渣油加氢加热炉炉管安全性与寿命评估

"某加氢加热炉炉管安全性分析与寿命预测" 这篇大连理工大学的硕士学位论文主要关注浆态床渣油加氢技术中加热炉炉管的安全性分析和寿命预测。浆态床渣油加氢技术是一种先进的石油炼制工艺，通过让催化剂悬浮于渣油中，能有效提高转化率，减少结焦，并生成高质量的原油产品，对于缓解我国石油资源紧张和降低对外依赖具有重大意义。 论文的主要内容分为以下几个部分： 1. **设计与优化**：根据年处理量150wt%的需求，对炉管的管程和管径进行了设计。利用NX10.0软件创建了包含对流和辐射管段的三维模型，以模拟实际操作环境。 2. **流动与热分析**：采用Workbench Fluent进行流体动力学分析，研究渣油在炉管内的速度场、压力场以及出口温度分布，以确保出口渣油温度满足催化裂解反应的要求。通过分析发现炉管弯头处的流速最快，这可能增加局部磨损和侵蚀的风险。 3. **材料选择与热力分析**：考虑到加热炉在高温高压环境下的运行，论文选择了TP347H不锈钢作为炉管材料。通过加载温度载荷，分析了炉管的温度场分布，识别出可能引发材料蠕变的高温区域。 4. **热-流-固耦合分析**：进行了炉管的热-流-固耦合分析，将之前获得的温度场和压力场数据引入静态结构分析模块，以评估炉管的应力状态，与理论计算值对比，确保其结构稳定性。 5. **安全性评估**：基于断裂力学强度理论，对炉管的最大应力位置进行了安全校核，结果显示最大应力值低于材料的许用应力三倍，证明设计符合强度要求。 6. **寿命预测**：结合高温强度学和蠕变实验数据，预测了炉管在特定温度和不同应力条件下的使用寿命。运用Matlab的拟合功能，建立了TP347H材料的L-M蠕变寿命方程，对加热炉管的使用寿命进行了精确评估。 关键词涵盖了炉管设计、热-流-固耦合分析、应力场评估以及寿命预测等关键点，这为优化和保障浆态床渣油加氢过程中的加热炉安全性和长期运行提供了科学依据。