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。 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。因为反应釜内反应环节会进行吸热和放热,具有时变性和非线性等特点,增加了温度控制的难度。
各种保护及安全信号装置反应釜的设计充分考虑了设备运行的安全性, 所有与设备安全有关、需要保护的部位均设置了信号指示和保护措施。各信号指示均安装于釜体上盖, 便于操作人员的观察监测。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。801 立式自动排气阀, 用于观测釜内物料反应程度。Y-150 压力表, 用于观测釜内物料反应压力。WZP-230 温度传感器,用于监控釜内物料反应温度;温度表, 用于直接观测釜内物料反应温度。按GB/T25198-2010《压力容器封头》选取椭圆形封头,查其容积V=0。 釜体反应层壁厚的设计釜体材料1Cr18Ni9Ti , 釜体材料许用应力为[ σ] t =137MPa , 筒体与封头焊接形式采用双面焊接、全焊透, 焊接接头系数为=0.85 , 腐蚀裕量C2=1.5mm , 采用局部无损检测, 钢板厚度负偏差为C1 =0.5mm , 釜体反应层内直径为Di =1100mm ,设计压力为pc =0.5MPa , 则釜体反应层计算壁厚。
化工反应釜事故树进行与之相对应的成功树构建后,即可进行径集结构函数计算求出,得到相应的径集, 然后,通过对反应釜结构重要度的计算分析,在其结构重要度分析中根据其构建的事故树结构情况,可以通过径集进行判断分析,后即可进行事故树安全分析,得出相应的事故结果,所构建的化工反应釜压力异常升高事故的主要原因包含搅拌效果差、温度反馈不及时以及反应前未将容器内清理干净等,根据其事故发生原因,可以通过对反应釜结构的优化改进,减少其事故问题及原因影响。此外,化工反应釜的容器内部空间与体积较大,而容器口部较小,也会因残留杂质的长时间使用造成在容器内壁堆积,如果得不到及时清理,对其正常化工反应及正常作业使用都会造成不利影响。结合上述的事故树安全分析步骤,根据上述对化工反应釜压力异常升高引起的事故原因分析,在进行带搅拌化工反应釜结构优化与改进设计中,
由于传统结构的反应釜为进行清洗装置配备,多采用人工清洗方式,并且其结构中设置有一个搅拌装置,进行搅拌的形式较为单一,多以涡轮式、旋浆式以及框式、螺带式、锚式等为主;根据现场场地布置,并结合参考了化工设备标准反应釜尺寸,选取其内径Di1=Φ1800mm,按充装系数0。此外,在作业过程中的温度控制方面,针对化工反应釜的温度控制与信息反馈系统研究应用较多,但是在与反应点更加接近的温度信息的读取上存在较大的局限性,针对这种情况下,结合上述对化工反应釜工作现场压力异常升高致事故原因的分析,本文专门提出一种能够更加方便的进行温度调节控制的自洗型化工搅拌反应釜结构。
从化工生产的实际来说,反应难以避免会放热,使得热量分布不够均匀。若没有及时排出热量,那么会使得反应釜内的温度增加,极易引发“爆聚”问题。若余热排放过多,会使得整体稳定性被降低,影响化工产品的质量和效益,因此必须做好温度的有效控制.从化工生产的实际来说,反应釜的温度控制多采用常规PID 控制方法。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。(3)对弯曲应力较高的表面,要求做表面检测,因材料为不锈钢,作渗透检测。
反应釜的炉温控制实践,运用常规PID 控制法,可有效控制动态特性,比如温度惯性大以及容量滞后等。若化工生产对控制速度以及控制精度的要求不高,那么运用常规PID 控制法可获得不错的效果。不过常规PID 控制器的功能实现依赖于相应的数学模型,反应釜实际应用中,反应机理比较复杂,参数具有变化性特点,同时极易受到外界的干扰,影响数学模型的性,增加了参数调整的难度。基于此,要进行PID控制器的优化,应用模糊RBF ***网络PID 控制法,对反应釜PID 控制进行优化以及改进。从模糊RBF ***网络PID 控制法的应用实际来说,其构建的PID 控制系统在实际运行中实现稳定运行,需要的时间很少而且超调量很小,增强了炉温的控制精度,提高了生产效率。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。除此之外,系统的抗干扰性能很强,系统的自适应能力比较强,具有较好的鲁棒性。通过在线整定PID 参数,能够快速适应控制系统的变化,使得系统运行保持稳定的状态.
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