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釜式反應(yīng)器的反應(yīng)原理和結(jié)構(gòu)組成
專(zhuān)欄:技術(shù)交流
發(fā)布日期:2023-11-27
閱讀量:317
作者:JZ
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反應(yīng)器是化學(xué)反應(yīng)的載體,為反應(yīng)提供必要的空間和條件,只要有反應(yīng)的地方,反應(yīng)器便必不可少。化工廠里的反應(yīng)器更是多種多樣,有20多年反應(yīng)容器生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的金宗企業(yè)來(lái)給大家講講釜式反應(yīng)器的反應(yīng)原理和結(jié)構(gòu)組成等。

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釜式反應(yīng)器的分類(lèi)

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1、水加熱反應(yīng)釜

當(dāng)對(duì)溫度要求不高時(shí),可采用這種加熱方式。其加熱系統(tǒng)有敞開(kāi)式和密閉式兩種。

敞開(kāi)式較簡(jiǎn)單,它由循環(huán)泵、水槽、管道及控制閥門(mén)的調(diào)節(jié)器組成。當(dāng)采用高壓水時(shí),設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度要求高,反應(yīng)釜外表面焊上蛇管,蛇管與釜壁有間隙,使熱阻增加,傳熱效果降低。

2、蒸汽加熱反應(yīng)釜

加熱溫度在100℃以下時(shí),可用一個(gè)大氣壓以下的蒸汽來(lái)加熱;當(dāng)加熱范圍是100-180℃時(shí),用飽和蒸汽;當(dāng)溫度更高時(shí),可采用高壓過(guò)熱蒸汽。

3、其他介質(zhì)加熱的反應(yīng)釜

若工藝要求必須在高溫下操作,或欲避免采用高壓的加熱系統(tǒng)時(shí),可用其它介質(zhì)來(lái)代替水和蒸汽,如礦物油(275-300℃)、聯(lián)苯醚混合劑(沸點(diǎn)258℃)、熔鹽(140-540℃)、液態(tài)鉛(熔點(diǎn)327℃)等。

4、電加熱反應(yīng)釜

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將電阻絲纏繞在反應(yīng)釜筒體的絕緣層上,或安裝在離反應(yīng)釜若干距離的特設(shè)絕緣體上,便可用電來(lái)加熱反應(yīng)。前三種方法獲得高溫均需在釜體上增設(shè)夾套,由于溫度變化的幅度大,使釜的夾套及殼體承受溫度變化而產(chǎn)生溫差壓力。

采用電加熱時(shí),設(shè)備較輕便簡(jiǎn)單,溫度較易調(diào)節(jié),而且不用泵、爐子、煙囪等設(shè)施,開(kāi)動(dòng)也非常簡(jiǎn)單,危險(xiǎn)性不高,成本費(fèi)用較低,但操作費(fèi)用較其它加熱方法高,熱效率在85%以下,因此適用于加熱溫度在400℃以下和電能價(jià)格較低的地方。

5、碳鋼反應(yīng)釜

適用于不含腐蝕性液體的環(huán)境,比如某些油品的加工。

6、不銹鋼反應(yīng)釜

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  • 具有優(yōu)良的機(jī)械性能,可承受較高的工作壓力,也可承受塊狀固體物料中料時(shí)的沖擊。

  • 耐熱性能好,工作溫度范圍廣(-196—600℃),在較高溫度下不會(huì)氧氣起皮,可用于直接明火加熱。

  • 具有較高的耐磨腐蝕性能。

  • 傳熱效果好,升溫和降溫速度快。

  • 具有優(yōu)良的加工性能,可按不同的工藝要求,制成各種不同形狀結(jié)構(gòu)的反應(yīng)釜,還可以打磨拋光。

7、搪玻璃反應(yīng)釜

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是將含高二氧化硅的玻璃,襯在鋼制容器的內(nèi)表面,經(jīng)高溫灼燒而牢固地密著于金屬表面上成為復(fù)合材料制品。因此搪玻璃反應(yīng)釜具有玻璃的穩(wěn)定性和金屬?gòu)?qiáng)度的雙重優(yōu)點(diǎn),是一種優(yōu)良的耐腐蝕設(shè)備。

8、鋼襯反應(yīng)釜

用鋼材做基體進(jìn)行襯里,比如外面一層鋼管,里面可以襯上橡膠,塑料等,以實(shí)現(xiàn)純鋼材無(wú)法避免的問(wèn)題,如腐蝕介質(zhì),高溫或低溫介質(zhì)。常見(jiàn)的有鋼襯PE反應(yīng)釜、鋼襯ETFE反應(yīng)釜等。


鋼襯PE反應(yīng)釜,內(nèi)襯材料是聚乙烯,適用液態(tài)的食品以及及藥品的提煉。

鋼襯ETFE反應(yīng)釜,內(nèi)襯材料是乙烯-四氟乙烯共聚物。這種反應(yīng)釜防腐性能極其優(yōu)良,能抗各種濃度的酸、堿、鹽、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)化合物及其它具有強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)。

釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)

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釜式反應(yīng)器主要由釜體、傳熱裝置、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置及各種工藝接管組成。

1、釜體

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釜體提供反應(yīng)所需空間。由殼體和上、下封頭組成,其高與直徑之比一般在1-3之間。在加壓操作時(shí),上、下封頭多為半球形或橢球形;而在常壓操作時(shí),上、下封頭可做成平蓋。為了放料方便,下底也可做成錐型。

2、傳熱裝置

傳熱裝置,作用是滿(mǎn)足反應(yīng)所需溫度,其種類(lèi)多種多樣。

夾套傳熱

夾套是指在容器壁外面加上的一個(gè)外套??赏ㄟ^(guò)加入熱介質(zhì)如蒸氣、熱水或熱油等來(lái)加熱容器內(nèi)(或管道內(nèi))物料,也可通入冷卻介質(zhì)如冷卻水或其他冷卻流體來(lái)冷卻容器內(nèi)(或管道內(nèi))的物料。

蛇管傳熱

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適用于傳熱面積大,單靠夾套傳熱面積不能滿(mǎn)足要求的反應(yīng)釜,或者反應(yīng)器內(nèi)襯有橡膠的反應(yīng)釜。

列管傳熱

對(duì)于大型反應(yīng)釜,需高速傳熱時(shí),可在釜內(nèi)安裝列管換熱器。其具有換熱面積大,傳熱效果好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作彈性大的優(yōu)點(diǎn)。

外部循環(huán)式傳熱

當(dāng)夾套和蛇管傳熱面積不能滿(mǎn)足工藝要求,或者無(wú)法在反應(yīng)器內(nèi)安裝蛇管、夾套,而傳熱面積不能滿(mǎn)足工藝要求時(shí),可以通過(guò)泵將反應(yīng)器內(nèi)的料液抽出,經(jīng)外部換熱器換熱后再循環(huán)回反應(yīng)器中。

回流冷凝式傳熱

將反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)外部冷凝器加以冷凝,冷凝液返回反應(yīng)器中。

3、攪拌裝置

包括攪拌器、攪拌軸等。

攪拌器:推動(dòng)靜止的液料運(yùn)動(dòng),維持?jǐn)嚢柽^(guò)程所需的流體流動(dòng)狀態(tài),以達(dá)到攪拌的目的。攪拌器的種類(lèi)有很多,下圖為常見(jiàn)的攪拌器樣式。

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攪拌裝置的選型

1、按物料粘度選型

對(duì)于低粘度液體,應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器,如推進(jìn)式、渦輪式;

對(duì)于高粘度液體,就選用大直徑、低轉(zhuǎn)速攪拌器,如錨式、框式和槳式。

2、按攪拌目的選型

對(duì)低粘度均相液體混合,主要考慮循環(huán)流量,各種攪拌器的循環(huán)流量按從大到小順序排列:推進(jìn)式、渦輪式、槳式。

對(duì)于非均相液-液分散過(guò)程,首先考慮剪切作用,同時(shí)要求有較大的循環(huán)流量,各種攪拌器的剪切作用按從大到小的順序排列:渦輪式、推進(jìn)式、槳式。

4.傳動(dòng)裝置

作用是提供攪拌的動(dòng)力。

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反應(yīng)釜需要電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng),攪拌器傳動(dòng)裝置一般安放在釜體的頂部,通常采用立式布置,如圖所示。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高,通過(guò)減速機(jī)可將轉(zhuǎn)速降至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速,再通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

5、軸封裝置

作用是保證工作時(shí)形成密封條件,阻止介質(zhì)向外泄露的裝置??煞譃樘盍舷涿芊夂蜋C(jī)械密封。

填料箱密封

結(jié)構(gòu):由襯套、填料箱體、填料環(huán)、壓蓋、壓緊螺栓等組成。

原理:被裝填在攪拌軸和填料函之間環(huán)形間隙中的填料,在壓蓋壓力的作用下,沿?cái)嚢栎S表面會(huì)產(chǎn)生徑向壓緊力。填料中的潤(rùn)滑劑在徑向壓緊力的作用下被擠出,在攪拌軸的表面形成一層極薄的液膜。這層液膜一方面使攪拌軸得到潤(rùn)滑,另一方面起到阻止設(shè)備內(nèi)流體漏出或外部流體滲入的作用,而達(dá)到軸向密封的目的。

機(jī)械密封

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機(jī)械密封是一種比較新型的密封結(jié)構(gòu)。它的泄漏量少,使用壽命長(zhǎng),摩擦功率損耗小,軸或軸套不受磨損,耐振性能好,常用于高低溫、易燃易爆有毒介質(zhì)的場(chǎng)合。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,密封環(huán)加工精度要求高,安裝技術(shù)要求,裝拆不方便,成本高。

密封裝置使用條件

  1. 通常在常壓或低壓條件下采用填料密封,一般使用壓力小于2公斤。

  2. 在一般中等壓力或抽真空情況會(huì)采用機(jī)械密封,一般壓力為負(fù)壓或40公斤。

  3. 在高壓或介質(zhì)揮發(fā)性高得情況下會(huì)采用磁力密封,一般壓力超過(guò)14公斤以上。

  4. 除了磁力密封均采用水降溫外,其他密封形式在超過(guò)120度以上會(huì)增加冷卻水套。

6、工藝接管

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