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反應(yīng)釜的分類、原理和發(fā)展趨勢(shì)
反應(yīng)釜常用于石油化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥等行業(yè)，用以完成磺化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過(guò)程，以及有機(jī)染料和中間體的許多其它工藝過(guò)程的反應(yīng)設(shè)備。低壓反應(yīng)釜，一般是指1.6MPa以下的反應(yīng)釜。
由于工藝條件和介質(zhì)的不同，反應(yīng)釜的材料選擇及結(jié)構(gòu)也不盡相同，但基本組成是相同的，它包括傳動(dòng)裝置、傳熱和攪拌裝置、釜體(上蓋、筒體、釜底)、工藝接管等。設(shè)備的外觀尺寸，一般取反應(yīng)釜有效高度Hgz/反應(yīng)釜內(nèi)徑Di=1.0~1.2，如果Hgz/Di＞1.5，則需增設(shè)槳葉數(shù)。槳葉直徑di通常取1/3/Di，上、下槳葉的間距應(yīng)略大于槳徑。在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上設(shè)置必要的傳熱和攪拌裝置是為了強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程。反應(yīng)釜體普遍采用鋼制(或襯里)、鑄鐵或搪玻璃。反應(yīng)釜所用的材料、攪拌裝置、加熱方法、軸封結(jié)構(gòu)、容積大小、溫度、壓力等各有異同、種類很多。
它們的基本特點(diǎn)分述如下：一、結(jié)構(gòu)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)基本相同，除有反應(yīng)釜體外，還有傳動(dòng)裝置、攪拌和加熱(或冷卻)裝置等，可改善傳熱條件，使反應(yīng)溫度控制得比較均勻，并不強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程。二、操作壓力反應(yīng)釜操作壓力較高。釜內(nèi)的壓力是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生或由溫度升高而形成，壓力波動(dòng)較大，有時(shí)操作不穩(wěn)定，突然的壓力升高可能超過(guò)正常壓力的幾倍，因此，大部分反應(yīng)釜屬于受壓容器。三、操作溫度反應(yīng)釜操作溫度較高，通?；瘜W(xué)反應(yīng)需要在一定的溫度條件下才能進(jìn)行，所以反應(yīng)釜既承受壓力又承受溫度。獲得高溫的方法通常有以下幾種：1、水加溫要求溫度不高時(shí)可采用，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、管道及控制閥門的調(diào)節(jié)器所組成，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；100~180℃范圍內(nèi)，用飽和蒸汽；當(dāng)溫度更高時(shí)，可采用高壓過(guò)熱蒸汽。3、用其它介質(zhì)加熱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，因此，在電阻絲與反應(yīng)釜體之間形成了不大的空間間隙。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。四、反應(yīng)釜攪拌結(jié)構(gòu)在反應(yīng)釜中通常要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，為保證反應(yīng)能均勻而較快的進(jìn)行，提率，通常在反應(yīng)釜中裝有相應(yīng)的攪拌裝置，于是便帶來(lái)傳動(dòng)軸的動(dòng)密封及防止泄漏的問(wèn)題。五、反應(yīng)釜的工作反應(yīng)釜多屬間隙操作，有時(shí)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，每批出料后都需進(jìn)行清洗；釜頂裝有快開(kāi)人孔及手孔，便于取樣、測(cè)體積、觀察反應(yīng)情況和進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部檢修。
化工生產(chǎn)對(duì)反應(yīng)釜的要求和發(fā)展趨勢(shì)：1、大容積化，這是增加產(chǎn)量、減少批量生產(chǎn)之間的質(zhì)量誤差、降低產(chǎn)品成本的有效途徑和發(fā)展趨勢(shì)。染料生產(chǎn)用反應(yīng)釜國(guó)內(nèi)多為6000L以下，其它行業(yè)有的達(dá)30m³；國(guó)外在染料行業(yè)有20000～40000L，而其它行業(yè)可達(dá)120m³。2、反應(yīng)釜的攪拌器，已由單一攪拌器發(fā)展到用雙攪拌器或外加泵強(qiáng)制循環(huán)。反應(yīng)釜發(fā)展趨勢(shì)除了裝有攪拌器外，尚使釜體沿水平線旋轉(zhuǎn)，從而提高反應(yīng)速度。3、以生產(chǎn)自動(dòng)化和連續(xù)化代替笨重的間隙手工操作，如采用程序控制，既可保證穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加收益，減輕體力勞動(dòng)，又可消除對(duì)環(huán)境的污染。4、合理地利用熱能，選擇*的工藝操作條件，加強(qiáng)保溫措施，提高傳熱效率，使熱損失降至zui低限度，余熱或反應(yīng)后產(chǎn)生的熱能充分地綜合利用。熱管技術(shù)的應(yīng)用，將是今后反應(yīng)釜發(fā)展趨勢(shì)。