不锈钢反应釜具有耐高温、耐腐蚀、生产能力强,使用周期长等优点,广泛用于石油、化工、橡胶、、染料、、食品等用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器。它是融合了反应容器,反应条件控制系统,原料进料、产品导出系统的一类生产或实验器械。能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤,对反应过程中的温度、压力、力学控制(搅拌、鼓风等)、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。G200植物胶反应设备的研制成功,标志着我国植物胶加工设备的研究已达到一个新的台阶,具有水平。
此次设计的不锈钢反应釜是为一万吨有机颜料车间设备改进与更新及工艺优化过程使用的。用户在使用过程中的基本的操作参数为:釜内工作压力:0.2MPa,工作温度:120℃。夹套工作压力:0.60MPa,工作温度:164℃,介质为蒸汽。我为其设计的基本构造为全封闭式结构包括釜体(上下标准压力容器椭圆封头、筒体构成)、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等结构。A27H-10弹簧微启式安全阀,保证釜体反应层工作压力不超过设定值。
反应釜压力容器在工作过程中会受到复杂的载荷作用,但基本的设计方针是保证反应釜釜体的在设定的压力范围内满足基本的强度要求及稳定性。为此我们在设计之前必须对筒体和上下封头进行强度计算及稳定性校核,以免釜体达不到强度设计要求而失稳。根据GB150-1998 内外压圆筒、封头强度计算方法,先分别假设内筒体厚度:为δn1=18mm,内下封头为δn2=16mm。搅拌系统是反应釜工作过程中的重要的一部分,直接关系到物料在反应过程中的充分程度和传热过程中的均匀程度,对产品的质量影响至关重要。搅拌器设计由于客户方使用的介质粘度较高,且使用过程中需要有较好的传热效果,所以选择了锚式搅拌。三种组合曲线的变化趋势是一致的,薄膜应力强度加弯曲应力强度和总应力强度的分布曲线基本重合。
由于反应釜报价搅拌器组件由多点支撑, 而且在常规设计时考虑了机架、减速机和电机共同作用在顶盖上压力的影响和局部开孔的影响, 对封头进行了整体补强设计, 所以有限元建模时, 为了简化分析, 不考虑它们的影响, 只考虑跨顶盖和筒体开人孔的复杂结构。由于结构具有对称性, 所以取其1/2 作为研究对象。筒体与接管长度的取值都大于2.5 RT(R为接管与筒体半径, T为接管与筒体的厚度), 筒体和封头的厚度取值为13.4 mm(封头成型后的实际厚度减去腐蚀裕量), 接管厚度为9 mm。材料特性人孔接管、筒体和封头的材质均为0Cr18Ni9,设计压力为0.8 MPa, 工作压力为0.7MPa, 设计温度为200 ℃, 工作温度为180 ℃,腐蚀余量为1 mm,在筒体底部的横截面上施加轴向固定约束,对称面上施加对称约束, 并在筒体底部横截面上一点(其坐标为(0, -475, 513.4))约束X方向的位移, 以防模型发生该方向的刚体运动。再按照文献[1]的设计方法,考虑到顶盖密集开孔的削弱和搅拌器等附件重量的影响,对顶盖进行整体补强设计,终顶盖厚度圆整到8mm。在封头、筒体及人孔筒节的内表面上施加内压载荷0.8MPa, 在人孔筒节的外端面上施加等效应力9.1MPa
植物胶反应釜是植物胶生产的专用设备。该设备采用的三层式釜体结构和双螺带式搅拌装置, 在恒温条件下, 对固体粒状物料进行反应加工, 可大大提高产品的水合及溶解速度, 降低水不溶物含量, 使植物胶更加广泛地应用于各个领域。目前, 国内外的植物胶反应设备, 均是对植物胶原粉进行反应加工, 设备产量低, 产品质量不易保证。同时, 由于在原粉处理中需要使用大量的乙醇,因而对设备的防燃防爆性要求极高, 使得原粉反应设备台套数多、结构复杂、产品成本高。面对巨大的国际国内市场, 迫切需要我们研制出一种、低耗、自动化程度高、能生产植物胶的新型工业化成套反应设备。在此基础上,完成了新型植物胶反应设备的加工图纸,并交***厂家进行工艺审查和加工。
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