由于頂蓋所受的內(nèi)壓(0.7 MPa)遠大于其外壓(0.1 MPa), 所以下面的分析只針對其承受內(nèi)壓的工作狀態(tài)進行分析。頂蓋的理論應(yīng)力分析頂蓋為標準橢圓型封頭, 橢圓型封頭的長軸a=500 mm, 短軸b=250 mm, 封頭的名義厚度按照前面設(shè)計值Sn =16 mm, 按照無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。筒體一處有一直徑為300mm的鼓皰,可見此釜已嚴重腐蝕,尤其上封頭腐蝕嚴重,已直接影響投料生產(chǎn)。以上應(yīng)力狀況是針對不開孔的封頭的。對此處曲率變化較大部位進行開孔, 必使應(yīng)力復(fù)雜化。為此對按常規(guī)設(shè)計得出的頂蓋的壁厚提出了質(zhì)疑。

開孔邊緣沿接管環(huán)向薄膜應(yīng)力強度、彎曲應(yīng)力強度加薄膜應(yīng)力強度及總應(yīng)力強度的變化情況為了便于強度評定, 確定應(yīng)力處理線的位置, 圖7近似給出內(nèi)貫線上薄膜應(yīng)力強度、彎曲應(yīng)力強度加薄膜應(yīng)力強度及總應(yīng)力強度的分布曲線。三種組合曲線的變化趨勢是一致的, 薄膜應(yīng)力強度加彎曲應(yīng)力強度和總應(yīng)力強度的分布曲線基本重合。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。這說明確定應(yīng)力處理線的位置時, 只需確定總應(yīng)力強度的位置即可。有限元結(jié)果強度評定按照JB4732— 95《鋼制壓力容器———分析設(shè)計標準》培訓(xùn)教材, 首先選取了AB, BC兩條處理線;在筒體、封頭相貫線上應(yīng)力強度位置處, 又選取了DE處理線，分析設(shè)計應(yīng)力失效機理及強度校核, 并以此為依據(jù)對所選應(yīng)力處理線進行了應(yīng)力評定, 可以看出所設(shè)計的厚度不滿足強度要求, 這說明需要補強設(shè)計。

該化工反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進方案是針對其傳統(tǒng)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)及其作業(yè)影響，能夠有效解決其化工反應(yīng)中溫度控制困難以及容器內(nèi)部清洗困難等問題，從而有效防止化工反應(yīng)釜作業(yè)過程中超壓及腐蝕等問題發(fā)生，確保化工生產(chǎn)的安全性。各種保護及安全信號裝置反應(yīng)釜的設(shè)計充分考慮了設(shè)備運行的安全性,所有與設(shè)備安全有關(guān)、需要保護的部位均設(shè)置了信號指示和保護措施。值得注意的是，首先，針對傳統(tǒng)化工反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)在化工反應(yīng)中攪拌不理想問題，通過在反應(yīng)釜的反應(yīng)腔內(nèi)進行兩個攪拌裝置的增加設(shè)置，并且在每個攪拌軸上進行減速器安裝應(yīng)用，對攪拌軸的底部還安裝設(shè)置有4層攪拌片，各層之間保持相互垂直狀態(tài)，每層分別有兩片，其攪拌片的角度設(shè)置對液體流動具有較大的適宜性，攪拌片的表面還進行了導(dǎo)料孔布置，使兩個攪拌裝置呈相反方向進行攪拌運行，以對原有反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)的攪拌效果進行優(yōu)化，以促進反應(yīng)腔內(nèi)物料的反應(yīng)更加。

通常情況下, 可能有以下幾種材料可選作釜體的材質(zhì):①304 不銹鋼;②316 L 不銹鋼;③鈦等, 但通過對這些材料的鹽酸腐蝕速率圖及以上腐蝕原因分析可知, 普通的奧氏體不銹鋼已不在可選的范圍了, 而鈦又是一種很貴重的金屬, 且它與鋼之間的焊接技術(shù)還不成熟。其實選擇就是雙相不銹鋼2205, 主要有以下兩個原因:一是雙相不銹鋼在抗晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕方面, 特別是耐氯化物腐蝕的性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼。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)。試驗表明, 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 ,0.3 , 0.2 , 0.1?？梢?205 鋼的耐鹽酸腐蝕性能明顯優(yōu)于其它三種材質(zhì);二是它的價格也不太昂貴。基于304 不銹鋼不能保證反應(yīng)釜長期實際使用的事實, 而雙相不銹鋼又對含Cl-等介質(zhì)具有良好的耐蝕性能, 故擬選擇2205 雙相不銹鋼作為反應(yīng)釜釜體的主要材質(zhì)。