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 。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。該設(shè)備采用獨(dú)創(chuàng)的三層式釜體結(jié)構(gòu)和雙螺帶式攪拌裝置,在恒溫條件下,對(duì)固體粒狀物料進(jìn)行反應(yīng)加工,可大大提高產(chǎn)品的水合及溶解速度,降低水不溶物含量,使植物膠更加廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

由于用戶單位提供的介質(zhì)具有腐蝕性，通過(guò)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=0.8mm，腐蝕余量C1=0mm。通過(guò)查詢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。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。077MPa,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮筒體的失穩(wěn)現(xiàn)象,需按外壓容器設(shè)計(jì)壁厚。

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(kāi)人孔位置正經(jīng)此處。以上應(yīng)力狀況是針對(duì)不開(kāi)孔的封頭的。對(duì)此處曲率變化較大部位進(jìn)行開(kāi)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。本設(shè)計(jì)采用冷加工工藝,很多制造實(shí)踐表明:雙相不銹鋼冷作硬化現(xiàn)象明顯,在工藝過(guò)程中應(yīng)盡量減少變形次數(shù),減少工序量,且要縮短工序銜接時(shí)間。

本文針對(duì)化工反應(yīng)釜作業(yè)中壓力異常升高引起的事故原因，從事故樹安全分析理論出發(fā)，對(duì)其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)及有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，以確保其進(jìn)行化工生產(chǎn)作業(yè)的安全性。反應(yīng)釜在化工、制藥等多行業(yè)領(lǐng)域中都有較為普遍的應(yīng)用，由于其作業(yè)中存在較為復(fù)雜的固液多相混合情況，容易生成較多的熱傳遞效應(yīng)，一旦混合效果不理想就會(huì)導(dǎo)致多種問(wèn)題發(fā)生，造成各種不安全事故。因此，針對(duì)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)研究，具有十分突出的必要性。下文將以化工反應(yīng)釜為例，根據(jù)其作業(yè)中壓力異常升高導(dǎo)致發(fā)生的原因，從事故樹安全分析理論出發(fā)，對(duì)其反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)進(jìn)行研究，以確保其進(jìn)行化工生產(chǎn)應(yīng)用的安全性。在90°～125°范圍,徑向與經(jīng)向應(yīng)力快速下降,應(yīng)力強(qiáng)度也隨著快速減小且達(dá)到一個(gè)值,在該范圍環(huán)向應(yīng)力同樣幾乎保持不變。