不銹鋼反應(yīng)釜具有耐高溫、耐腐蝕、生產(chǎn)能力強，使用周期長等優(yōu)點，廣泛用于石油、化工、橡膠、、染料、、食品等用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器。它是融合了反應(yīng)容器，反應(yīng)條件控制系統(tǒng)，原料進(jìn)料、產(chǎn)品導(dǎo)出系統(tǒng)的一類生產(chǎn)或?qū)嶒炂餍?。能夠以較高的自動化程度完成預(yù)先設(shè)定好的反應(yīng)步驟，對反應(yīng)過程中的溫度、壓力、力學(xué)控制（攪拌、鼓風(fēng)等）、反應(yīng)物/產(chǎn)物濃度等重要參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控。攪拌系統(tǒng)反應(yīng)釜采用了雙螺帶式攪拌裝置,攪拌,可對物料進(jìn)行強制循環(huán)翻動,保證了物料快速、充分、均勻地完成反應(yīng)。

此次設(shè)計的不銹鋼反應(yīng)釜是為一萬噸有機顏料車間設(shè)備改進(jìn)與更新及工藝優(yōu)化過程使用的。用戶在使用過程中的基本的操作參數(shù)為：釜內(nèi)工作壓力：0.2MPa，工作溫度：120℃。夾套工作壓力：0.60MPa，工作溫度：164℃，介質(zhì)為蒸汽。我為其設(shè)計的基本構(gòu)造為全封閉式結(jié)構(gòu)包括釜體（上下標(biāo)準(zhǔn)壓力容器橢圓封頭、筒體構(gòu)成）、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等結(jié)構(gòu)。要增大換熱量,就要從提高油溫和增加流速著手使K與△t增大,以適應(yīng)工藝的需要。

由于釜內(nèi)設(shè)計壓力為0.22MPa，選取機械密封212-90。支撐按JB/T4712.4-2007《容器支座》選擇A4 支座。在對客戶之前用的反應(yīng)釜使用過程中，機封部分在使用一段時間后出現(xiàn)微量泄露，在此次設(shè)計中增加了底軸承來控制軸的徑向跳動，延長了機械密封的使用壽命。針對客戶提出反應(yīng)物料有少量粗化晶粒，在此次設(shè)計過程中特別在內(nèi)筒四周設(shè)置了擋板，增強了攪拌的均勻程度，在之后用戶反饋意見收到用戶滿意的評價。:從安全的角度出發(fā), 給出反應(yīng)釜頂蓋與筒體焊接, 在一側(cè)開人孔的結(jié)構(gòu)?；陂_人孔的位置悖于常規(guī), 先采用常規(guī)設(shè)計方法設(shè)計出頂蓋厚度, 然后分別采用無力矩理論和有限元軟件ANSYS作了應(yīng)力分析, 給出人孔接管與頂蓋及筒體相貫線上的一系列應(yīng)力分布曲線, 并參照J(rèn)B4732— 95《壓力容器分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》作了強度評定, 結(jié)果表明強度不足。然后采用內(nèi)部貼補強圈的局部補強結(jié)構(gòu), 經(jīng)過二次分析評定, 強度滿足要求。腐蝕的初步分析如下:①在長時間高溫下易于分解,生成甲醛和鹽酸氣CH2Cl2 H2O※HCHO HCl。并對設(shè)備的無損檢測作了相關(guān)說明。

開孔邊緣沿接管環(huán)向薄膜應(yīng)力強度、彎曲應(yīng)力強度加薄膜應(yīng)力強度及總應(yīng)力強度的變化情況為了便于強度評定, 確定應(yīng)力處理線的位置, 圖7近似給出內(nèi)貫線上薄膜應(yīng)力強度、彎曲應(yīng)力強度加薄膜應(yīng)力強度及總應(yīng)力強度的分布曲線。三種組合曲線的變化趨勢是一致的, 薄膜應(yīng)力強度加彎曲應(yīng)力強度和總應(yīng)力強度的分布曲線基本重合。這說明確定應(yīng)力處理線的位置時, 只需確定總應(yīng)力強度的位置即可。有限元結(jié)果強度評定按照J(rèn)B4732— 95《鋼制壓力容器———分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》培訓(xùn)教材, 首先選取了AB, BC兩條處理線;在筒體、封頭相貫線上應(yīng)力強度位置處, 又選取了DE處理線，分析設(shè)計應(yīng)力失效機理及強度校核, 并以此為依據(jù)對所選應(yīng)力處理線進(jìn)行了應(yīng)力評定, 可以看出所設(shè)計的厚度不滿足強度要求, 這說明需要補強設(shè)計。由于用戶單位提供的介質(zhì)具有腐蝕性，通過與用戶溝通介質(zhì)的腐蝕性及對材質(zhì)的焊接性的把握，選取了釜體結(jié)構(gòu)采用00Cr17Ni14Mo2，厚度負(fù)偏差C2=0。

反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)型式的確定木材工業(yè)用合成樹脂的制造過程對反應(yīng)狀態(tài)的要求并不很嚴(yán)格, 反應(yīng)物粘度也不高, 因此對反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)、攪拌器型式以及傳熱面布置的適應(yīng)性較強。早期普遍采用錨式攪拌的搪玻璃反應(yīng)釜; 近來隨著反應(yīng)釜容積的增大, 夾套傳熱、內(nèi)蛇管冷卻、復(fù)合式攪拌的不銹鋼反應(yīng)釜, 以及板殼式內(nèi)置加熱、冷卻器, 推進(jìn)式攪拌的不銹鋼反應(yīng)釜也得到廣泛采用。為此對接管與封頭、筒體的連接焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢測是非常必要的,應(yīng)補充超聲檢測的要求,目前對這類焊縫僅作表面檢測是不的?！@些結(jié)構(gòu)不一, 攪拌型式各異的反應(yīng)釜均能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品;

但對于油加熱反應(yīng)釜來說, 結(jié)構(gòu)型式選擇的要點在于是否適應(yīng)加熱介質(zhì)(導(dǎo)熱油) 的特性。比如說, 內(nèi)置式板殼加熱器換熱效果好, 且反應(yīng)釜筒體所承受外壓大為降低( 如不需減壓脫水, 則不承受外壓), 筒體壁厚可以減小, 耗材少, 造價低, 對于以蒸汽加熱的大型反應(yīng)釜無疑是有其優(yōu)越性的; 但用于油加熱反應(yīng)釜, 加熱器內(nèi)置就有一定的風(fēng)險, 而且板殼式加熱器的焊接有一定難度, 因此這種結(jié)構(gòu)是不適用的。另外, 熱油溫度較高,材料以不銹鋼為宜。經(jīng)綜合考慮, 我們選用了夾套加熱、內(nèi)置蛇管冷卻、復(fù)合式攪拌的結(jié)構(gòu)型式。在實際應(yīng)用中，減速器試車的過程中，溫升若高于標(biāo)準(zhǔn)，很有可能是因為軸彎曲變形或者軸承磨損、軸承松動等。