毕业设计（论文）-高压分离罐毕业设计

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1、目录前言11有限元法31.1有限元法概述31.2有限元法与其他分析法的区别31.3有限元法解题步骤62有限元分析软件ANSYS82.1ANSYS软件简介82.2ANSYS软件的功能102.3ANSYS软件的分析过程112.3.1前处理112.3.2加载求解122.3.3后处理123高压分离罐133.1加氢精制简介133.2高压分离罐的总体结构143.2.1材料153.2.2筒体153.2.3封头153.3.4裙座164高压分离罐应力分析及强度校核174.1分析设计简介174.2应力分类184.2.1

2、一次应力P194.2.2二次应力Q204.2.3峰值应力F204.3应力强度评定方法214.4设计条件22574.5高压分离罐应力分析234.5.1上封头244.5.1油气入口开孔304.5.3裙座36结论43参考文献44谢辞45附录147附录252附录35657前言石化工业是国民经济的重要支柱产业之一，是提供交通运输燃料和石油化工原料的工业，在国民经济、国防和社会发展中具有极其重要的地位和作用。随着人类对石油产品的需求量不断增加，人类对油品质量的要求也也来越高。为了获取高质量的石油加工产品或增产石

3、油化工原料和中馏份油，以及适应高含硫原油、劣质原油深加工的需要与改善环境条件等目的，在现代石油加工工业中出现了加氢工艺装置。加氢工艺于1927年在工业上得到应用，但由于高压设备制造困难，合金钢材耗用量大，投资大等原因，因此在石油炼制工业中一直未得到迅速发展。加氢工艺过程具有工艺流程简单、生产灵活性大，产品收率高，质量好等优点，现在它已作为现代炼油技术在各国炼油行业广泛应用。20世纪90年代以来，世界炼油企业加工的原油重质化趋势加大，原油中硫和重金属含量明显上升，以及各国的环保法规对石油加工产品清洁性

4、要求日趋严格，炼油企业不得不采用清洁生产工艺来生产清洁燃料。与此同时，人们发现柴油机具有明显的节能优势，而且在减少其尾气污染物排放和污染物治理方面也取得了显著成效。成品油市场中柴油需求增长速度远高于汽油。芳烃和乙烯等原料的需求也不断增长，仅仅依靠原油加工量的增长已不能满足需要。因此，加氢工艺和技术受到世界各大石油公司的普遍重视，加氢装置建设和技术开发明显加快。高压分离罐作为加氢工艺装置的关键设备，长期处于高温、高压、临氢、高温硫和硫化氢环境，使用条件苛刻，其设计和制造难度较大。长期以来，国内外对其设

5、计、材料和制造技术进行了大量的理论研究和工程实践，特别是近年来，随着加氢装置的大型化，高压分离罐的制造周期加长、生产成本不断提高。为了缩短制造周期、降低生产成本，保证加氢反应器的安全可靠运行，开发了新材料，应用了许多新工艺、新技术。安全性是设计高压分离罐遵循的重要准则，随着大型化高参数化工容器的广泛使用，在设计观点和方法上，以往所采用的基于弹性失效准则的按“常规设计”57方法已不能完全适应工程设计的要求，基于塑性失效准则的“分析设计”越来越多的应用到现代容器的设计中。分析设计的基础首先是对容器关键部

6、位进行应力分析，对载荷和应力进行分类。应用流体分析模型和应力分析技术进行流体场和温度场的模拟，解决了分离器高应力区和高温度区的应力计算，大大提高了计算的准确性和使用的安全性。ANSYS作为最通用有效的有限元软件之一，在压力容器的应力分析设计中得到了广泛应用。本文就高压分离罐进行了分析设计说明，其中简要的说明了高压分离罐的结构及结构特点，并结合JB4732-95《钢制压力容器—分析设计标准》着重对加氢反应器局部的应力分布集中状态和应力校核进行了详细的论述。同时，还对所使用的有限元方法和ANSYS14.

7、0做了简要的说明。571有限元法1.1有限元法概述有限元法(FEM，FiniteElementMethod)起源于到20世纪40年代。Courant第一次应用定义在三角区域上的分片连续函数和最小位能原理来求解St.Venant扭转问题。现代有限单元法的第一个成功的尝试是在1956年，Turner、Clough等人在分析飞机结构时，将钢架位移法推广应用于弹性力学平面问题，给出了用三角形单元求得平面应力问题的正确答案。1960年，Clough进一步处理了平面弹性问题，并第一次提出了“有限单元法”，使人们

8、认识到它的作用。有限元法的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件)，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元法的优点是解题能力强，可以比较精确地模拟各种复杂的