反应釜工作压力为0.7 MPa, 设计压力取0.8 MPa, 腐蚀裕量取1 mm, 钢板负偏差取0.8 mm,材料的许用应力为130 MPa, 按GB150— 1998《钢制压力容器》设计出顶盖的厚度约为5 mm。再按照文献[ 1]的设计方法, 考虑到顶盖密集开孔的削弱和搅拌器等附件重量的影响, 对顶盖进行整体补强设计, 终顶盖厚度圆整到8 mm。按外压容器设计因为反应釜工作时可能出现负压, 约为-0.077MPa, 设计时必须考虑筒体的失稳现象, 需按外压容器设计壁厚。夹套的工作压力为0.6 MPa, 设计外压取为0.7 MPa。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。按外压容器设计出筒体的名义厚度为14 mm, 为取材一致和开孔补强, 故将顶盖厚度取与筒体相同。同样, 考虑顶盖密集开孔的削弱和搅拌器等附件重量的影响, 顶盖厚度取16 mm。根据以上分析, 顶盖的名义厚度的设计值16mm。
由于顶盖所受的内压(0.7 MPa)远大于其外压(0.1 MPa), 所以下面的分析只针对其承受内压的工作状态进行分析。顶盖的理论应力分析顶盖为标准椭圆型封头, 椭圆型封头的长轴a=500 mm, 短轴b=250 mm, 封头的名义厚度按照前面设计值Sn =16 mm, 按照无力矩理论给出顶盖的经向和环向应力分布曲线可以看出, 在距中心大约425 mm处,环向应力等于0, 该处是环向应力由拉应力改变为压应力的交界处, 而顶盖开人孔位置正经此处。以上应力状况是针对不开孔的封头的。三类容器在设计、制造、检验和使用管理方面提出严格要求,以防止意外事故的发生。对此处曲率变化较大部位进行开孔, 必使应力复杂化。为此对按常规设计得出的顶盖的壁厚提出了质疑。
针对传统化工反应釜容器内部的物料加热温度恒定控制不准确问题，通过将温度计设置在罐体容器的内壁底部，与导线进行连接，以在温度显示器上进行更加直观、准确的显示，并将温度显示器在夹套侧壁上进行固定，来更加方便的进行温度监控与调节管理，确保其化工反应中温度升高与变化适宜。此外，对传统化工反应釜作业中，其容器反应腔内空间较大，但容器口较小，导致对反应釜的清洗难度较高，容易发生残余杂质堆积，影响反应效果的问题，通过将包含进水管以及喷淋盘、加压泵等的清洗装置在容器罐体上盖设置安装，同时在进水管中进行加压泵设置，对喷淋盘侧壁与底面进行喷嘴设置，以在加压泵的加压引水作用下，由喷淋盘表面喷嘴喷出，以对容器壁进行清洗，确保其清洗效果，减少对反应釜反应作业的不利影响。根据专利查新以及国内外相关研究文献的查阅,未见有类似设备报道。总之，对反应釜结构的优化改进，能够有效满足其结构在反应作业中的有关需求，进而确保其反应作业的质量和效果，确保其生产应用安全性，具有十分积极的作用和意义。