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。針對(duì)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(píng)價(jià)。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℃。5MPa(max)液壓控制系統(tǒng)壓力16MPa(max)生產(chǎn)率200kg(以干胚乳片計(jì))/h整機(jī)外形尺寸4130mm(高)×1600mm(直徑)質(zhì)量2500kg。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)。

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(duì)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(zhǎng)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(wú)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。以上應(yīng)力狀況是針對(duì)不開孔的封頭的。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。對(duì)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(duì)按常規(guī)設(shè)計(jì)得出的頂蓋的壁厚提出了質(zhì)疑。

由于不銹鋼高壓反應(yīng)釜攪拌器組件由多點(diǎn)支撐, 而且在常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了機(jī)架、減速機(jī)和電機(jī)共同作用在頂蓋上壓力的影響和局部開孔的影響, 對(duì)封頭進(jìn)行了整體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì), 所以有限元建模時(shí), 為了簡(jiǎn)化分析, 不考慮它們的影響, 只考慮跨頂蓋和筒體開人孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性, 所以取其1/2 作為研究對(duì)象?？傊?，對(duì)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，能夠有效滿足其結(jié)構(gòu)在反應(yīng)作業(yè)中的有關(guān)需求，進(jìn)而確保其反應(yīng)作業(yè)的質(zhì)量和效果，確保其生產(chǎn)應(yīng)用安全性，具有十分積極的作用和意義。筒體與接管長(zhǎng)度的取值都大于2.5 RT(R為接管與筒體半徑, T為接管與筒體的厚度), 筒體和封頭的厚度取值為13.4 mm(封頭成型后的實(shí)際厚度減去腐蝕裕量), 接管厚度為9 mm。材料特性人孔接管、筒體和封頭的材質(zhì)均為0Cr18Ni9,設(shè)計(jì)壓力為0.8 MPa, 工作壓力為0.7MPa, 設(shè)計(jì)溫度為200 ℃, 工作溫度為180 ℃,腐蝕余量為1 mm，在筒體底部的橫截面上施加軸向固定約束，對(duì)稱面上施加對(duì)稱約束, 并在筒體底部橫截面上一點(diǎn)(其坐標(biāo)為(0, -475, 513.4))約束X方向的位移, 以防模型發(fā)生該方向的剛體運(yùn)動(dòng)。在封頭、筒體及人孔筒節(jié)的內(nèi)表面上施加內(nèi)壓載荷0.8MPa, 在人孔筒節(jié)的外端面上施加等效應(yīng)力9.1MPa

植物膠反應(yīng)釜, 用于對(duì)植物膠干胚乳片進(jìn)行加工處理。與原粉反應(yīng)設(shè)備不同, 在反應(yīng)過程中不使用大量的化學(xué)品。有關(guān)新型工業(yè)化植物膠反應(yīng)設(shè)備在國(guó)內(nèi)外均未見報(bào)道, 因此我們?cè)诖_定技術(shù)方案時(shí)非常慎重。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)化工設(shè)備的性能、結(jié)構(gòu)參數(shù)等進(jìn)行深入的調(diào)研, 收集查閱了大量的相關(guān)資料, 經(jīng)過反復(fù)地研究與分析, 初步確定了設(shè)備技術(shù)方案, 完成了小型試驗(yàn)設(shè)備的加工, 組建了植物膠中試生產(chǎn)車間, 進(jìn)行了小規(guī)模的中試生產(chǎn), 生產(chǎn)出改性膠粉數(shù)噸, 產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異。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(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。在此基礎(chǔ)上, 完成了新型植物膠反應(yīng)設(shè)備的加工圖紙, 并交專業(yè)廠家進(jìn)行工藝審查和加工。經(jīng)調(diào)試、檢測(cè), 其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后, 進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)期間, 設(shè)備運(yùn)行時(shí)間均不少于500h , 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)結(jié)果表明, 該套設(shè)備的研制是成功的。