根據(jù)現(xiàn)場場地布置，并結(jié)合參考了化工設(shè)備標準反應(yīng)釜尺寸，選取其內(nèi)徑Di1=Φ1800mm,按充裝系數(shù)0.85 計算， 實際容積為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。反應(yīng)釜的頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計從安全的角度考慮,如果把頂蓋與筒體相連接的部位設(shè)計成法蘭螺栓連接,因其密封面大,工作溫度高,介質(zhì)具有腐蝕性,密封難以保證,會造成安全隱患。通過用戶提供的工況，在參照GB150-1998《鋼制壓力容器》確定釜體內(nèi)設(shè)計壓力位工作壓力的1.1 倍，即設(shè)計壓力Pc1 為0.2x1.1=0.22MPa 設(shè)計溫度依據(jù)夾套選取了t1=164℃，夾套依據(jù)用戶使用過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)計壓力為Pc2=0.6MPa，設(shè)計溫度為t2=164℃,焊接接頭系數(shù)Φ取0.85。

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，厚度負偏差C2=0.8mm，腐蝕余量C1=0mm。通過查詢GB150-1998《鋼制壓力容器》中材料的設(shè)計溫度下許用應(yīng)力與其試驗溫度許用應(yīng)力通過插值法可以算00Cr17Ni14Mo2 材質(zhì)試驗溫度許用應(yīng)力[σ]=118MPa，設(shè)計溫度許用應(yīng)力 [σ]t=114.48MPa，試驗溫度下屈服點 σs=177 MPa，夾套采用Q235-B 材質(zhì)，厚度負偏差C2 =0.8mm，腐蝕余量C1=1mm。其試驗溫度許用應(yīng)力 [σ]=113MPa，設(shè)計溫度許用應(yīng)力[σ]t=110.76 MPa，試驗溫度下屈服點σs =235MPa。常采用的辦法是將夾套做成外蛇管式結(jié)構(gòu),在夾套中裝設(shè)導流板或擾流噴嘴。

由于釜內(nèi)設(shè)計壓力為0.22MPa，選取機械密封212-90。支撐按JB/T4712.4-2007《容器支座》選擇A4 支座。在對客戶之前用的反應(yīng)釜使用過程中，機封部分在使用一段時間后出現(xiàn)微量泄露，在此次設(shè)計中增加了底軸承來控制軸的徑向跳動，延長了機械密封的使用壽命。針對客戶提出反應(yīng)物料有少量粗化晶粒，在此次設(shè)計過程中特別在內(nèi)筒四周設(shè)置了擋板，增強了攪拌的均勻程度，在之后用戶反饋意見收到用戶滿意的評價。:從安全的角度出發(fā), 給出反應(yīng)釜頂蓋與筒體焊接, 在一側(cè)開人孔的結(jié)構(gòu)?；陂_人孔的位置悖于常規(guī), 先采用常規(guī)設(shè)計方法設(shè)計出頂蓋厚度, 然后分別采用無力矩理論和有限元軟件ANSYS作了應(yīng)力分析, 給出人孔接管與頂蓋及筒體相貫線上的一系列應(yīng)力分布曲線, 并參照JB4732— 95《壓力容器分析設(shè)計標準》作了強度評定, 結(jié)果表明強度不足。釜體反應(yīng)層壁厚的設(shè)計釜體材料1Cr18Ni9Ti,釜體材料許用應(yīng)力為[σ]t=137MPa,筒體與封頭焊接形式采用雙面焊接、全焊透,焊接接頭系數(shù)為=0。然后采用內(nèi)部貼補強圈的局部補強結(jié)構(gòu), 經(jīng)過二次分析評定, 強度滿足要求。并對設(shè)備的無損檢測作了相關(guān)說明。

造成反應(yīng)釜腐蝕的根源可歸結(jié)為一點, 即物料中含有一定量的Cl- , 特別是含有HCl。含有Cl-的物料一方面會使金屬發(fā)生晶間腐蝕, 這是由于設(shè)備在制造過程中焊接及熱變形, 溫度可升到910 ℃以上, 而奧氏體不銹鋼在400 ～ 850 ℃范圍緩慢冷卻時, 在晶界上有高鉻的碳化物Cr23C6 析出, 因此就出現(xiàn)了貧鉻區(qū), 含鉻低于11%的不銹鋼在腐蝕的溶液(含Cl-溶液)中是不抗腐蝕的。從表面深入到內(nèi)部, 使金屬失去了強度。釜體及夾套的壁厚計算釜體的設(shè)計及計算由于夾套內(nèi)具有一定的壓力,計算釜體及其下封頭壁厚時,需同時考慮承受內(nèi)、外壓力的情況。另一方面, 含有Cl -的物料有時還會導致奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕(是金屬在拉應(yīng)力和腐蝕及一定的溫度的共同作用下所引起的)。

從反應(yīng)釜控制的實際來說，其具有非線性和延遲性特點，復雜性很強，增加了溫度控制的難度。特性分析如下：

①從化學反應(yīng)的實際來說，供熱系統(tǒng)會產(chǎn)生很多的變化，變化過程極易受外界環(huán)境因素的影響，而且化學反應(yīng)過程變化趨勢具有差異性，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，實際運行中隨時會產(chǎn)生吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)，所以進行采集時會增加過程時間。

③反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)時，生產(chǎn)用的化工原料也會發(fā)生變化，引發(fā)過程與物質(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)的復雜性較強。