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反應設備使用歷史悠久, 應用廣泛, 由于在304反應釜使用過程中涉及反應, 所以對反應設備本身安全要求較高。我國《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》從管理及安全的角度出發(fā)對壓力容器進行分類時, 把反應容器提高了一個等級, 把中壓、介質為或毒性程度為危害介質、PV≥10 MPa· m3 的反應容器劃分為三類壓力容器, 而且把低壓、介質毒性為極度和高度危害、PV≥0.2 MPa· m3 的容器也劃分為三類容器。三類容器在設計、制造、檢驗和使用管理方面提出嚴格要求, 以防止意外事故的發(fā)生。文中所介紹的反應釜屬于三類容器, 其反應介質之一為, 工作壓力為0.7 MPa, 工作溫度接近180 ℃。為防止物料在釜壁上部的粘附,攪拌裝置上部安裝有刮料板,刮料板與釜壁間的距離可調。無色有毒, 極其(在空氣中含3% ~ 100%均可), 屬高度危害介質。如何保證安全, 防止泄漏, 是設備設計時需重點解決的問題。而密封難點集中反映在頂蓋與筒體相連接的部位, 主要是因為其密封面積大、密封不易保證造成的。
化工反應釜生產作業(yè)情況及其結構改進必要性反應釜作為現代化工生產中應用的重要設備,主要由罐體、罐蓋以及進料口、攪拌裝置、出料口、冷凝管、加熱層、回收罐等構成,其在化工生產中的作業(yè)應用頻率相對較高,且其內部反應以高溫、高壓或者是超高壓條件為主,進行反應的原料與催化劑主要是、或者是具有不穩(wěn)定性的物質,因此,化工反應釜生產作業(yè)中,如果加熱層對反應釜罐體內部物料的加熱得不到準確控制,在溫度升高不能及時調節(jié)情況下,就會造成反應釜容器內部的壓力過大,從而因散熱不良或者是局部反應過于劇烈等,導致各種危險事故發(fā)生,對化工生產安全產生不利影響。此外,化工反應釜的容器內部空間與體積較大,而容器口部較小,也會因殘留雜質的長時間使用造成在容器內壁堆積,如果得不到及時清理,對其正?;し磻罢W鳂I(yè)使用都會造成不利影響。為此,本文以帶攪拌化工反應釜為例,結合其工作情況,運用事故樹安全分析法,針對化工反應釜反應過程中的壓力異常升高問題及原因,對其結構進行評價,并通過優(yōu)化改進減少其不安全因素及隱患的存在。針對這種情況,為避免安全事故發(fā)生,就需要根據化工反應釜的作業(yè)環(huán)境與系統結構設計,通過優(yōu)化改進,減少事故問題的發(fā)生,對化工生產安全進行保障。
化工反應釜事故樹進行與之相對應的成功樹構建后,即可進行徑集結構函數計算求出,得到相應的徑集, 然后,通過對反應釜結構重要度的計算分析,在其結構重要度分析中根據其構建的事故樹結構情況,可以通過徑集進行判斷分析,后即可進行事故樹安全分析,得出相應的事故結果,所構建的化工反應釜壓力異常升高事故的主要原因包含攪拌效果差、溫度反饋不及時以及反應前未將容器內清理干凈等,根據其事故發(fā)生原因,可以通過對反應釜結構的優(yōu)化改進,減少其事故問題及原因影響。其實選擇就是雙相不銹鋼2205,主要有以下兩個原因:一是雙相不銹鋼在抗晶間腐蝕和應力腐蝕方面,特別是耐氯化物腐蝕的性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼。結合上述的事故樹安全分析步驟,根據上述對化工反應釜壓力異常升高引起的事故原因分析,在進行帶攪拌化工反應釜結構優(yōu)化與改進設計中,
由于傳統結構的反應釜為進行清洗裝置配備,多采用人工清洗方式,并且其結構中設置有一個攪拌裝置,進行攪拌的形式較為單一,多以渦輪式、旋漿式以及框式、螺帶式、錨式等為主;此外,在作業(yè)過程中的溫度控制方面,針對化工反應釜的溫度控制與信息反饋系統研究應用較多,但是在與反應點更加接近的溫度信息的讀取上存在較大的局限性,針對這種情況下,結合上述對化工反應釜工作現場壓力異常升高致事故原因的分析,本文專門提出一種能夠更加方便的進行溫度調節(jié)控制的自洗型化工攪拌反應釜結構。文中所介紹的反應釜屬于三類容器,其反應介質之一為,工作壓力為0。
通常情況下, 可能有以下幾種材料可選作釜體的材質:①304 不銹鋼;②316 L 不銹鋼;③鈦等, 但通過對這些材料的鹽酸腐蝕速率圖及以上腐蝕原因分析可知, 普通的奧氏體不銹鋼已不在可選的范圍了, 而鈦又是一種很貴重的金屬, 且它與鋼之間的焊接技術還不成熟。其實選擇就是雙相不銹鋼2205, 主要有以下兩個原因:一是雙相不銹鋼在抗晶間腐蝕和應力腐蝕方面, 特別是耐氯化物腐蝕的性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼。試驗表明, 在1 %的沸騰鹽酸中, 304、316L、鈦和2205 的腐蝕速率分別為:材料304, 316, TA, 2205, 腐蝕速率(mm/a)分別為304 ,0.3 , 0.2 , 0.1。在實際運行中,攪拌器對轉速有著較高的要求,電動機的使用是適應減速器開展整個運動期間的攪拌??梢?205 鋼的耐鹽酸腐蝕性能明顯優(yōu)于其它三種材質;二是它的價格也不太昂貴?;?04 不銹鋼不能保證反應釜長期實際使用的事實, 而雙相不銹鋼又對含Cl-等介質具有良好的耐蝕性能, 故擬選擇2205 雙相不銹鋼作為反應釜釜體的主要材質。