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根據(jù)現(xiàn)場場地布置,并結(jié)合參考了化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)釜尺寸,選取其內(nèi)徑Di1=Φ1800mm,按充裝系數(shù)0.85 計(jì)算, 實(shí)際容積為V=6/0.85=7.05m3。按GB/T25198-2010《壓力容器封頭》選取橢圓形封頭,查其容積V=0.827m3 , 形狀系數(shù)K=1 。則筒體高度為:h=(7.05-0.827x2)/ (πx0.92)=2.12m。文中所介紹的反應(yīng)釜屬于三類容器,其反應(yīng)介質(zhì)之一為,工作壓力為0。夾套選取Di2=Φ2000mm。通過用戶提供的工況,在參照GB150-1998《鋼制壓力容器》確定釜體內(nèi)設(shè)計(jì)壓力位工作壓力的1.1 倍,即設(shè)計(jì)壓力Pc1 為0.2x1.1=0.22MPa 設(shè)計(jì)溫度依據(jù)夾套選取了t1=164℃,夾套依據(jù)用戶使用過程中的蒸汽的溫度查閱在相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓為0.6 MPa,故我選取了夾套設(shè)計(jì)壓力為Pc2=0.6MPa,設(shè)計(jì)溫度為t2=164℃,焊接接頭系數(shù)Φ取0.85。
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=0.8mm,腐蝕余量C1=0mm。通過查詢GB150-1998《鋼制壓力容器》中材料的設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力與其試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力通過插值法可以算00Cr17Ni14Mo2 材質(zhì)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[σ]=118MPa,設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [σ]t=114.48MPa,試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) σs=177 MPa,夾套采用Q235-B 材質(zhì),厚度負(fù)偏差C2 =0.8mm,腐蝕余量C1=1mm。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(qiáng)。其試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [σ]=113MPa,設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[σ]t=110.76 MPa,試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)σs =235MPa。
化工反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計(jì)的思路分析根據(jù)上述對化工反應(yīng)釜生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)必要性的分析可以看出,在實(shí)際作業(yè)中,由于化工反應(yīng)釜的運(yùn)行作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜,再加上在反應(yīng)釜內(nèi)部參與反應(yīng)的物質(zhì)及原料屬性較為特殊,危險(xiǎn)性較高等多種因素影響,導(dǎo)致其作業(yè)安全隱患與事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高,對化工生產(chǎn)安全也存在較大不利影響。為此,本文以帶攪拌化工反應(yīng)釜為例,結(jié)合其工作情況,運(yùn)用事故樹安全分析法,針對化工反應(yīng)釜反應(yīng)過程中的壓力異常升高問題及原因,對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià),并通過優(yōu)化改進(jìn)減少其不安全因素及隱患的存在。此外,化工反應(yīng)釜的容器內(nèi)部空間與體積較大,而容器口部較小,也會因殘留雜質(zhì)的長時間使用造成在容器內(nèi)壁堆積,如果得不到及時清理,對其正?;し磻?yīng)及正常作業(yè)使用都會造成不利影響。如下圖1所示,即為根據(jù)化工反應(yīng)釜工作運(yùn)行的實(shí)際情況,以其反應(yīng)過程中壓力異常升高事故情況為例,在進(jìn)行事故原因及邏輯關(guān)系分析后.
釜體及夾套的壁厚計(jì)算釜體的設(shè)計(jì)及計(jì)算 由于夾套內(nèi)具有一定的壓力, 計(jì)算釜體及其下封頭壁厚時, 需同時考慮承受內(nèi)、外壓力的情況。通常先按式(1)進(jìn)行壁厚的內(nèi)壓計(jì)算, 再按外壓進(jìn)行校核并。因計(jì)算過程與常規(guī)設(shè)計(jì)相同且又非常復(fù)雜, 這里不再詳述.采用雙相不銹鋼2205 計(jì)算出的厚度比采用普通的不銹鋼的要小, 這是因?yàn)殡p相不銹鋼力學(xué)性能優(yōu)異, 強(qiáng)度高,在固溶狀態(tài)下的室溫屈服強(qiáng)度比未添加氮的標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼高兩倍多, 這樣在某些應(yīng)用中就可以減小壁厚。另一方面從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,所使用的材料為0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼,價(jià)格昂貴,如果增加一對容器蘭(約1萬元),則提高了容器的制造成本。夾套的設(shè)計(jì)及計(jì)算 夾套內(nèi)的物料為水汽, 可按常規(guī)選材和設(shè)計(jì)。一般選碳鋼(Q235 -B)就可以。夾套只受內(nèi)壓, 其壁厚計(jì)算按式(1)進(jìn)行, 所得計(jì)算厚度加腐蝕裕量和鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整即得終厚度(名義厚度)
對化工生產(chǎn)中的反應(yīng)釜溫度控制與維護(hù)做了簡單的論述,提出了控制和維護(hù)的策略。從化工生產(chǎn)的實(shí)際來說,反應(yīng)釜作為重要設(shè)備,發(fā)揮著積極的作用。其溫度控制的效果如何對產(chǎn)品的質(zhì)量以及產(chǎn)量有著很大的影響。因此,深度分析此課題,提出行之有效的控制和維護(hù)措施有著重要的意義。無色有毒,極其(在空氣中含3%~100%均可),屬高度危害介質(zhì)。從化工生產(chǎn)的實(shí)際來說,作為生產(chǎn)系統(tǒng)的核心控制部分,反應(yīng)釜爐溫控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用。因?yàn)榉磻?yīng)釜內(nèi)反應(yīng)環(huán)節(jié)會進(jìn)行吸熱和放熱,具有時變性和非線性等特點(diǎn),增加了溫度控制的難度。目前來說,多采用自適應(yīng)模糊PID 控制法和其他方法,能夠增強(qiáng)溫度的控制效果。