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反应釜反应器的原理与组成
作者:化工泵 来源:化工泵 发布时间:2020-04-01
      反应器是化学反应的载体,为反应提供必要的空间和条件,只要有反应的地方,反应器便必不可少。化工厂里的反应器更是多种多样。釜式反应器也称槽式、锅式反应器。
一、釜式反应器的分类
1、电加热反应釜
   将电阻丝缠绕在反应釜筒体的绝缘层上,或安装在离反应釜若干距离的特设绝缘体上,便可用电来加热反应。
前三种方法获得高温均需在釜体上增设夹套,由于温度变化的幅度大,使釜的夹套及壳体承受温度变化而产生温差压力。采用电加热时,设备较轻便简单,温度较易调节,而且不用泵、炉子、烟囱等设施,开动也非常简单,危险性不高,成本费用较低,但操作费用较其它加热方法高,热效率在85%以下,因此适用于加热温度在400℃以下和电能价格较低的地方。
                   反应釜
2、碳钢反应釜
   适用于不含腐蚀性液体的环境,比如某些油品的加工。
3、钢衬反应釜
用钢材做基体进行衬里,比如外面一层钢管,里面可以衬上橡胶,塑料等,以实现纯钢材无法避免的问题,如腐蚀介质,高温或低温介质。常见的有钢衬PE反应釜、钢衬ETFE反应釜等。
钢衬PE反应釜,内衬材料是聚乙烯,适用液态的食品以及及药品的提炼。
钢衬ETFE反应釜,内衬材料是乙烯-四氟乙烯共聚物。
这种反应釜防腐性能极其优良,能抗各种浓度的酸、碱、盐、强氧化剂、有机化合物及其它具有强腐蚀性的化学介质。
                  化工泵
4、不锈钢反应釜
   具有优良的机械性能,可承受较高的工作压力,也可承受块状固体物料中料时的冲击。
耐热性能好,工作温度范围广(-196—600℃),在较高温度下不会氧气起皮,可用于直接明火加热。
具有较高的耐磨腐蚀性能。
传热效果好,升温和降温速度快。
具有优良的加工性能,可按不同的工艺要求,制成各种不同形状结构的反应釜,还可以打磨抛光。
5、水加热反应釜
   当对温度要求不高时,可采用这种加热方式。其加热系统有敞开式和密闭式两种。敞开式较简单,它由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器组成。当采用高压水时,设备机械强度要求高,反应釜外表面焊上蛇管,蛇管与釜壁有间隙,使热阻增加,传热效果降低。
6、蒸汽加热反应釜
   加热温度在100℃以下时,可用一个大气压以下的蒸汽来加热;当加热范围是100-180℃时,用饱和蒸汽;当温度更高时,可采用高压过热蒸汽。
7、其他介质加热的反应釜
   若工艺要求必须在高温下操作,或欲避免采用高压的加热系统时,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。
8、搪玻璃反应釜
是将含高二氧化硅的玻璃,衬在钢制容器的内表面,经高温灼烧而牢固地密着于金属表面上成为复合材料制品。因此搪玻璃反应釜具有玻璃的稳定性和金属强度的双重优点,是一种优良的耐腐蚀设备。
二、搅拌装置的选型
1、按物料粘度选型
对于低粘度液体,应选用小直径、高转速搅拌器,如推进式、涡轮式;
对于高粘度液体,就选用大直径、低转速搅拌器,如锚式、框式和桨式。
2、按搅拌目的选型
对低粘度均相液体混合,主要考虑循环流量,各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列:推进式、涡轮式、桨式。对于非均相液-液分散过程,首先考虑剪切作用,同时要求有较大的循环流量,各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列:涡轮式、推进式、桨式。
3、轴封装置
作用是保证工作时形成密封条件,阻止介质向外泄露的装置。可分为填料箱密封和机械密封。
a.填料箱密封
结构:由衬套、填料箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。
原理:被装填在搅拌轴和填料函之间环形间隙中的填料,在压盖压力的作用下,沿搅拌轴表面会产生径向压紧力。
填料中的润滑剂在径向压紧力的作用下被挤出,在搅拌轴的表面形成一层极薄的液膜。这层液膜一方面使搅拌轴得到润滑,另一方面起到阻止设备内流体漏出或外部流体渗入的作用,而达到轴向密封的目的。
b.机械密封
机械密封是一种比较新型的密封结构。它的泄漏量少,使用寿命长,摩擦功率损耗小,轴或轴套不受磨损,耐振性能好,常用于高低温、易燃易爆有毒介质的场合。但结构复杂,密封环加工精度要求高,安装技术要求,装拆不方便,成本高。
c.密封装置使用条件
通常在常压或低压条件下采用填料密封,一般使用压力小于2公斤。
在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封,一般压力为负压或40公斤。
在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封,一般压力超过14公斤以上。
除了磁力密封均采用水降温外,其他密封形式在超过120度以上会增加冷却水套。
4、传动装置
作用是提供搅拌的动力。
反应釜需要电动机和传动装置来驱动,搅拌器传动装置一般安放在釜体的顶部,通常采用立式布置。电动机的转速较高,通过减速机可将转速降至工艺要求的搅拌转速,再通过联轴器带动搅拌轴转动。
三、釜式反应器的结构
釜式反应器主要由釜体、传热装置、搅拌装置、传动装置、轴封装置及各种工艺接管组成。
1、釜体
釜体提供反应所需空间。由壳体和上、下封头组成,其高与直径之比一般在1-3之间。在加压操作时,上、下封头多为半球形或椭球形;而在常压操作时,上、下封头可做成平盖。为了放料方便,下底也可做成锥型。
2、传热装置
传热装置,作用是满足反应所需温度,其种类多种多样。
a.夹套传热
夹套是指在容器壁外面加上的一个外套。可通过加入热介质如蒸气、热水或热油等来加热容器内(或管道内)物料,也可通入冷却介质如冷却水或其他冷却流体来冷却容器内(或管道内)的物料。
b.蛇管传热
适用于传热面积大,单靠夹套传热面积不能满足要求的反应釜,或者反应器内衬有橡胶的反应釜。
c.列管传热
对于大型反应釜,需高速传热时,可在釜内安装列管换热器。其具有换热面积大,传热效果好,结构简单,操作弹性大的优点。
d.外部循环式传热
当夹套和蛇管传热面积不能满足工艺要求,或者无法在反应器内安装蛇管、夹套,而传热面积不能满足工艺要求时,可以通过泵将反应器内的料液抽出,经外部换热器换热后再循环回反应器中。
e.回流冷凝式传热
将反应器内产生的蒸汽通过外部冷凝器加以冷凝,冷凝液返回反应器中。
3、搅拌装置包括搅拌器、搅拌轴等。搅拌器:推动静止的液料运动,维持搅拌过程所需的流体流动状态,以达到搅拌的目的。搅拌器的种类有很多。

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