反应釜常用于石油化工、橡胶(jiāo)、农药、染料、医药等行业,用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程,以(yǐ)及有机染料和中间体的许多(duō)其它工艺过程的反应设备。
低压反应釜,一般是指1.6MPa以下的反应釜。由于(yú)工艺条(tiáo)件和介质的不同,反应釜的材料选择及结构也不尽相同,但基本组成是相同的,它包括传动装置、传热和搅拌装置、釜体(上盖、筒体、釜底)、工艺接管等。在设备的结构上设置必要的传热和搅拌装置是为了强化反应过程。
反(fǎn)应釜体普遍采用钢制(或衬里)、铸铁或搪玻璃。反应釜所用的材料、搅拌装置、加热方法、轴封结构、容积大小、温度、压力等各有异同、种类很多,它们的基本特点分述如下(xià):
一、结构
反应釜结构(gòu)基本相同,除有反应釜体外,还有(yǒu)传(chuán)动装置、搅拌(bàn)和加热(或冷(lěng)却)装置等,可改善(shàn)传热条件,使反应温度控制得比较均匀,并不强(qiáng)化传质过程。
二、操(cāo)作压力
反应釜操作(zuò)压力(lì)较高。釜内的压力是化学反(fǎn)应产生或(huò)由温度升高而形(xíng)成,压力波动较大,有时(shí)操作不稳(wěn)定,突(tū)然的压力升高可能超过正常压力的几倍,因此,大部分反应釜属于受压容器。
三、操(cāo)作温度
反应釜操作温度较高,通(tōng)常化(huà)学(xué)反应需(xū)要在一定(dìng)的温度(dù)条件下才能进行,所(suǒ)以反应釜既承受压力又承受温度。获得高(gāo)温(wēn)的方法通常有以下几种:
1、水加温
要求温度不高时可采用,其加热系统有敞开式和密闭式两(liǎng)种。敞开式较简单,它由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器所组成,当采用高(gāo)压水时,设备(bèi)机械强度要求高,反应釜外表面焊(hàn)上蛇管,蛇管与釜壁有间隙,使热阻增加,传(chuán)热(rè)效果降低。
2、蒸汽加热(rè)
加热(rè)温(wēn)度在100℃以下时,可用一个大气压(yā)以下的(de)蒸汽来加热;100~180℃范围内,用饱和(hé)蒸汽;当温度更高时,可采用(yòng)高压过热蒸汽。
3、用其它介质(zhì)加热若工艺要求(qiú)必须在高温下操作或欲避免采用高压的(de)加热系统时,可用其它介质来代替水和蒸汽,如矿物油(275~300℃)、联苯醚混合剂(沸点258℃)、熔盐(140~540℃)、液态铅(熔点327℃)等。
4、电(diàn)加热(rè)
将电阻丝缠绕在反应(yīng)釜(fǔ)筒体的绝缘层上,或安(ān)装在离反应釜(fǔ)若干距离的特设绝缘体上,因此(cǐ),在电阻丝与反应釜(fǔ)体之间形成了不大的(de)空间间隙。
前三种方法获得高温均需在釜体上增设夹套,由于温度变化的幅(fú)度(dù)大,使釜的夹(jiá)套及壳体承受温度变化而产生温差压力。采用电加热(rè)时,设备较(jiào)轻便简单,温度较(jiào)易调节,而且不用泵、炉子、烟囱等设(shè)施,开(kāi)动也非常简单,危险性不高,成本费用较低,但操作费用较其它加热(rè)方法高,热效率在(zài)85%以下,因此适(shì)用于加热(rè)温(wēn)度在400℃以下和电能价格较低的地方。
四、反(fǎn)应釜搅拌(bàn)结构
在反应釜中通常(cháng)要进(jìn)行化学反应(yīng),为保证反应能均匀而较快的进行,提率,通常在反应釜中装有(yǒu)相应的搅拌装置,于是便带来传动轴的动密封及防止泄漏的问题。
五、反(fǎn)应釜的工作
反应釜多属间隙操(cāo)作,有时为保证产品质(zhì)量,每批出料后都需进行清(qīng)洗;釜顶装有快开人孔及手(shǒu)孔,便于取样、测体积、观察(chá)反应情(qíng)况和进入设备内(nèi)部检修。
六、化工生(shēng)产对反应釜的要求和发展趋(qū)势:
1、大容积化,这是增加产量、减少批量生(shēng)产之间的质量(liàng)误差、降低产品成本(běn)的有效途径和发展趋势。染料生产用反应釜国内多(duō)为6000L以下,其它行业有的达30m3;国外在染料(liào)行业(yè)有20000~40000L,而其它行业可达120 m3。
2、反应(yīng)釜的搅拌器,已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制(zhì)循环。国外,除了装有搅拌器(qì)外(wài),尚使釜体沿水(shuǐ)平线旋转,从而(ér)提高反应速度。
3、以生产(chǎn)自(zì)动化和连续化代替笨重的(de)间隙(xì)手(shǒu)工操作,如采用程序控制,既可保证稳定生产,提高产(chǎn)品质量,增加收益,减轻体力劳动(dòng),又可消除对(duì)环境(jìng)的污染。
4、合理地利用热能,选择的工艺操作(zuò)条件,加强保温措施(shī),提高传热效率,使热损失降至限度,余热或反应后产生的热(rè)能充分地综合利用。热管技术(shù)的应用,将是今(jīn)后(hòu)发展的方向。