[发明专利]一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法

权利要求书

1.一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，所述冷氢接管结构包括与冷壁加氢反应器筒体(1)相连的冷氢接管(2)，所述冷氢接管(2)管壁内、外两侧分别设有内绝热层(3)、外绝热层(4)，所述内绝热层内部设有用于流通氢气的冷氢流通管(5)，其特征在于，包括如下步骤，

S1、确定冷氢流通管(5)的内直径；

S2、确定冷氢接管结构内绝热层(3)、外绝热层(4)的材料；

S3、确定冷氢接管结构内绝热层(3)、外绝热层(4)的初始厚度；

S4、确定冷氢接管(2)的初始内直径；

S5、确定冷氢接管(2)初始伸出长度和初始壁厚；

S6、通过有限元模型分别对冷壁加氢反应器在如下8种工况下进行热计算，

c1:反应器内部最低反应温度-冷氢接管通氢-反应器外部最低环境温度；

c2:反应器内部最低反应温度-冷氢接管停氢-反应器外部最低环境温度；

c3:反应器内部最低反应温度-冷氢接管通氢-反应器外部最高环境温度；

c4:反应器内部最低反应温度-冷氢接管停氢-反应器外部最高环境温度；

c5:反应器内部最高反应温度-冷氢接管通氢-反应器外部最低环境温度；

c6:反应器内部最高反应温度-冷氢接管停氢-反应器外部最低环境温度；

c7:反应器内部最高反应温度-冷氢接管通氢-反应器外部最高环境温度；

c8:反应器内部最高反应温度-冷氢接管停氢-反应器外部最高环境温度；

S7、根据S6中热计算的计算结果，若从有限元仿真计算结果的温度场分布云图获知在所述8种工况下均满足冷氢接管(2)内壁的最低温度不低于露点腐蚀温度，反应器-冷氢接管结构的最高金属温度不高于反应器设计温度，则内绝热层(3)、外绝热层(4)的厚度满足要求；

若从有限元仿真计算结果的温度场分布云图获知在所述8种工况下冷氢接管(2)内壁的最低温度低于露点腐蚀温度，或反应器-冷氢接管结构的最高金属温度高于反应器设计温度，则内绝热层(3)、外绝热层(4)的厚度不满足要求；

S8、若S7中的内绝热层(3)、外绝热层(4)厚度不满足要求，则调整冷氢接管结构内绝热层(3)厚度、外绝热层(4)厚度、冷氢接管(2)内直径和冷氢接管(2)伸出长度，重新通过S6中的有限元模型分别对冷壁加氢反应器在S6所述8种工况下进行热计算，直至内绝热层(3)、外绝热层(4)厚度满足要求；

若S7中的内绝热层(3)、外绝热层(4)厚度满足要求，则在设定压力下通过有限元模型计算冷氢接管结构在所述8种工况下的结构强度；

S9、根据S8中结构强度的计算结果，若8种工况下的结构强度均通过应力评定，则说明在所述8种工况下冷氢接管结构的结构强度满足要求，

若8种工况下的结构强度有未通过应力评定的情况，则说明在所述8种工况下冷氢接管结构的结构强度不满足要求；

S10、若S9中的结构强度不满足要求，则调整冷氢接管(2)壁厚，重新在设定压力下通过有限元模型计算在所述8种工况下的结构强度，直至结构强度满足要求，

若结构强度满足要求，则冷氢接管结构设计完成。

2.根据权利要求1所述的一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，其特征在于，所述S1中，冷氢流通管(5)内直径为30-80mm。

3.根据权利要求1所述的一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，其特征在于，所述S2中，内绝热层(3)依次包括紧贴冷氢接管内壁的外陶纤层、中间浇注料和紧贴冷氢流通管外壁的内陶纤层，所述中间浇注料为高铝浇注料，所述外绝热层(4)为硅酸铝保温棉或者岩棉。

4.根据权利要求1所述的一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，其特征在于，所述S3中，内绝热层的初始厚度≥70mm、外绝热层初始厚度≥30mm。

5.根据权利要求1所述的一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，其特征在于，所述S4中，冷氢接管(2)的初始内直径为冷氢流通管(5)外直径与2倍内绝热层(3)初始厚度之和。

6.根据权利要求1所述的一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，其特征在于，所述S5中，冷氢接管(2)初始伸出长度确定的依据为，在便于冷氢接管(2)安装以及满足反应器接管开孔补强要求的基础上使得冷氢接管(2)伸出长度为最短值；

冷氢接管(2)初始壁厚确定的依据为满足冷氢接管结构在设计压力工况下强度的最小值。