本论文通过结合经典力学和有限元法对DN1000氨合成塔进行了结构强度分析和优化设计。论文首先通过对合成塔中主要受压元件进行了有限元建模研究，获得了不同结构宜采用的一般建模方法，在此基础上，结合经典力学理论和有限元分析方法对非集中应力状态下主要受压元件进行了强度分析，再对集中应力状态下主要受压元件存在的集中应力进行了分析，最后在强度分析的基础上对优化空间较大的几类结构件进行了优化。 本文的创新点主要体现在以下几个部分： 通过对氨合成塔筒体端部、下球封头等受压元件CAE建模的研究，得到了氨合成塔中主要受压结构件适合有限元分析的优质模型，建模时采用1/4模型，采用实体单元进行有限元建模。 通过不同的算法比较，研究了单层内筒、双层内筒强度分析的方法，并将结论应用到多层包扎筒的强度分析过程，所获得的结果误差很小。 通过对多孔球形封头进行强度计算，验证了当孔间距超过一定范围时，孔相互之间的影响是非常小的，得出在此状态下，各孔的应力集中系数可以单独计算这一规律。 通过对筒体和球封头连接边缘的研究，得到了不连续应力问题处理的一般方法，在有限元应力计算的基础上，进行安定性校核，确定边缘处的安全可靠性以及是否采用加强措施。 通过对主螺栓、下球封头、筒体端部进行优化分析，得出了合成塔中结构件的优化设计一般方法，在优化计算的基础上，确定优化空间，综合考虑工艺、结构、安全性的要求，确定结构的最小尺寸。