制氢吸附器是一种比较典型的压力容器,是石油炼化、化工、冶金等行业中常见的重要设备。由于其操作工况复杂苛刻,操作工况为高压和低压周期性地交替作用,吸附介质性质大多为易燃易爆物质,故制氢吸附器危险性较高,属于易疲劳压力容器。而现代工业的发展对吸附器的安全性和可靠性提出越来越高的要求。本课题所研究的胜利石化总厂制氢工艺中的制氢吸附装置,于1998年开始投入使用,至今已经连续使用了13年,处于超期服役状态。要提高生产经济效益,防止安全事故的发生,对该吸附器进行准确的结构应力分析、安全性评定、疲劳寿命预测和结构优化设计,具有十分重要的现实意义。本文在查阅大量国内外文献资料的基础上,采用弹性分析和弹塑性分析相结合的方法,利用大型有限元分析软件ANSYS对吸附器进行数值模拟计算,对吸附器的整体和局部进行了较为详细的应力分析、安全评定和寿命预估。并且经过计算分析,发现吸附器的危险截面位于筒体手孔锻件拐角处,人孔开孔补强元件的内壁,进口接管补强元件处,下封头与裙座相交拐角处。其中,筒体手孔锻件拐角处的应力水平最高,严重制约着吸附器的疲劳寿命。通过计算,估算出该吸附器的疲劳寿命为17年。除此之外,本文还分析了内表面裂纹对吸附器疲劳寿命的影响。针对制约吸附器疲劳寿命的手孔锻件拐角部位,利用ANSYS软件提供的参数化设计语言APDL及优化设计模块OPT,重新建立有限元分析模型,对手孔锻件的内外倒角进行了优化计算,得出了可以使手孔锻件部位最高应力降低吸附器寿命提高的最佳方案。并将此方案得出的参数还原到筒体手孔模型中重新计算,结果证明该方案即满足了吸附器安全性评定的要求,又可以有效降低危险部位的应力水平,使吸附器整体寿命提高到30年以上。最后,本文针对该吸附器提出了意见及改进措施。