反應(yīng)釜的頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從安全的角度考慮, 如果把頂蓋與筒體相連接的部位設(shè)計(jì)成法蘭螺栓連接, 因其密封面大, 工作溫度高, 介質(zhì)具有腐蝕性, 密封難以保證, 會造成安全隱患;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。終決定采用如圖1所示的結(jié)構(gòu), 使筒體與頂蓋采用焊接連接結(jié)構(gòu), 為了方便內(nèi)件的裝卸和檢修,在一側(cè)開了一個426 mm×10 mm的人孔。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?！∮捎谌丝椎闹睆捷^大, 頂蓋直徑相對較小, 且其上還開有其他接管, 開人孔時, 必須同時跨頂蓋和筒體, 這對壓力容器設(shè)計(jì)產(chǎn)生了新的問題———頂蓋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)如何解決。

由于頂蓋所受的內(nèi)壓(0.7 MPa)遠(yuǎn)大于其外壓(0.1 MPa), 所以下面的分析只針對其承受內(nèi)壓的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。頂蓋的理論應(yīng)力分析頂蓋為標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭, 橢圓型封頭的長軸a=500 mm, 短軸b=250 mm, 封頭的名義厚度按照前面設(shè)計(jì)值Sn =16 mm, 按照無力矩理論給出頂蓋的經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力分布曲線可以看出, 在距中心大約425 mm處,環(huán)向應(yīng)力等于0, 該處是環(huán)向應(yīng)力由拉應(yīng)力改變?yōu)閴簯?yīng)力的交界處, 而頂蓋開人孔位置正經(jīng)此處。不銹鋼反應(yīng)釜具有耐高溫、耐腐蝕、生產(chǎn)能力強(qiáng)，使用周期長等優(yōu)點(diǎn)，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。以上應(yīng)力狀況是針對不開孔的封頭的。對此處曲率變化較大部位進(jìn)行開孔, 必使應(yīng)力復(fù)雜化。為此對按常規(guī)設(shè)計(jì)得出的頂蓋的壁厚提出了質(zhì)疑。

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)。采用雙向液壓鎖作為保壓元件,使壓緊液壓缸及加料口啟閉液壓缸始終保持正常工作壓力,防止因油液泄漏失壓而造成密封失效。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?！@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(diǎn)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(xiǎn), 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。對于溫度需要急劇變化的裝置來說可考慮增設(shè)將熱油及時導(dǎo)出(如冷油置換)的系統(tǒng)。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。