1 選題背景
工程科學是關於工程實踐的科學基礎，現代過程裝備與控制工程是工程科學的乙個分支，因此，生產實習是工科學習的重要環節。在蘭州蘭石集團實習期間，對化工裝置的發展前景和各種化工容器如反應釜、換熱器、儲罐、分液器和塔器等的有所了解和學習。生產實習的主要任務是學習化工裝置的製造工藝和生產流程，將理論知識與生產實踐相結合，理論應用於實際。
因此，過程裝備與檢測的課程設計的設定是十分必要的。該換熱器屬於三類容器，殼程走迴圈氫，管程走反應產物，殼程進出口溫度：194℃／331℃，管程進出口溫度：
362℃／352℃;加氫反應器是石油化工行業的關鍵裝置，其生產工藝和設計製造在化工裝置中具有顯著的代表性，為此，選擇迴圈氫與反應產物換熱器這一典型的化工裝置作為課程設計的設計題目。
2 方案論證
2.1 筒體制作工藝流程
石油工業中常用的迴圈氫與反應產物換熱器有兩類：一類用於高沸點液體或固體（固體需先溶於溶劑或加熱熔融）原料的液相加氫過程，如油脂加氫、重質油品的加氫裂解等。另一類反應器用於氣相連續加氫過程，如苯常壓氣相加氫制環己烷、一氧化碳高壓氣相加氫合成甲醇等，反應器的型別可以是列管式或塔式。
根據化工生產的實際情況，相應選擇合理的結構形式。
迴圈氫與反應產物換熱器是石油化工行業的關鍵裝置，通常是在高溫(350-480℃)、高壓(0一25mpa)、臨氫、有硫化氫等腐蝕介質的惡劣工作條件下執行。早期由於冶金水平和製造工業水平有限，多採用冷壁結構形式的加氫反應器。所謂冷壁一般指設計金屬壁溫在300℃以下的加氫反應器，為保持溫度，一般在反應器殼體內壁裝焊保溫釘增設一定厚度的隔熱內襯層。
20世紀70年代以來，隨著冶金、軋制、鍛造工藝技術的不斷提高，已能夠生產出既嚴格控制化學成分又能保證良好綜合力學效能的優質、大厚度加氫用鋼板或大型鍛件，且先進的可保證特殊技術要求的不鏽鋼堆焊材料和堆焊技術、工藝技術也已經成熟，近30年來，加氫技術發展迅速，熱壁加氫反應器的應用更加廣泛。熱壁加氫反應器與冷壁加氫反應器相比具有以下顯著優點:(1)在相同外形尺寸條件下，增大了反應器內部的有效容積，提高了生產能力;(2) 由於無內襯隔熱層，避免了內襯板易破壞造成殼體區域性超溫導致區域性鼓泡破壞;(3) 避免了上述原因造成裝置頻繁停車修復所造成經濟和產量上的損失。
因此，熱壁加氫反應器逐步取代了冷壁加氫反應器，且具有越來越大型化的趨勢。
3 過程論述
3.1 引用的主要標準及規範
國家質量技術監督局頒發的《壓力容器安全技術監察規程》（99）版
gb150-1998鋼製壓力容器》
gb6654-1996壓力容器用鋼板（含1、2號修改單）
jb4708-2000鋼製壓力容器焊接工藝評定
jb/t4709-2000鋼製壓力容器焊接規程
jb4744-2000鋼製壓力容器產品焊接試板的力學效能檢驗
jb/t4730-2005承壓裝置無損檢測
jb4726-2000壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件
jb4728-2000壓力容器用不鏽鋼鍛件
gb/4237-2007不鏽鋼熱軋鋼板和鋼帶
gb/t3280-2007不鏽鋼冷軋鋼板和鋼帶
gb/t3077-1999合金結構鋼
gb/t14976-2002流體輸送用不鏽鋼無縫鋼管
jb/t4711-2003壓力容器塗敷與運輸包裝
3.2 主要技術引數（見表）
3.3 結構特點
該加氫精製反應器為板焊結構，其內徑φ4000㎜，壁厚98㎜，由2節組成；封頭內半徑2022㎜，壁厚78㎜，總重量94550kg。整個容器位於裙座圈上，總高度約14011㎜，容器內壁（包括封頭、筒體、法蘭以及接管和彎管）全部堆焊309l+347 不鏽鋼，反應器設有油氣進出口、催化劑卸料口、冷氫進口、熱電偶口、人孔等接管孔，所有接管均採用整體補強結構，裙座採用對接結構，各接管密封採用八角墊結構，裝置上下各有乙個彎管。容器內部焊有凸台（一周），安裝有冷氫盤、分配盤等內件。
3.4 使用特點及需解決的問題
由於熱壁加氫反應器是在高溫、高壓、臨氫及硫和硫化氫介質條件下使用的，因此決定了該裝置在使用過程中將會出現：氫腐蝕、氫脆、高溫高壓硫化氫腐蝕、硫化物應力腐蝕開裂、堆焊層的剝離、crmo鋼的回火脆性破壞等問題。
4 結果分析
4.1 原始資料
該換熱器屬於三類容器，殼程走迴圈氫，管程走反應產物，殼程進出口溫度：194℃／331℃，管程進出口溫度：362℃／352℃
4.2 製造準備
機械製造裝備設計與實踐課程設計指導書
重慶工業職業技術學院 機械製造裝備設計與實踐 機械加工工藝設計與實踐 課程設計指導書 課程設計是教學過程中採用的一種總結性 實踐性的教學形式，是綜合應用已學理論知識和技能，按照高職培養目標規定的任務而進行的綜合性技能訓練，是高職教育的重要教學環節，也是高職教學過程實踐性 開放性 職業性的集中體現。一...
過程裝置製造與檢測課程設計指導書第三章
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