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。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?yàn)器械。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。在0°～45°范圍,隨著環(huán)向應(yīng)力的減小,應(yīng)力強(qiáng)度也在逐漸減小,在0°附近環(huán)向應(yīng)力達(dá)到負(fù)的值,應(yīng)力強(qiáng)度出現(xiàn)了一個(gè)極大值,而其余兩個(gè)應(yīng)力幾乎保持不變或者發(fā)生緩慢的變化。

此次設(shè)計(jì)的不銹鋼反應(yīng)釜是為一萬噸有機(jī)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(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、傳動裝置、軸封裝置、支承等結(jié)構(gòu)。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(shí)導(dǎo)出(如冷油置換)的系統(tǒng)。

由于釜內(nèi)設(shè)計(jì)壓力為0.22MPa，選取機(jī)械密封212-90。支撐按JB/T4712.4-2007《容器支座》選擇A4 支座。SMPa(壓力)蒸汽的熱燴約為8000U(1900keal):1耐溫度160℃導(dǎo)熱油的熱燴約為251ooU(60000keal)。在對客戶之前用的反應(yīng)釜使用過程中，機(jī)封部分在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)微量泄露，在此次設(shè)計(jì)中增加了底軸承來控制軸的徑向跳動，延長了機(jī)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(jì)過程中特別在內(nèi)筒四周設(shè)置了擋板，增強(qiáng)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(jià)。: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(jì)方法設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》作了強(qiáng)度評定, 結(jié)果表明強(qiáng)度不足。然后采用內(nèi)部貼補(bǔ)強(qiáng)圈的局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu), 經(jīng)過二次分析評定, 強(qiáng)度滿足要求。并對設(shè)備的無損檢測作了相關(guān)說明。

該化工反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)方案是針對其傳統(tǒng)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)及其作業(yè)影響，能夠有效解決其化工反應(yīng)中溫度控制困難以及容器內(nèi)部清洗困難等問題，從而有效防止化工反應(yīng)釜作業(yè)過程中超壓及腐蝕等問題發(fā)生，確保化工生產(chǎn)的安全性。以廢材作燃料的熱油爐在人造板生產(chǎn)廠得到較為普遍的采用,從而使一些工廠考慮省去蒸汽鍋爐,采用導(dǎo)熱油作為制膠反應(yīng)釜的加熱介質(zhì)。值得注意的是，首先，針對傳統(tǒng)化工反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)在化工反應(yīng)中攪拌不理想問題，通過在反應(yīng)釜的反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行兩個(gè)攪拌裝置的增加設(shè)置，并且在每個(gè)攪拌軸上進(jìn)行減速器安裝應(yīng)用，對攪拌軸的底部還安裝設(shè)置有4層攪拌片，各層之間保持相互垂直狀態(tài)，每層分別有兩片，其攪拌片的角度設(shè)置對液體流動具有較大的適宜性，攪拌片的表面還進(jìn)行了導(dǎo)料孔布置，使兩個(gè)攪拌裝置呈相反方向進(jìn)行攪拌運(yùn)行，以對原有反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)的攪拌效果進(jìn)行優(yōu)化，以促進(jìn)反應(yīng)腔內(nèi)物料的反應(yīng)更加。

通常情況下, 可能有以下幾種材料可選作釜體的材質(zhì):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(shù)還不成熟。其實(shí)選擇就是雙相不銹鋼2205, 主要有以下兩個(gè)原因:一是雙相不銹鋼在抗晶間腐蝕和應(yīng)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。焊接接頭設(shè)計(jì)雙相不銹鋼的接頭設(shè)計(jì)必須有助于完全焊透并避免在凝固的焊縫金屬中存在未熔合的母材。試驗(yàn)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?？梢?205 鋼的耐鹽酸腐蝕性能明顯優(yōu)于其它三種材質(zhì);二是它的價(jià)格也不太昂貴?；?04 不銹鋼不能保證反應(yīng)釜長期實(shí)際使用的事實(shí), 而雙相不銹鋼又對含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)。