高壓反應(yīng)釜的技術(shù)設(shè)計(jì)及制造要點(diǎn)

更新時(shí)間：2017-05-15 點(diǎn)擊次數(shù)：3404

　近年來，反應(yīng)釜的泄漏、火災(zāi)、爆炸事故屢屢發(fā)生。由于釜內(nèi)常常裝有有毒有害的危險(xiǎn)化學(xué)品，事故后果較之一般爆炸事故更為嚴(yán)重。開發(fā)具有先進(jìn)發(fā)展方向和水平，而又安全穩(wěn)定的大型高中壓反應(yīng)釜?jiǎng)菰诒匦小?div>　　反應(yīng)釜常用于石油化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥等行業(yè)，用以完成磺化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程，以及有機(jī)染料和中間體的許多其它工藝過程的反應(yīng)設(shè)備。高壓反應(yīng)釜是國(guó)內(nèi)目前進(jìn)行高溫、高壓化學(xué)反應(yīng)zui為理想的裝置，特別是進(jìn)行易燃、易爆、有毒介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，更加顯示出它的*性。但高壓反應(yīng)釜同時(shí)也是危險(xiǎn)性較大、容易發(fā)生泄漏和火災(zāi)爆炸事故的設(shè)備。

　　文中主要說明了傳統(tǒng)灌鉛式內(nèi)襯與液壓脹貼式內(nèi)襯的不同襯里結(jié)構(gòu)以及各自的設(shè)計(jì)制造要點(diǎn)。

　　1、技術(shù)參數(shù)的確定

　　技術(shù)參數(shù)的確定是進(jìn)行反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的*步，也是關(guān)鍵的一步，它包括：

　　1.1 設(shè)計(jì)壓力(或zui高工作壓力)、設(shè)計(jì)溫度(或zui高工作溫度)當(dāng)用戶提供的只是zui高工作壓力和zui高工作溫度時(shí)，先根據(jù)物料性質(zhì)確定安全排放裝置的形式、種類，再依據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》附錄B‘超壓泄放裝置’的有關(guān)要求確定設(shè)計(jì)壓力及設(shè)計(jì)溫度。

　　1.2 釜內(nèi)容積釜內(nèi)容積分為有效容積與全容積，用戶一般給出的為有效容積(即操作容積)。此時(shí)，必須根據(jù)安全生產(chǎn)的要求確定物料充裝系數(shù)，充裝數(shù)一般為0.6～0.85，對(duì)于有容器法蘭結(jié)構(gòu)的釜體，物料充裝高度不宜超出容器法蘭密封面。

　　1.3 物料名稱及特性是確定結(jié)構(gòu)及選材的重要因素。

　　1.4 攪拌器型式及攪拌轉(zhuǎn)速這關(guān)系到攪拌功率的大小及攪拌效果的好壞。

　　1.5 電機(jī)功率若用戶不能提供時(shí)，則必須要知道物料粘度、攪拌器型式、直徑及攪拌轉(zhuǎn)速，按‘攪拌設(shè)備的計(jì)算’要求確定所需的攪拌功率，再計(jì)入軸封、軸承及減速機(jī)與傳動(dòng)副所損耗的功率，向上圓整標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)功率。

　　2、軸封型式的確定

　　目前常用的軸封型式有三種，即：填料密封、機(jī)械密封和磁力傳動(dòng)密封。

　　2.1填料密封一般用于低轉(zhuǎn)速、軸封泄漏要求不是很高的條件下，其zui高壓力一般可達(dá)到30MPa;且維護(hù)和使用方便，但轉(zhuǎn)速受到填料種類及線速度限制。在P≤6.4MPa，且轉(zhuǎn)速≤100rpm時(shí)，可采用無油潤(rùn)滑的單層填料函結(jié)構(gòu);在P>6.4MPa，且轉(zhuǎn)速>100rpm則要考慮設(shè)置高壓油泵加強(qiáng)潤(rùn)滑，并采用多級(jí)(二級(jí))填料結(jié)構(gòu)函，確保每級(jí)不少于7層填料函。同時(shí)還需考慮對(duì)攪拌軸封處進(jìn)行鍍鉻處理，增加軸的耐磨性，或設(shè)置套管以保護(hù)攪拌軸不受磨損，屆時(shí)更換套管即可。

　　2.2機(jī)械密封可用于高轉(zhuǎn)速、軸封泄漏要求較底的條件下。其使用壓力不高，一般用于6.3 MPa以下場(chǎng)合，其維護(hù)使用不便，價(jià)格也較高。

　　2.3磁力傳動(dòng)密封一般用于軸封泄漏要求非常高的條件下。它將動(dòng)密封轉(zhuǎn)為靜密封，實(shí)現(xiàn)零泄漏。但不適合用于高溫條件下，其造價(jià)高且維護(hù)不便。

　　3、攪拌軸徑及傳動(dòng)側(cè)兩軸承間距離的確定

　　3.1攪拌軸徑一般是根據(jù)攪拌功率、攪拌轉(zhuǎn)速等扭轉(zhuǎn)變形條件進(jìn)行計(jì)算，從而估算攪拌軸徑，再按臨界轉(zhuǎn)速、攪拌軸的強(qiáng)度來校核軸徑。當(dāng)無法確定攪拌功率時(shí)，可直接采用電機(jī)功率減去各傳動(dòng)副損耗的功率作為計(jì)算功率。

　　3.2計(jì)算攪拌軸在軸封、軸端處的擺動(dòng)量。

　　3.3當(dāng)臨界攪拌速以及軸封、軸端處的擺動(dòng)量不能滿足要求時(shí)，可通過調(diào)整傳動(dòng)側(cè)兩軸承間的距離進(jìn)行重新校核，通常兩軸承間的距離取值為2.5～5倍攪拌軸直徑。當(dāng)仍無法達(dá)到要求時(shí)，則應(yīng)考慮加大攪拌軸的軸徑或在釜內(nèi)設(shè)置底軸承。

　　3.4軸封處攪拌軸擺動(dòng)量的確定。軸封處攪拌軸擺動(dòng)量的大小，直接影響到軸封的密封性能。允許擺動(dòng)量的大小由釜內(nèi)壓力、允許泄漏量來確定。當(dāng)不能加大軸徑，而設(shè)置底部軸承仍無法達(dá)到允許擺動(dòng)量時(shí)，可在釜內(nèi)靠近軸封處設(shè)置中間軸承(盡量不在釜內(nèi)設(shè)置軸承)。一般情況下，軸封處擺量應(yīng)控制為：填料密封：0.08mm～0.13mm，機(jī)械密封：0.04mm～0.08mm。

　　4、減速機(jī)輸出軸與傳動(dòng)軸的連接

　　當(dāng)減速機(jī)機(jī)架采用單支點(diǎn)時(shí)，需要用鋼性聯(lián)軸器連接;當(dāng)減速機(jī)機(jī)架采用雙支點(diǎn)時(shí)，剛性聯(lián)軸器和柔性聯(lián)軸器均可使用，一般情況下優(yōu)先選用剛性聯(lián)軸器。

　　5、傳動(dòng)軸

　　傳動(dòng)軸盡可能采用單根軸，需采用多根軸時(shí)，則各根軸之間的連接必須采用剛性連接。

　　6、選材及結(jié)構(gòu)考慮

　　6.1材料選擇考慮根據(jù)物料的特性：

　?、贌o腐蝕，②有晶間腐蝕，③有應(yīng)力腐蝕，④有化學(xué)腐蝕等來確定是選用碳鋼，還是選用不銹鋼及選用何種不銹鋼。在有晶間腐蝕傾向的情況下，應(yīng)選用經(jīng)固溶處理的不銹鋼材料。

　　6.2物料考慮當(dāng)物料有腐蝕需采用不銹鋼作為防腐蝕材料時(shí)，可選用三種結(jié)構(gòu)：

　?、偃讳P鋼結(jié)構(gòu)，②內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)，③復(fù)合板結(jié)構(gòu)。具體采用何種結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)壁厚、制造工藝及經(jīng)濟(jì)性能等綜合考慮而定。在會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕的環(huán)境下，不宜采用全不銹鋼結(jié)構(gòu)，否則會(huì)因?yàn)椴牧贤蝗淮嗔讯l(fā)生嚴(yán)重事故。

　　6.3內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)

　　內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)有兩種：①傳統(tǒng)灌鉛式內(nèi)襯不銹鋼，②脹貼式內(nèi)衫不銹鋼。此兩種結(jié)構(gòu)對(duì)不同的使用場(chǎng)合有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　6.3.1灌鉛式內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)襯與釜體間的間隙充滿了鉛，其傳熱與剛度性能*，無結(jié)構(gòu)突變，較適用于應(yīng)力腐蝕環(huán)境。但灌鉛時(shí)難以控制灌鉛溫度，容易過熱，使不銹鋼的抗晶間腐蝕性能降低，加上鉛、銻合金熔點(diǎn)低，不適于高溫工況條件，通常zui高工作溫度≤250℃?？傮w上其造價(jià)成本高，制造工藝較復(fù)雜。

　　6.3.2脹貼式內(nèi)襯不銹鋼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)襯與釜體間的間隙充滿導(dǎo)熱油，其傳熱與剛度性能較差。內(nèi)襯與釜體間的貼合是靠高壓強(qiáng)行脹貼的，容易造成局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，再加上溫度和壓力升降時(shí)，內(nèi)襯熱脹冷縮，容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及疲勞，因此不適于使用在有應(yīng)力腐蝕的環(huán)境，較適于高溫條件下(只要不超過導(dǎo)熱油的沸點(diǎn)或不使導(dǎo)熱油揮發(fā))及有晶間腐蝕傾向的環(huán)境。注意內(nèi)襯夾層間隙下端必須設(shè)置排油孔，以便檢修。其造價(jià)成本低，制造工藝簡(jiǎn)單。

　　6.4封頭型式釜體可采用半球型封頭，橢圓封頭及平蓋等各類型封頭。對(duì)于容積(釜體內(nèi)徑)較大的高中壓反應(yīng)釜，常采用半球型封頭，因其受力好，易布置管口。而容積較小的高中壓反應(yīng)釜，則常采用平蓋封頭或橢圓封頭和容器法蘭連接的結(jié)構(gòu)。

　　6.5防止因結(jié)構(gòu)突變而產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力對(duì)于高中壓反應(yīng)釜，當(dāng)采用半球型封頭與釜體焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮封頭與釜體的厚度相差不能太大，太大時(shí)，造成結(jié)構(gòu)突變過大，而產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，出現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)。

　　6.6考慮安裝和檢修空間反應(yīng)釜內(nèi)因有攪拌裝置、換熱排管等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮有足夠的空間，以便于制造、安裝和檢修。

　　6.7結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單釜內(nèi)各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、順滑，釜底盡可能不設(shè)置排料或排污口等，避免掛料、物料積聚等死區(qū)造成產(chǎn)品各種腐蝕性破壞。

　　6.8保證夾套錐部的強(qiáng)度由于耳座焊在夾套上，故夾套錐部與釜體的連接處承受了整個(gè)釜的重量;設(shè)計(jì)時(shí)，夾套錐部的厚度應(yīng)進(jìn)行局部校核。

　　6.9其它

　　6.9.1人孔蓋、填料壓蓋上的螺柱，由于要經(jīng)常拆裝，其上端應(yīng)加工成方頭，便于操作。

　　6.9.2釜體上應(yīng)有足夠數(shù)量的測(cè)漏信號(hào)孔。

　　6.9.3釜內(nèi)各緊固件螺母應(yīng)防止松脫。

　　6.9.4各種結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減少泄漏點(diǎn)。

　　6.9.5釜體上至少應(yīng)有兩個(gè)壓力表接頭。

　　6.9.6必須設(shè)置zui少2個(gè)安全排放裝置口(如1個(gè)為自動(dòng)安全排放裝置，另1個(gè)為手動(dòng)排放等)。

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