西北师范大学2013年学术型硕士研究生招生专业目录

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1、合肥工业大学攻读硕士学位研究生课题研究及学位论文工作任务书年级2007级班级16班研究生姓名刘兴然指导教师王祖元教授级高工崔鹏教授研究生类别硕士学科、专业化学工程研究方向化工过程优化与设计所在学院化工学院-11-一．学位论文题目：30万吨/年聚丙烯装置出料系统和压缩机循环系统的应力分析二．所选课题的来源、目的、意义及该课题在国内外的概况：课题来源:来源于神华集团委托设计的包头煤制烯烃项目“30万吨/年聚丙烯装置”。课题的研究目的和意义:大型石化企业都有产品出料系统和压缩机循环系统，是大型石化装置中最重要和最危险的区域，应力分析对这两个系统的安全运行起着举足轻重的作用，应力设计的好坏将

2、直接影响这两个系统的安全性和经济性。由于国内化工设计院对管道应力分析基础理论研究严重不足，应力分析设计主要依赖经验，并且对石油化工大型装备、系统的应力分析设计能力不足，而不同的设计人员在设计过程中，由于采用的计算机辅助手段，模拟方法和依据的设计标准有所不同，所以得出的设计结论往往不同。导致应力分析设计的经济性不合理、安全性不够等一些问题。本研究主要是通过比较不同的设计方案对管道应力的影响，最终设计出满足应力要求的最优化的设计方法，提炼出应力分析的基础理论，可以为以后此类系统的设计提供理论和设计参考。国内外的概况:目前，在国际上，管道应力分析常用下列两种设计标准:(1)英国管道设计标准

3、----BS806《陆上锅炉钢铁管道系统标准》；(2)美国设计标准---ASMEB31《美国受压及动力管道系统标准》。在我国，压力管道的应力分析设计研究的比较晚，至今还没有具体的管道应力分析国家标准。石油化工管道应力分析常用的规范、标准有:《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)，《石油化工企业管道柔性设计规范》(SHJ41-91)等。-11-三、课题研究的主要内容及拟解决的问题和预期效果：课题研究的主要内容：本文主要研究以反应器为核心的出料系统的应力分析和压缩机循环系统的应力分析。（一）出料系统的应力分析一个典型的出料系统是由一个产品室，一个产品吹出罐和一组十个自动开闭

4、的阀门组成。研究内容包括以下几个方面：①　选择合适的法兰磅级，防止法兰泄露；②　管道的振动分析；③　支吊架的选择；④　三通点壁厚和三通形式的选择；⑤　疲劳分析；⑥　系统管线的最优化设计。（二）压缩机循环系统的应力分析压缩机循环系统是由反应器、循环气压缩机、循环气冷却器以及连接它们的管线构成。研究内容包括以下几个方面：①支吊架的选择；②膨胀节的选用；③压缩机管口的应力分析；④在风载或地震载荷情况下的应力分析。拟解决的问题：使管道具有足够的强度和柔性。要求管道具有足够的强度，能够承受持续载荷（重量、压力）、偶发载荷（风、地震）的作用。同时要求管道具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、端点附

5、加位移、管道支承不当等原因造成的下列问题：①　管道应力过大或金属疲劳引起的管道或支架破坏；②　法兰密封面产生泄露；③管系对设备管口的推力和力矩过大，使与其相连的设备局部产生过大的应力和变形，影响设备正常运转。预期效果：管道系统在承受持续载荷（重量、压力）、偶发载荷（风、地震）的情况下，具有足够的强度和柔性，法兰连接处不会产生泄露。并实现管道系统的最优化设计。-11-四．实验设计方案及所需要的主要设备、仪器、材料（名称、规格型号）及其数据（实验大纲另订）。研究方案：（一）消除出料系统中，产品室和产品吹出罐之间的热胀位移以及偶发载荷引起的应力的研究方案。通过研究产品室和产品吹出罐之间的热

6、胀位移、偶发载荷引起的应力对产品室和产品吹出罐以及管道的安全性的影响，从理论的角度分析影响设备和管道安全性的原因，从而设计出消除热胀位移和偶发载荷引起的应力的优化应力分析设计方案。（二）从反应器到产品室的进料管线的长度设计。因为根据工艺条件的计算，为了降低额外的应力，此管线的长度应控制在3-4.9米的范围内。设计方案：对管线L，在3-4.9米的范围内，选择若干个长度。通过比较不同长度管线对应力大小和设备布置的影响，最终得出符合应力条件的最优化设计管线。（三）压缩机循环系统的设计方案。反应器1的压缩机循环系统和反应器2的压缩机循环系统的管道直径分别为42″和30″，有一部分管道的高度为

7、40米，当地的地震烈度为八级，因此如何确保这个系统的安全性极为重要。通过CAESARⅡ应力分析软件，分析管道在操作态、安装态、地震荷载、风荷载情况下的应力分布情况，来进行支吊架的选择、膨胀节的选用以及如何消除地震荷载引起的管道振动。设计不同的设计方案，从对管道的安全性和经济性的影响的角度，比较不同设计方案的优缺点，最终设计出最优设计方案。-11-研究所需要的主要设备、仪器、材料：（一）软件：CAESARⅡ应力分析软件，SmartPlantReview软件（