大型甲醇装置中间换热器进出口管道应力分析方法与流程

本发明属于化工领域，特别涉及一种大型甲醇装置中间换热器进出口管道应力分析方法。

背景技术：

目前国内规模较大的甲醇装置合成工序仍然采用国外的工艺包，中间换热器则是甲醇装置合成工序中的核心设备之一。与该设备相连的管道的应力分析尤为重要，不仅要使管道满足应力要求，还要保证中间换热器的各管口的荷载在许用的范围内。以前国内外设计的甲醇装置在对这部分管道进行应力分析时，均采取的是增加弯头和改变管道走向来增加管道柔性的方法。这种方法虽然能满足要求，但也存在以下问题：

1、管道走向复杂，占用较大空间。

2、材料增多，增加成本。

3、安装难度大，检修空间狭小，检修困难。

在甲醇装置大型化的趋势下，以上问题的存在，使得与中间换热器相连管道的应力分析遇到了瓶颈。因此，研究一套独特的、安全的、稳定可靠的管道应力分析方法，是大型甲醇装置中管道应力分析工作方面的核心内容。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够使设备和管道布置简洁，节省管道材料，且能有效的解决管道应力和管口荷载问题，在安全可靠的前提下降低工程成本的大型甲醇装置中间换热器进出口管道应力分析方法。

本发明的技术方案是这样实现的：大型甲醇装置中间换热器进出口管道应力分析方法，所述中间换热器通过支座设置在支撑梁上，其特征在于：所述支座为可滑动结构，所述中间换热器通过滑动支座可相对于支撑梁产生一定位移，将支撑梁模拟成两端铰接的简支梁，计算出梁的刚度，其中梁的刚度计算公式为：k=48EI/l³，E是弹性模量, I是材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩，l是梁长度，最后，将计算出的梁的刚度带入到管道应力分析模型中。

本发明所述的大型甲醇装置中间换热器进出口管道应力分析方法，其所述滑动支座包括硬质隔热块以及设置在硬质隔热块上下端面的上碳钢板和下碳钢板，在所述下碳钢板下方设置有不锈钢板，在所述不锈钢板下方设置有聚四氟乙烯滑块，所述聚四氟乙烯滑块通过底部碳钢板设置在支撑梁上。

本发明通过对设备支座形式的改进，使中间换热器能够按设计需要移动，在一定范围内释放边界条件约束，进而增加管道的柔性，降低管道应力及管口荷载，同时将设备支撑梁的刚度因素考虑到应力分析中，更真实的模拟边界条件，使结果更加准确，避免因边界条件取值保守造成浪费。

附图说明

图1是本发明中滑动支座的使用示意图。

图2是本发明中滑动支座的结构示意图。

图3是本发明中支撑梁的示意图。

图4是本发明中支撑梁的简化示意图。

图中标记：1为支撑梁，2为滑动支座，3为硬质隔热块，4为上碳钢板，5为下碳钢板，6为不锈钢板，7为聚四氟乙烯滑块，8为底部碳钢板。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，大型甲醇装置中间换热器进出口管道应力分析方法，所述中间换热器通过支座设置在支撑梁1上，所述支座为可滑动结构，所述中间换热器通过滑动支座2可相对于支撑梁1产生一定位移，所述滑动支座2包括硬质隔热块3以及设置在硬质隔热块3上下端面的上碳钢板4和下碳钢板5，在所述下碳钢板5下方设置有不锈钢板6，在所述不锈钢板6下方设置有聚四氟乙烯滑块7，所述聚四氟乙烯滑块7通过底部碳钢板8设置在支撑梁1上，通过聚四氟乙烯滑块的设置，降低摩擦系数至0.06，使设备能够按设计要求滑动，在一定范围内释放边界条件约束，进而增加管道的柔性，而设备的位移能有效吸收管道热位移，降低管道应力及管口荷载。

如图3和4所示，设备支持梁在应力分析中通常默认为刚性支撑，在该管道的应力分析中，考虑了设备支撑梁的刚度，根据梁的结构力学原理，将支撑梁1模拟成两端铰接的简支梁，计算出梁的刚度，其中梁的刚度计算公式为：k=48EI/l³，E是弹性模量, I是材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩，l是梁长度，最后，将计算出的梁的刚度带入到管道应力分析模型中。将设备支撑梁的刚度因素考虑到应力分析中，更真实的模拟边界条件，使应力分析结果更加准确，避免因边界条件取值保守造成浪费。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。