随着石油和化工等行业的迅速发展,加氢反应压力容器的设计与制造愈发受到研究者的重视。但是,传统的加氢反应器的设计及制造方法几乎都是参考工程师的知识经验手工完成的。同时,考虑阻止风险事故的发生,压力容器的结构尺寸参数安全系统比较大,使得制造成本增加且效率低下。为了解决这个问题,本文以中国—重6万吨/年橡胶填充油生产项目为背景,基于有限元分析和优化设计的思想,进行加氢反应器的结构设计与优化。主要研究内容如下:(1)基于给定的设计指标,包括工作压力、温度、操作介质,参考压力容器设计规范,进行压力容器的结构设计;针对设计的筒体结构,进行了筒体周长偏差、圆度、焊缝对口错边量、棱角度、直线度的控制精度设计,以满足设计要求。(2)基于优化设计的思想,以压力容器质量为优化目标,在满足压力容器强度的前提之下,进行压力容器几何尺寸的优化设计;建立了高压容器筒体结构尺寸的优化数学模型,采用Matlab非线性约束最小优化工具编制了优化设计程序,确定了高压容器筒体结构尺寸。(3)基于有限元理论(FEM),利用有限元ANSYS软件对加氢反应器进行实际情况模拟,较好地得到了其变形/应力/应变分布情况,为加氢反应器强度校核提供了一种数值模拟的方法,能对加氢反应器设计和校核起到一定的参考作用。(4)基于塔式容器的计算标准,进行压力容器筒体、上下封头、进出口法兰等关键结构件的强度计算与验证;有限元分析与强度计算结果表明,本文所提出的加氢反应压力容器设计与分析方法是有效的,设计的压力容器满足设计指标的需求。