[发明专利]一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法

说明书

本发明属于冷壁加氢反应器技术领域，具体涉及一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，包括如下步骤，S1、确定冷氢流通管的内直径；S2、确定冷氢接管结构内绝热层、外绝热层的材料；S3、确定冷氢接管结构内绝热层、外绝热层的初始厚度；S4、确定冷氢接管的初始内直径；S5、确定冷氢接管初始伸出长度和初始壁厚。本发明的有益效果是：本发明的设计方法能够保证冷氢接管在多个操作工况下内壁面温度高于露点腐蚀温度，减小冷氢接管与反应器筒体连接局部的温差应力，基本消除交变温差应力，同时保证在各种工况下反应器‑冷氢接管结构强度满足相关标准规范要求。

技术领域

本发明属于冷壁加氢反应器技术领域，具体涉及一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法。

背景技术

加氢反应器中的加氢反应是一个高温高压过程，冷壁加氢反应器采用内衬里将内部反应介质与反应器壳体隔开，与热壁加氢反应器相比可以大幅度降低设计温度，在一定程度上避免了反应器的蠕变失效，降低了反应器对材料的要求，但如果反应器壁面温度过低，低于反应器内部部分介质组分的露点腐蚀温度时，会对反应器壳体造成露点腐蚀。由于冷氢接管内部所流通的冷氢介质温度及冷氢接管外部的环境温度均远低于露点腐蚀温度，采用与反应器主体相同的隔热措施无法保证冷氢接管内壁面的温度高于露点腐蚀温度，使其成为了冷壁加氢反应器发生露点腐蚀的危险部位；此外冷氢接管在通氢时，其结构温度远低于反应器筒体温度，在局部形成较大的温差，从而造成较大的局部温差应力，冷氢接管在停氢时，内部高温介质反串到冷氢接管，冷氢接管结构与反应器筒体之间的温差减小，局部温差应力发生变化。由此可见，冷壁加氢反应器冷氢接管在工作过程中除容易产生露点腐蚀外，还可能在冷氢接管与反应器筒体连接局部产生较大的温差应力和交变温差应力，对结构的安全性产生影响。

发明内容

为了解决所述问题，本发明的目的在于提供一种冷壁加氢反应器冷氢接管结构的设计方法，该方法能够保证冷氢接管在多个操作工况下内壁面温度高于露点腐蚀温度，减小冷氢接管与反应器筒体连接局部的温差应力，基本消除交变温差应力，同时保证在各种工况下反应器-冷氢接管结构强度满足相关标准规范要求的功能。

本发明提供了如下的技术方案：

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相连的冷氢接管，所述冷氢接管管壁内、外两侧分别设有内绝热层、外绝热层，所述内绝热层内部设有用于流通氢气的冷氢流通管，包括如下步骤，

S1、确定冷氢流通管的内直径；

S2、确定冷氢接管结构内绝热层、外绝热层的材料；

S3、确定冷氢接管结构内绝热层、外绝热层的初始厚度；

S4、确定冷氢接管的初始内直径；

S5、确定冷氢接管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；