裂解气干燥器的应力分析研究
乙烯生产能力是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，而大型核心设备的研发制约着乙烯装置的大型化。本文所研究的特大型裂解气干燥器是百万吨级乙烯装置的核心设备之一，其工作环境复杂、恶劣，这对裂解气干燥器的结构和强度安全性设计提出了更高的要求。
对简体直径达5200mm，高度为18830mm，工作温度在16℃～232℃、工作压力在0.39MPa～3.9MPa之间交替变化的特大型裂解气干燥器，使用分析设计方法，得到了基于保证安全性、经济性的壳体尺寸——筒体壁厚80mm、封头厚度50mm。
对裂解气干燥器上下封头、人孔、平盖、接管等开孔应力集中部位采用有限元方法进行了分析计算，确定了有限元研究模型和网格划分方式，分析并设定了边界条件；计算结果表明上封头开孔处出现较大应力，筒体开孔处出现最大应力，下封头开孔处和法兰盖接管开孔处也出现较大应力。对这些危险部位的有限元计算结果进行了线性化处理，作出了强度安全分析评价，最后进行了这些部位的疲劳强度校核。
对结构变化及应力分布最为复杂的裙座支撑部位，采用有限元方法进行了机械应力计算分析及疲劳计算分析。用有限元方法对温差最大的裙座支撑部位进行了热应力计算分析，研究了该处的热箱高度与热应力的关系，结果表明热箱高度对裙座支撑处的热应力影响很大；研究发现热箱高度从200mm开始，热应力随着热箱高度的增大而逐渐减小，当热箱高度达到380mm后，热应力开始随着热箱高度的增大而增大；最后根据分析结果确定了合理的热箱高度。
利用有限元软件对裂解气干燥器复杂的实际工况进行了模拟计算，得到了各实际工况下压力载荷与温度载荷的组合应力。对温度232℃、压力3.9MPa的极端工况下的设备结构应力分布进行了计算，结果发现由于压力载荷和温度载荷的应力叠加，导致设备结构局部应力明显增大而影响设备结构安全。为了确保设备结构安全，通过对实际工况下的应力计算，对工艺生产提出了要求。
乙烯装置;裂解气干燥器;应力分布;有限元方法
西安石油大学
硕士
化工过程机械
樊玉光
2010
中文
TQ051.892;TQ205
97
2010-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）