反應(yīng)設(shè)備使用歷史悠久, 應(yīng)用廣泛, 由于在反應(yīng)釜設(shè)備使用過程中涉及反應(yīng), 所以對反應(yīng)設(shè)備本身安全要求較高。我國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》從管理及安全的角度出發(fā)對壓力容器進(jìn)行分類時, 把反應(yīng)容器提高了一個等級, 把中壓、介質(zhì)為或毒性程度為危害介質(zhì)、PV≥10 MPa· m3 的反應(yīng)容器劃分為三類壓力容器, 而且把低壓、介質(zhì)毒性為極度和高度危害、PV≥0.2 MPa· m3 的容器也劃分為三類容器。三類容器在設(shè)計、制造、檢驗和使用管理方面提出嚴(yán)格要求, 以防止意外事故的發(fā)生。文中所介紹的反應(yīng)釜屬于三類容器, 其反應(yīng)介質(zhì)之一為, 工作壓力為0.7 MPa, 工作溫度接近180 ℃。無色有毒, 極其(在空氣中含3% ～ 100%均可), 屬高度危害介質(zhì)。如何保證安全, 防止泄漏, 是設(shè)備設(shè)計時需重點(diǎn)解決的問題。而密封難點(diǎn)集中反映在頂蓋與筒體相連接的部位, 主要是因為其密封面積大、密封不易保證造成的。

由于反應(yīng)釜設(shè)備攪拌器組件由多點(diǎn)支撐, 而且在常規(guī)設(shè)計時考慮了機(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, 對封頭進(jìn)行了整體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計, 所以有限元建模時, 為了簡化分析, 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)具有對稱性, 所以取其1/2 作為研究對象。筒體與接管長度的取值都大于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)計壓力為0.8 MPa, 工作壓力為0.7MPa, 設(shè)計溫度為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，對稱面上施加對稱約束, 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。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

反應(yīng)釜設(shè)備加料口安裝有球鉸式壓蓋和加料漏斗, 壓緊力可根據(jù)釜內(nèi)壓力無級調(diào)節(jié), 以確保加料口的密封。通過旋轉(zhuǎn)油缸的動作, 實現(xiàn)壓緊動作與加料動作的有序轉(zhuǎn)換。卸料口處安裝有密封環(huán)和滑動軌道, 壓緊液壓缸推動密封定位楔塊, 將出料倉蓋與密封環(huán)定位壓緊;啟閉液壓缸安裝在出料倉蓋下部, 帶動出料倉蓋沿滑動軌道做前后自由滑動, 實現(xiàn)卸料口的開閉。采用雙向液壓鎖作為保壓元件, 使壓緊液壓缸及加料口啟閉液壓缸始終保持正常工作壓力, 防止因油液泄漏失壓而造成密封失效。