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發(fā)布時間:2021-09-09 20:02  
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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。②化工生產(chǎn)中的反應(yīng)釜不僅體積大,而且熱容量很大,實際運行中隨時會產(chǎn)生吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng),所以進行采集時會增加過程時間。它是融合了反應(yīng)容器,反應(yīng)條件控制系統(tǒng),原料進料、產(chǎn)品導出系統(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、力學控制(攪拌、鼓風等)、反應(yīng)物/產(chǎn)物濃度等重要參數(shù)進行嚴格的調(diào)控。
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℃。但目前雙相不銹鋼用于設(shè)備制造的數(shù)量還遠遠低于奧氏體不銹鋼,本文是將雙相不銹鋼用于反應(yīng)釜的設(shè)計作為一個實例和大家共同探討。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(上下標準壓力容器橢圓封頭、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)。

反應(yīng)釜的頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計從安全的角度考慮, 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。基于此,要進行PID控制器的優(yōu)化,應(yīng)用模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制法,對反應(yīng)釜PID控制進行優(yōu)化以及改進。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?!∮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)計產(chǎn)生了新的問題———頂蓋的強度設(shè)計如何解決。

釜體及夾套的壁厚計算釜體的設(shè)計及計算 由于夾套內(nèi)具有一定的壓力, 計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)進行壁厚的內(nèi)壓計算, 再按外壓進行校核并。不銹鋼反應(yīng)釜生產(chǎn)廠家頂蓋補強設(shè)計前面的分析設(shè)計說明,由于開孔的原因,應(yīng)力集中非常嚴重,導致強度不足,必須設(shè)法補強,滿足強度要求。因計算過程與常規(guī)設(shè)計相同且又非常復雜, 這里不再詳述.采用雙相不銹鋼2205 計算出的厚度比采用普通的不銹鋼的要小, 這是因為雙相不銹鋼力學性能優(yōu)異, 強度高,在固溶狀態(tài)下的室溫屈服強度比未添加氮的標準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。夾套的設(shè)計及計算 夾套內(nèi)的物料為水汽, 可按常規(guī)選材和設(shè)計。一般選碳鋼(Q235 -B)就可以。夾套只受內(nèi)壓, 其壁厚計算按式(1)進行, 所得計算厚度加腐蝕裕量和鋼板負偏差并經(jīng)圓整即得終厚度(名義厚度)

從反應(yīng)釜控制的實際來說,其具有非線性和延遲性特點,復雜性很強,增加了溫度控制的難度。特性分析如下:
①從化學反應(yīng)的實際來說,供熱系統(tǒng)會產(chǎn)生很多的變化,變化過程極易受外界環(huán)境因素的影響,而且化學反應(yīng)過程變化趨勢具有差異性,所以使得反應(yīng)釜成為非線性系統(tǒng),溫度控制的難度增加。
②化工生產(chǎn)中的反應(yīng)釜不僅體積大,而且熱容量很大,實際運行中隨時會產(chǎn)生吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng),所以進行采集時會增加過程時間。
③反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)時,生產(chǎn)用的化工原料也會發(fā)生變化,引發(fā)過程與物質(zhì)變化,產(chǎn)生系列反應(yīng),比如吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)等,生產(chǎn)的復雜性較強。