罐,由于受力均匀,球壳分瓣可采用足球瓣式,分瓣少、焊缝长度短,建造、维护及检修方便等诸多优点,近年来在工程中得到应用。

加氢反应器运状况安全分析

加氢反应器运状况安全分析

加氢反应器运行状况安全分析山于制作热壁加氢反应器的钢是Cr-Mo钢中回火脆化敬感性较高的钢种,而热壁加氢反应器的操作温度乂长期处在325〜575°C的回火脆化温度区因此,热壁加氢反应器投入使用后,其材料的回火脆化是不可避免的。

在反应器开停工过程中,当器壁温度较低时,器壁材料的韧性就有可能山于氢脆和回火脆共同作用而大幅度下降。

此时,如果反应器器壁中的应力水平较高,就有可能诱发脆性破坏事故。

为了避免此类事故发生,通常采取的措施是设定反应器的最低升压温靈即当反应器内温度低于最低升压温度时,内压力不能超过预先设定的压力限。

对于加氢裂化反应器,通常规定在床层温度低于135°C时,压力不得超过反应器设计压力的1/3。

由于在热壁加氢反应器的服役过程中,其材质劣化状况会随着服役时间的增长而逐渐增加,这使得在反应器投用初期偏于安全的限压升温措施到了反应器服役的后期就可能变得危险。

因此,根据反应器的材质劣化状况来准确地推断反应器的使用安全状态,并确定合理的最低升压温度,对于保障热壁加氢反应器长期使用的安全性是十分重要的。

根据对试板材料性能所开展的一系列研究结果可以确定,反应器在经过近3 万h的运行后,其材料没有发生明显的回火脆化,在现行工况条件下运行发生氢致开裂的可能性也很小。

因此,加氢反应器的运行安全更多要取决于操作条件的变化状况。

1鼓低升压温度估算估算最低升压温度方法LI前比较传统的确定热壁加氢反应器的最低升压温度的方法,是采用如图1 所示的安全分析线图。

采用这种方法设定最低升压温度时需要具备材料的脆性系数J、材料屈服强度。

和材料的上平台冲击功CNVy。

推算过程按下面的基本步骤进行。

(1)根据材料的脆性系数J,由图la推算出反应器长期服役后材料的FATT。

(2)根据材料的屈服强度o和上平台冲击功CNV P, III Rolfe-Novak关联式推算出材料在上平台温度下断裂韧度K IC-USo Rolfe-Novak关联式为:(KIC/o ) 8(CNV“/o(3)根据材料的屈服强度o ,由图Id求出在屈服应力o作用下反应器中对应于裂纹长度为a cr的假定裂纹所具有的应力强度因子KIC。

制氢装置转化炉受力分析与改进

制氢装置转化炉受力分析与改进

制氢装置转化炉受力分析与改进制氢装置是一种重要的能源转化装置,其核心部件是转化炉。

转化炉在制氢工艺中起到重要的作用,其受力分析和改进对于提高制氢装置效率和稳定性具有重要意义。

转化炉受力分析主要包括热应力和机械应力两个方面。

热应力是由于转化炉受热膨胀引起的。

在制氢过程中,转化炉内部温度高且不均匀,内壁和外壁受到不同程度的热膨胀,从而引起热应力。

机械应力是由于炉内高温气体对炉壁的冲击作用引起的。

转化炉内气体流动产生的惯性力和压力差会对炉壁产生冲击,从而引起机械应力。

为了减小热应力对转化炉的影响,可以采取以下措施。

优化转化炉的结构设计。

合理设置材料和材料层数,以提高转化炉的耐高温能力。

减小温度不均匀度。

通过优化转化炉的气体流动和结构设计,降低内外壁温度差,减小热应力的产生。

增加冷却措施。

在转化炉壁设置冷却装置,通过冷却剂的流动降低热应力。

在进行转化炉的改进时,需要对转化炉的性能指标进行评估。

对于制氢装置而言,转化效率和氢气纯度是两个重要的性能指标。

转化效率反映了转化炉的气体转化能力,氢气纯度则反映了转化炉的气体分离能力。

在改进转化炉时,需要综合考虑这两个性能指标,并在炉内结构设计和工艺流程优化中进行权衡。

转化炉在制氢装置中起到重要的作用,其受力分析和改进对于提高制氢装置效率和稳定性具有重要意义。

在进行受力分析时,需要考虑热应力和机械应力两个方面。

在进行改进时,可以从结构设计、温度均匀度、冷却措施、气体流动和缓冲措施等方面入手,综合考虑转化效率和氢气纯度等性能指标。

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CAD/CAE软件实践报告专业班级装备11101班级序号学生姓名指导教师成绩长江大学机械工程学院2012—2013学年第二学期加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析1、问题描述某加氢精制反应器,设计压力为P=8.8MaP,设计温度为T=347℃。

材料为2Cr—1Mo,弹性模量E=2.0×105MPa,泊松比μ=0.3。

设计温度下材料的设计应力强度:裙座锻造结构Sm=115.5 MaP,筒体及封头主体Sm1=153.5 MaP。

设备总重W=273000kg。

h形锻件尺寸为:筒体内半径R1=1436.5mm,壁厚为t1=90mm,封头内半径R1=1446.5mm,壁厚为t2=55 mm,裙座壁厚t3=23.5mm,锻件高度H=568 mm,试分析该加氢反应器裙座支撑区支撑应力。

2、问题分析根据加氢反应器裙座支撑区h形锻件结构图建立:采用轴对称模型,其中与h形锻件连接筒体与裙座的长度足够长,远大于2.5倍的边缘应力衰减长度。

由于讨论h形锻件连接区的应力分布规律,忽略了下封头的开孔接管。

其中,筒体端部以面力P2模拟封闭筒体受力情况。

将重力载荷转化为面力形式叠加到通体端部,用P1表示,3、分析过程1、环境设置(1)以交互模式进入ANSYS,在总路径下建立子路径,工作文件名取为E61(2)设置标题:执行Utility Menu>Change Title命令,弹出Change Title命令,输入E61 ,单击OK按钮,关闭对话框。

(3)初始化设计变量:执行Utility Menu>Paramerters>Scalar Paramerters命令,弹出Scalar Paramerters对话框,输入数据。

2、定义单元材料(1)定义单元类型:执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令,弹出Element Type对话框,单击Add按钮,弹出Library of Element Types 对话框。

(2)单击OK,退回至Element Type对话框。

(3)设置对称轴选项:在Element Type对话框中,单击Option按钮,设置PLANE82 elementtype options 选项,在Element behavior K3 下拉框中选择Axisymmetric,单击OK。

(4)定义材料属性:执行Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Model命令,弹出如下对话框:(5)单击Isotropic项,弹出如下对话框:3、创建模型(1)创建系列关键点,用于定位:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,弹出下列对话框,在NPT中输入1,单击Apply按钮,生成坐标为(0,0,0)关键点1。

再依次输入点2(tongt_di/2+tongt_t,,),点3(tongt_di/2,,),点5(tongt_di/2+tongt_t,-tongq_h,),点6(tongt_di/2+tongt_t-qunz_t,-tongq_h,)点7(kx(6)-xyhr1,xqunz_h-tongq_h,)。

(2)连线:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Lines>In Active Cooder命令,弹出对话框,选中编号为2、3的两点,生成线段1,再选择点2、5,生成线段2,再选择点5、6,生成线段3,单击OK。

(3)画包含裙座连接侧过度圆弧的圆:执行Utility Menu>List> Keypoingts>Coordinates+Attributes命令,记录关键点7(0.151E+04,-545,0)。

再执行执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>By Cent & Radius命令,弹出圆心位置拾取框,单击Global Cartesian,再文本框中输入(0.151E+04,-545,0),单击Apply按钮,弹出圆周任一点位置拾取框,在文本框中输入(0.151E+04,-545+xyhr1,0),单击Apply按钮,弹出ArcsBy Cent & Radius对话框,直接单击OK。

(4)删除多余圆弧:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line and Below命令,弹出拾取框,依次选择编号为5、6、7的三条多余的圆弧,单击OK。

(5)连线:重复步骤(2)连接6,4两个关键点。

(6)重新定义关键点7为与过度圆弧等高的点:在命令流中输入“K,7,0,ky(8)”。

(7)生成h型锻件两个过度圆弧连接线的母体:重复步骤(2)连接7,8两个关键点。

(8)画球壳外壁对应的圆:在命令流中输入“Circle,1,fengt_do/2”。

生成圆心位置在关键点1,半径大小为fengt_do/2的圆。

(9)删除多余圆弧:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line and Below命令,弹出拾取框,依次选择编号为7、8、9的三条多余的圆弧,单击OK。

(10)线段相减:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令,弹出拾取框,首先选择被减线段10,单击Apply按钮,再选则相减线段6,单击OK。

(11)删除编号为7的线段。

(12)再次生成两过度圆弧连接线的母体:重复步骤(2)连接8,10两个关键点。

(13)定义辅助关键点执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS 命令,弹出下列对话框,在NPT中输入30,输入坐标(kx(10)-xyhr2,ky(8)-xyhr2,0)单击Apply按钮。

再在NPT中输入40,单击Apply按钮,输入坐标(kx(8),ky(30),0)关键点40。

(14)生成辅助线以确定内侧过渡圆弧中心:重复步骤(2)连接40,30两个关键点。

(15)画辅助圆以确定内侧过度圆弧中心:在命令流中输入“Circle,1,fengt_do/2+xyhr2”。

生成圆心位置在关键点1,半径大小为fengt_do/2+xyhr2的圆。

(16)求交点以确定内侧过度圆弧中心:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令,弹出拾取框,首先选择被减线段7,单击Apply按钮,再选则相减线段12,单击OK。

(17)删除多余圆弧:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line Only命令,弹出拾取框,依次选择编号为13、14的三条多余的圆弧,单击OK。

(18)删除多余的关键点:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete> Keypoingts 命令,弹出拾取框,选择编号为30的点,单击OK。

(19)删除多余线段:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line Only命令,弹出拾取框,依次选择编号为9、10、11三条线段,单击OK。

(20)画包含内侧过度圆弧的圆:在命令流中输入“Circle,14,xyhr2”成圆心位置在关键点14,径大小为xyhr2的圆。

(21)删除7、10、11三条多余的线段。

(22)生成辅助线:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Lines> Lines>In Active Cooder命令,弹出拾取框,选择Min Max Inc选项,,在文本框中输入“1,14,13”,单击Apply按钮,生成辅助线1,再在文本框中输入“9,14,5”,生成辅助线2.。

(23)定义内侧圆弧中心:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS 命令,弹出下列对话框,在NPT中输入5000,坐标为(kx(14 ),ky(14),0),单击OK。

(24)线段相减:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令,弹出拾取框,首先选择被减线段9,单击Apply按钮,再选则相减线段7,单击OK。

(25)删除编号为12的线段。

(26)生成辅助线执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Lines> Lines>In Active Cooder命令,弹出拾取框,选择Min Max Inc选项,,在文本框中输入“7,14,7”。

(27)线段相减:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令,弹出拾取框,首先选择被减线段6,单击Apply按钮,再选则相减线段10,单击OK。

(28)删除编号为12的线段。

(29)线段相减:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Lineby Line命令,弹出拾取框,首先选择被减线段8,单击Apply按钮,再选则相减线段7,单击OK。

(30)删除编号为6的线段。

(31)重新定义球壳中心:执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS 命令,弹出下列对话框,在NPT中输入1,单击Apply按钮,生成坐标为(0,0,0)关键点1。

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