浆态床渣油加氢技术,即催化剂能够悬浮在渣油介质中参与催化裂解反应。它具有高转化率,较低结焦率以及高质量生油的特点。目前,这项技术已经开始在石油化工产业展开应用,将应用于重油催化裂解工程。这对于缓解我国当前石油资源短缺、严重依赖进口的现状来说具有重要意义。本文旨在为某工程项目的反应工质(渣油)加热炉炉管进行优化设计、换热和强度分析以及使用寿命评价。首先,根据出料量150wt/年的需求,设计管程和管径。使用NX10.0建立对流和辐射管段的三维模型。其次,使用Workbench Fluent分析管内渣油的速度场、压力场以及流体的出口温度分布,观察出口渣油温度是否满足裂解反应需求。根据流体的速度矢量分布,发现了炉管弯头处流体的速度最快。然后,依据加热炉处于高温高压的实际工作环境,选取TP347H作为加热炉炉管材料。加载温度载荷后得到了炉管温度场分布,找到高温集中区并作为材料可能发生蠕变的危险区域。接着对炉管进行热-流-固耦合分析,将前面所得到的流固耦合面的温度场与压力场结果作为载荷加入到静态结构分析模块,得到炉管的应力场并与理论计算应力值进行比较。最后,利用断裂力学强度理论对最大应力位置进行安全校核评定,发现该最大应力值低于炉管材料的三倍许用应力,设计符合强度要求。根据高温强度学以及高温蠕变试验,推测了炉管材料在一定温度、不同应力条件下的寿命值。通过使用Matlab拟合曲线功能得到了TP347H材料的L-M蠕变寿命方程,并对该加热炉管的使用寿命进行了准确评价。