反應(yīng)釜工作壓力為0.7 MPa, 設(shè)計(jì)壓力取0.8 MPa, 腐蝕裕量取1 mm, 鋼板負(fù)偏差取0.8 mm,材料的許用應(yīng)力為130 MPa, 按GB150— 1998《鋼制壓力容器》設(shè)計(jì)出頂蓋的厚度約為5 mm。再按照文獻(xiàn)[ 1]的設(shè)計(jì)方法, 考慮到頂蓋密集開(kāi)孔的削弱和攪拌器等附件重量的影響, 對(duì)頂蓋進(jìn)行整體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì), 終頂蓋厚度圓整到8 mm。按外壓容器設(shè)計(jì)因?yàn)榉磻?yīng)釜工作時(shí)可能出現(xiàn)負(fù)壓, 約為-0.077MPa, 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。夾套的工作壓力為0.6 MPa, 設(shè)計(jì)外壓取為0.7 MPa。若余熱排放過(guò)多，會(huì)使得整體穩(wěn)定性被降低，影響化工產(chǎn)品的質(zhì)量和效益，因此必須做好溫度的有效控制。按外壓容器設(shè)計(jì)出筒體的名義厚度為14 mm, 為取材一致和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng), 故將頂蓋厚度取與筒體相同。同樣, 考慮頂蓋密集開(kāi)孔的削弱和攪拌器等附件重量的影響, 頂蓋厚度取16 mm。根據(jù)以上分析, 頂蓋的名義厚度的設(shè)計(jì)值16mm。

可以看出, 對(duì)應(yīng)不同的位置, 起控制作用的應(yīng)力是不同的, 所以在強(qiáng)度評(píng)定時(shí)不能單純控制一個(gè)方向的應(yīng)力來(lái)滿足強(qiáng)度要求。開(kāi)孔邊緣沿接管環(huán)向各向薄膜、彎曲應(yīng)力加薄膜應(yīng)力及總應(yīng)力的變化情況內(nèi)貫線上徑向、經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力的薄膜應(yīng)力、薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力和總應(yīng)力的分布曲線。三種組合曲線的變化趨勢(shì)是一致的, 薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力和總應(yīng)力的分布曲線基本重合, 說(shuō)明峰值應(yīng)力很小, 可以忽略不計(jì)。有限元結(jié)果強(qiáng)度評(píng)定按照J(rèn)B4732—95《鋼制壓力容器———分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》培訓(xùn)教材,首先選取了AB,BC兩條處理線。經(jīng)向和環(huán)向應(yīng)力的薄膜應(yīng)力分布曲線與薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力和總應(yīng)力的分布曲線, 同一橫坐標(biāo)下的應(yīng)力相差很小, 部分位置甚至重合, 這說(shuō)明彎曲應(yīng)力也不大, 不是主要控制對(duì)象?？梢?jiàn)薄膜應(yīng)力是主要控制對(duì)象。

反應(yīng)釜溫度控制技術(shù)分析化工生產(chǎn)中使用的反應(yīng)釜為主要反應(yīng)容器，利用導(dǎo)熱介質(zhì)，借助夾套實(shí)現(xiàn)物料加熱。一般來(lái)說(shuō)，常用過(guò)熱蒸汽以及導(dǎo)熱油等導(dǎo)熱介質(zhì)。從反應(yīng)的過(guò)程角度來(lái)說(shuō)，主要包括升溫段、恒溫段以及冷卻段。其中，恒溫段為關(guān)鍵。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?；どa(chǎn)為復(fù)雜精細(xì)化加工，在加工環(huán)節(jié)加熱溫度的控制難度較大。這是因?yàn)闇囟冗@一物理量極易被周?chē)沫h(huán)境影響，不僅慣性而且具有滯后性等特點(diǎn)，系統(tǒng)響應(yīng)速度比較慢。傳統(tǒng)的溫度控制，采用的是傳統(tǒng)PID 算法，難以達(dá)到有效的控制效果，后經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化和改進(jìn)，應(yīng)用自適應(yīng)模糊PID 控制技術(shù)，使用自適應(yīng)模糊PID 控制器，經(jīng)過(guò)模糊推理，通過(guò)在線調(diào)整PID 參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的有效控制。從實(shí)際應(yīng)用的效果來(lái)說(shuō)，使用自適應(yīng)模糊PID 控制器，對(duì)反應(yīng)釜溫度實(shí)施控制，可依據(jù)系統(tǒng)偏差以及偏差變化率的實(shí)際變化情況，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，不僅適應(yīng)性好，而且魯棒性較好，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜溫度的把控。

從反應(yīng)釜控制的實(shí)際來(lái)說(shuō)，其具有非線性和延遲性特點(diǎn)，復(fù)雜性很強(qiáng)，增加了溫度控制的難度。特性分析如下：

①?gòu)幕瘜W(xué)反應(yīng)的實(shí)際來(lái)說(shuō)，供熱系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很多的變化，變化過(guò)程極易受外界環(huán)境因素的影響，而且化學(xué)反應(yīng)過(guò)程變化趨勢(shì)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(shí)際運(yùn)行中隨時(shí)會(huì)產(chǎn)生吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)，所以進(jìn)行采集時(shí)會(huì)增加過(guò)程時(shí)間。

③反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)，生產(chǎn)用的化工原料也會(huì)發(fā)生變化，引發(fā)過(guò)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(fù)雜性較強(qiáng)。