由于小型不锈钢反应釜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。基于304不锈钢不能保证反应釜长期实际使用的事实,而双相不锈钢又对含Cl-等介质具有良好的耐蚀性能,故拟选择2205双相不锈钢作为反应釜釜体的主要材质。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。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
原反应釜出现的问题及原因分析 反应釜是生产黄连素的主要设备之一, 原反应釜的釜体采用的材质是普通不锈钢(304);夹套采用的材质是碳钢(Q235-A)。运行约22 个月, 发现釜体上封头R 过渡区处及人孔焊缝处出现细水珠, 从人孔向内壁观察, 发现金属表面失去光泽, 表面***粗糙, 上封头内壁发现有一片凹坑, 有的已有豆粒大小。经多次试验,我们确认了搅拌转速,可使釜内物料在较短的时间内充分完成改性反应。筒体一处有一直径为300mm 的鼓疱, 可见此釜已严重腐蚀, 尤其上封头腐蚀严重, 已直接影响投料生产。腐蚀的初步分析如下:①在长时间高温下易于分解, 生成甲醛和盐酸气CH2Cl2 H2O ※HCHO HCl。②反应后期有饱和溶液生成,并有晶体析出。③在常温下对金属就有一定的腐蚀作用。
做好日常检查工作的优化从反应釜温度控制和维护的角度来说，要不断提高控制技术的水平，强化对生产温度的控制；通过加强对各个装置的性能维护和检查，及时发现存在的问题，进而确保系统能够处于正常的使用状态，保证化工生产的有序开展。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。这需要不断优化日常维护工作，做好以下要点的把控：
①结合反应釜温度控制以及维护实际，制定完善的工作方案，严格落实各项检查和维护工作计划，及时发现反应釜温度控制问题和运行问题等，采取相应的措施加以防范和控制。在具体实践中，明确相关人员的工作职责和内容，促使各项工作有序落实。
②在运行反应釜时，必须要严格遵循有关标准，以免发生超温或者超压等问题。通过严格落实各项要求，强化对反应釜温度的把控。
③做好日常检查，避免温差应力以及内压应力叠加的发生，保证设备运行。我国《压力容器安全技术监察规程》从管理及安全的角度出发对压力容器进行分类时,把反应容器提高了一个等级,把中压、介质为或毒性程度为危害介质、PV≥10MPa·m3的反应容器划分为三类压力容器,而且把低压、介质毒性为极度和高度危害、PV≥0。化工生产用的反应釜，其运行效果和性能直接影响着生产作业的开展，因此必须要做好严格的把控。在日常工作中，积极推广应用模糊PID 控制方法，不断优化和改进控制方法。除此之外，做好日常维护工作，保证反应釜处于状态运行，进而确保温度控制以及生产的效果。