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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于石油、化工、橡膠、、染料、、食品等用來(lái)完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過(guò)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(lèi)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)器械。同時(shí),由于在原粉處理中需要使用大量的乙醇,因而對(duì)設(shè)備的防燃防爆性要求極高,使得原粉反應(yīng)設(shè)備臺(tái)套數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)品成本高。能夠以較高的自動(dòng)化程度完成預(yù)先設(shè)定好的反應(yīng)步驟，對(duì)反應(yīng)過(guò)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。

此次設(shè)計(jì)的不銹鋼反應(yīng)釜是為一萬(wàn)噸有機(jī)顏料車(chē)間設(shè)備改進(jìn)與更新及工藝優(yōu)化過(guò)程使用的。用戶(hù)在使用過(guò)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℃。7MPa,設(shè)計(jì)溫度為200℃,工作溫度為180℃,腐蝕余量為1mm，在筒體底部的橫截面上施加軸向固定約束，對(duì)稱(chēng)面上施加對(duì)稱(chēng)約束,并在筒體底部橫截面上一點(diǎn)(其坐標(biāo)為(0,-475,513。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(jì)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(dòng)裝置、軸封裝置、支承等結(jié)構(gòu)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)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 。基于304不銹鋼不能保證反應(yīng)釜長(zhǎng)期實(shí)際使用的事實(shí),而雙相不銹鋼又對(duì)含Cl-等介質(zhì)具有良好的耐蝕性能,故擬選擇2205雙相不銹鋼作為反應(yīng)釜釜體的主要材質(zhì)。則筒體高度為：h=(7.05-0.827x2)/ (πx0.92)=2.12m。夾套選取Di2=Φ2000mm。通過(guò)用戶(hù)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(hù)使用過(guò)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(hù)單位提供的介質(zhì)具有腐蝕性，通過(guò)與用戶(hù)溝通介質(zhì)的腐蝕性及對(duì)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(guò)查詢(xún)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(guò)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。試驗(yàn)期間,分為兩班作業(yè),根據(jù)試驗(yàn)記錄統(tǒng)計(jì),設(shè)備運(yùn)行792h,累計(jì)投料304次,得成品粉58t。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。

可以看出, 對(duì)應(yīng)不同的位置, 起控制作用的應(yīng)力是不同的, 所以在強(qiáng)度評(píng)定時(shí)不能單純控制一個(gè)方向的應(yīng)力來(lái)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。開(kāi)孔邊緣沿接管環(huán)向各向薄膜、彎曲應(yīng)力加薄膜應(yīng)力及總應(yīng)力的變化情況內(nèi)貫線上徑向、經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力的薄膜應(yīng)力、薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力和總應(yīng)力的分布曲線。造成反應(yīng)釜腐蝕的根源可歸結(jié)為一點(diǎn),即物料中含有一定量的Cl-,特別是含有HCl。三種組合曲線的變化趨勢(shì)是一致的, 薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力和總應(yīng)力的分布曲線基本重合, 說(shuō)明峰值應(yīng)力很小, 可以忽略不計(jì)。經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力的薄膜應(yīng)力分布曲線與薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力和總應(yīng)力的分布曲線, 同一橫坐標(biāo)下的應(yīng)力相差很小, 部分位置甚至重合, 這說(shuō)明彎曲應(yīng)力也不大, 不是主要控制對(duì)象?？梢?jiàn)薄膜應(yīng)力是主要控制對(duì)象。

人造板廠制膠反應(yīng)釜的生產(chǎn)工藝因膠粘劑品種不同而不同, 如脲醛甙膠的工藝曲線[ 2] 如圖2 .圖2 中,AB 段、CD 段和EF 段為升溫階段, BC 段、DE 段和FG 段是恒溫階段, GH 段是降溫階段.根據(jù)上述情況在實(shí)踐中比較了多種控制算法, 對(duì)制膠反應(yīng)釜溫度控制, 采用模糊控制較為合適如.反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)液溫度設(shè)定值, 溫度控制系統(tǒng)采用了三輸入單輸出模糊控制系統(tǒng).

由于熱量從夾套傳到反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)液有一定的滯后 , 故將夾套內(nèi)的溫度與反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)液溫度設(shè)定值變化率作為其中的一個(gè)輸入. 整個(gè)系統(tǒng)的軟件采用模塊化結(jié)構(gòu), 由C 語(yǔ)言編寫(xiě), 主要由初始化程序、參數(shù)設(shè)置程序、線性化程序、模糊推理程序等組成, 采用模糊控制對(duì)某人造板制膠反應(yīng)釜的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造, 在生產(chǎn)脲醛甙膠時(shí), 溫度誤差控制在±0 .5 ℃內(nèi), 超調(diào)量小于0 .5 %, 取得較好的效果, 受到用戶(hù)好評(píng).特別是采用夾套溫度變化率作為模糊控制的輸入量, 有效地克服了外部干擾對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)溫度的擾動(dòng), 值得推廣.