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PTA(Pure Terephthalic Acid,精对苯二甲酸,下同)加氢反应器是生产PTA的核心设备,其结构复杂,操作条件苛刻。可靠、合理的PTA反应器设计,是获得高品质PTA产品的基础。因此,研究PTA加氢反应器设计方法及设计过程,可为类似加氢反应器设计提供参考。基于此,本文开展基于分析设计方法的PTA加氢反应器设计研究,主要工作及结论如下:(1)叙述了PTA加氢反应器的设计过程和设计标准。通过对比国内外设计标准的特点,确定选用美国ASME《锅炉及压力容器规范》第Ⅷ卷第2分篇为本文设计标准。(2)确定了反应器设计参数,即设计压力为12.0MPa,设计温度为350℃。基于加氢反应介质特性及高温、高压临氢的工作环境,分析确定了反应器的材料,即母材选用SA-387-11 CL.2,母材壳体内壁堆焊不锈钢防蚀层TP.309L+TP.347,形成双金属结构。(3)基于ASME第Ⅷ卷第2分篇2010版的规定,计算确定了筒体壳体厚度为190mm、封头壳体厚度为106 mm。基于工程经验,确定采用锻制厚壁管加工出翻边与器壁对接焊接的结构形式实现开孔补强。采用有限元软件ANSYS建立了各开孔补强部位的有限元模型,对危险截面进行了应力分析评定,结果表明各接管在设计条件下满足强度要求。(4)基于用户提供的标准,采用PV-ELITE软件计算了风载荷及地震载荷作为载荷条件。采用有限元软件ANSYS对裙座热箱部位进行了有限元分析及应力评定。结果表明本加氢反应器能够满足强度要求。(5)针对冷氢接管承受高压及循环载荷易产生疲劳失效的情况,提出了一种优化的喉型冷氢接管结构。有限元分析结果表明,新型结构能改变了原结构的应力集中区,避免了因温差应力产生的应力集中,提高了抗疲劳性能。(6)针对PTA加氢反应器内部冲刷腐蚀严重的情况,提出在容器内部设置溶解器结构以控制液体的喷淋速率,提高反应器效率的同时有效减少设备冲刷腐蚀。