스테인레스 스틸 화학 원자로 를 설계 하는 방법: 공학 지침서

스테인레스 스틸 화학 원자로 설계는 화학 공정 요구 사항과 기계적 무결성을 결합하는 다학제적 인 도전입니다. 성공적인 원자로 설계는 생산량을 최적화해야합니다.,국제적인 엄격한 제조 규범을 준수하면서 안전과 운영 효율성을 향상시킵니다.

이 가이드는 원자로를 프로세스 개념에서 제조된 코드 컴플라이언스 자산으로 전환하는 중요한 엔지니어링 단계를 설명합니다.

CAD 소프트웨어를 사용하기 전에 원자로의 "업무"를 정의해야합니다. 물리적 설계는 화학 과정에 전적으로 의존합니다.

• 반응 운동학:반응 속도, 반응 열 (외 온도 대 내 온도) 및 거주 시간 요구 사항을 이해하십시오.
• 운영 범위:최대 허용 작동 압력 (MAWP) 및 작동 온도 범위를 정의합니다.
• 단계 특성:가스와 액체, 액체와 액체 또는 고체와 액체 시스템으로 처리하는지 결정하십시오. 이것은 조화 및 입구 요구 사항을 규정합니다.

프로세스에 따라 적절한 구성을 선택합니다.

• 대량 원자로:소규모, 고부가가치 또는 다품질 합성에 가장 적합합니다.
• CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactor) (연속 믹스 탱크 원자로):일정한 온도와 농도를 필요로 하는 평형 상태 생산에 이상적입니다.
• 플러그 흐름 원자로 (PFR):높은 변환과 특정 체류 시간 분포를 요구하는 반응에 사용됩니다.

안전은 최우선입니다. 산업 환경에서 설계는ASME 보일러 및 압력 용기 코드 (BPVC), 섹션 VIII, 디비전 1.

• 껍질 두께:내부/외부 압력, 지름 및 재료 스트레스 허용값을 기준으로 벽 두께를 계산합니다.
• 머리 기하학:압력 요구 사항 및 배수 효율에 따라 토리스피어, 타원형 또는 반구형 머리 중 하나를 선택하십시오.
• 재료 선택: SS 304L:일반, 부식성 없는 산업용 표준
  • SS 316L:뚫림, 균열 경식 및 용접 감수성 (저탄소) 에 대한 우수한 저항성으로 업계의 골드 표준

내부 디자인은 압력 용기를 공정 도구로 만듭니다.

• 열 전달:반응의 최대 최고 열 부하를 처리하기 위해 자켓 또는 내부 코일 표면 면적을 크십시오.프로 팁: 고 점착성 유체는 더 나은 열 전달 효율을 위해 종종 "반 파이프" 코일을 필요로합니다.
• 조화:유체 역학에 맞는 임플러를 선택한다 (예를 들어, 높은 절단/가스 분산을 위한 터빈; 높은 점성과 열 전달을 위한 앵커).
• 바프:죽은 구역을 제거하고 효과적인 혼합을 억제하는 소용돌이 형성을 방지하기 위해 바프러 배치를 계산하십시오.

장애 방지 설계:

• 압력 완화:"부진" 상태 (예를 들어, 도주 반응) 에서 가스 발생의 잠재적 속도에 따라 크기를 조정한 파열 디스크 또는 안전 밸브를 설치합니다.
• 밀폐:원자로의 최대 압력 및 화학 환경에 맞게 지정된 고결성 기계적 밀폐를 지정합니다.
• CIP/SIP:위생 과정의 경우 자동 청소를 가능하게 하기 위해 내부를 "열림 없는" 상태로 설계하십시오.

질문: 제 원자로의 벽 두께를 어떻게 계산할까요?

A: 벽 두께는 설계 압력, 내부 지름,그리고 설계 온도에서 특정 스테인리스 스틸 등급의 허용된 스트레스가.항상 용기의 사용 기간 동안 물질 손실을 고려하기 위해 "성화 허용" (예를 들어, 1 ∼ 3 mm) 을 포함합니다.

Q: ASME 준수에 대해 Division 1을 Division 2보다 언제 선택해야합니까?

A:1부"디자인 규칙"을 사용하며 대부분의 일반 화학 산업 용기 표준입니다. 부문 2"분석에 의한 설계"를 사용하며 고압 애플리케이션에서 더 얇은 벽을 허용하지만 훨씬 엄격한 검사와 문서를 요구합니다.

질문: 화학 원자로 설계에 있어서 왜 "316L"가 "304"보다 선호되는가?

A: 316L에는 몰리브덴이 포함되어 있으며, 이는 반응성 화학물질을 처리할 때 구멍과 균열성 부식에 대한 상당한 저항성을 추가합니다."L" (하탄) 는 용접 도중 크롬 탄화물이 침착하지 않도록 보장, 이것은 관절의 곡물 간 경색을 방지합니다.

질문: 제 원자로 설계에서 "죽은 구역"을 어떻게 방지합니까?

A: 액체의 속도가 0에 가깝고 물질의 축적을 유발하는 데 죽은 구역이 발생합니다. 적절한 조화 덮개를 보장함으로써 (바플과 최적화 된 임플러 높이를 사용하여) 최소화 할 수 있습니다.모든 안쪽 모서리를 둥글게 하는 것 (필레 반지름), 그리고 배 밑에 거동 흐름을 보장 하기 위해 노즐을 배치.