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化工反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計(jì)的思路分析根據(jù)上述對(duì)化工反應(yīng)釜生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)必要性的分析可以看出,在實(shí)際作業(yè)中,由于化工反應(yīng)釜的運(yùn)行作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜,再加上在反應(yīng)釜內(nèi)部參與反應(yīng)的物質(zhì)及原料屬性較為特殊,危險(xiǎn)性較高等多種因素影響,導(dǎo)致其作業(yè)安全隱患與事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高,對(duì)化工生產(chǎn)安全也存在較大不利影響。為此,本文以帶攪拌化工反應(yīng)釜為例,結(jié)合其工作情況,運(yùn)用事故樹安全分析法,針對(duì)化工反應(yīng)釜反應(yīng)過(guò)程中的壓力異常升高問題及原因,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià),并通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)減少其不安全因素及隱患的存在。在125°~180°范圍內(nèi),徑向與經(jīng)向應(yīng)力基本保持不變,而環(huán)向應(yīng)力的快速增加,在180°出現(xiàn)一個(gè)極大值,而應(yīng)力強(qiáng)度也繼續(xù)增加,在180°相應(yīng)地出現(xiàn)了一個(gè)極大值。如下圖1所示,即為根據(jù)化工反應(yīng)釜工作運(yùn)行的實(shí)際情況,以其反應(yīng)過(guò)程中壓力異常升高事故情況為例,在進(jìn)行事故原因及邏輯關(guān)系分析后.
造成反應(yīng)釜腐蝕的根源可歸結(jié)為一點(diǎn), 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(huì)使金屬發(fā)生晶間腐蝕, 這是由于設(shè)備在制造過(guò)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(shí), 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(qiáng)度。另一方面, 含有Cl -的物料有時(shí)還會(huì)導(dǎo)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)。為防止物料在釜壁上部的粘附,攪拌裝置上部安裝有刮料板,刮料板與釜壁間的距離可調(diào)。
雙相不銹鋼反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他材料的反應(yīng)釜基本相同, 這里就不在詳述。焊接接頭設(shè)計(jì) 雙相不銹鋼的接頭設(shè)計(jì)必須有助于完全焊透并避免在凝固的焊縫金屬中存在未熔合的母材。切削加工而不采用砂輪打磨坡口, 以使焊接區(qū)厚度或間隙均勻。必須打磨時(shí), 應(yīng)特別注意坡口及其配合的均勻性。為了保證徹底熔化和焊透, 應(yīng)當(dāng)去掉任何打磨毛刺。對(duì)化工生產(chǎn)中的反應(yīng)釜溫度控制與維護(hù)做了簡(jiǎn)單的論述,提出了控制和維護(hù)的策略。
一般而言, 能保證焊縫完全焊透且將燒穿的危險(xiǎn)減到, 則設(shè)計(jì)就可以說(shuō)是合理的。冷熱加工 雖然雙相不銹鋼可以進(jìn)行熱加工, 但其允許的溫度范圍比較窄, 且容易產(chǎn)生碳化物和氮化物的析出, 改變金相組織, 使其耐腐蝕性能大大下降。因此, 雙相不銹鋼在熱加工后, 再進(jìn)行固溶處理。本設(shè)計(jì)采用冷加工工藝, 很多制造實(shí)踐表明:雙相不銹鋼冷作硬化現(xiàn)象明顯, 在工藝過(guò)程中應(yīng)盡量減少變形次數(shù), 減少工序量, 且要縮短工序銜接時(shí)間。反應(yīng)釜在化工、制藥等多行業(yè)領(lǐng)域中都有較為普遍的應(yīng)用,由于其作業(yè)中存在較為復(fù)雜的固液多相混合情況,容易生成較多的熱傳遞效應(yīng),一旦混合效果不理想就會(huì)導(dǎo)致多種問題發(fā)生,造成各種不安全事故。
從化工生產(chǎn)的實(shí)際來(lái)說(shuō),反應(yīng)難以避免會(huì)放熱,使得熱量分布不夠均勻。若沒有及時(shí)排出熱量,那么會(huì)使得反應(yīng)釜內(nèi)的溫度增加,極易引發(fā)“爆聚”問題。若余熱排放過(guò)多,會(huì)使得整體穩(wěn)定性被降低,影響化工產(chǎn)品的質(zhì)量和效益,因此必須做好溫度的有效控制.從化工生產(chǎn)的實(shí)際來(lái)說(shuō),反應(yīng)釜的溫度控制多采用常規(guī)PID 控制方法。此方法雖然控制原理比較簡(jiǎn)單,具有不錯(cuò)的穩(wěn)定性,而且控制系統(tǒng)的可靠性比較好,參數(shù)調(diào)整很方便。特性分析如下:①?gòu)幕瘜W(xué)反應(yīng)的實(shí)際來(lái)說(shuō),供熱系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很多的變化,變化過(guò)程極易受外界環(huán)境因素的影響,而且化學(xué)反應(yīng)過(guò)程變化趨勢(shì)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。
反應(yīng)釜的爐溫控制實(shí)踐,運(yùn)用常規(guī)PID 控制法,可有效控制動(dòng)態(tài)特性,比如溫度慣性大以及容量滯后等。若化工生產(chǎn)對(duì)控制速度以及控制精度的要求不高,那么運(yùn)用常規(guī)PID 控制法可獲得不錯(cuò)的效果。不過(guò)常規(guī)PID 控制器的功能實(shí)現(xiàn)依賴于相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,反應(yīng)釜實(shí)際應(yīng)用中,反應(yīng)機(jī)理比較復(fù)雜,參數(shù)具有變化性特點(diǎn),同時(shí)極易受到外界的干擾,影響數(shù)學(xué)模型的性,增加了參數(shù)調(diào)整的難度?;诖?,要進(jìn)行PID控制器的優(yōu)化,應(yīng)用模糊RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制法,對(duì)反應(yīng)釜PID 控制進(jìn)行優(yōu)化以及改進(jìn)。從模糊RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制法的應(yīng)用實(shí)際來(lái)說(shuō),其構(gòu)建的PID 控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行,需要的時(shí)間很少而且超調(diào)量很小,增強(qiáng)了爐溫的控制精度,提高了生產(chǎn)效率。除此之外,系統(tǒng)的抗干擾性能很強(qiáng),系統(tǒng)的自適應(yīng)能力比較強(qiáng),具有較好的魯棒性。5mm,釜體反應(yīng)層內(nèi)直徑為Di=1100mm,設(shè)計(jì)壓力為pc=0。通過(guò)在線整定PID 參數(shù),能夠快速適應(yīng)控制系統(tǒng)的變化,使得系統(tǒng)運(yùn)行保持穩(wěn)定的狀態(tài).