反应釜的顶盖结构设计从安全的角度考虑, 如果把顶盖与筒体相连接的部位设计成法兰螺栓连接, 因其密封面大, 工作温度高, 介质具有腐蚀性, 密封难以保证, 会造成安全隐患;另一方面从经济的角度考虑, 所使用的材料为0Cr18Ni9奥氏体不锈钢, 价格昂贵, 如果增加一对容器兰(约1 万元), 则提高了容器的制造成本。终决定采用如图1所示的结构, 使筒体与顶盖采用焊接连接结构, 为了方便内件的装卸和检修,在一侧开了一个426 mm×10 mm的人孔。5MPa(max)液压控制系统压力16MPa(max)生产率200kg(以干胚乳片计)/h整机外形尺寸4130mm(高)×1600mm(直径)质量2500kg。 由于人孔的直径较大, 顶盖直径相对较小, 且其上还开有其他接管, 开人孔时, 必须同时跨顶盖和筒体, 这对压力容器设计产生了新的问题———顶盖的强度设计如何解决。
本文针对化工反应釜作业中压力异常升高引起的事故原因,从事故树安全分析理论出发,对其结构的优化改进及有关内容进行研究,以确保其进行化工生产作业的安全性。反应釜在化工、制药等多行业领域中都有较为普遍的应用,由于其作业中存在较为复杂的固液多相混合情况,容易生成较多的热传递效应,一旦混合效果不理想就会导致多种问题发生,造成各种不安全事故。因此,针对反应釜结构设计现状,进行优化与改进研究,具有十分突出的必要性。在设计的过程中从某造漆厂了解到,在高温及温变较大的情况下,不锈钢半圆蛇管与釜壁因温差应力有焊点开焊的现象,因此,我们从加工制造角度和安全性考虑,采用了导流板结构。下文将以化工反应釜为例,根据其作业中压力异常升高导致发生的原因,从事故树安全分析理论出发,对其反应釜结构的优化改进进行研究,以确保其进行化工生产应用的安全性。
造成反应釜腐蚀的根源可归结为一点, 即物料中含有一定量的Cl- , 特别是含有HCl。含有Cl-的物料一方面会使金属发生晶间腐蚀, 这是由于设备在制造过程中焊接及热变形, 温度可升到910 ℃以上, 而奥氏体不锈钢在400 ~ 850 ℃范围缓慢冷却时, 在晶界上有高铬的碳化物Cr23C6 析出, 因此就出现了贫铬区, 含铬低于11%的不锈钢在腐蚀的溶液(含Cl-溶液)中是不抗腐蚀的。从表面深入到内部, 使金属失去了强度。此方法虽然控制原理比较简单,具有不错的稳定性,而且控制系统的可靠性比较好,参数调整很方便。另一方面, 含有Cl -的物料有时还会导致奥氏体不锈钢的应力腐蚀(是金属在拉应力和腐蚀及一定的温度的共同作用下所引起的)。
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