釜式反應(yīng)器的反應(yīng)原理和結(jié)構(gòu)組成

專欄：技術(shù)交流

發(fā)布日期：2023-11-27

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作者：JZ

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反應(yīng)器是化學反應(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)驗的金宗企業(yè)來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。

釜式反應(yīng)器的分類

1、水加熱反應(yīng)釜

當對溫度要求不高時，可采用這種加熱方式。其加熱系統(tǒng)有敞開式和密閉式兩種。

敞開式較簡單，它由循環(huán)泵、水槽、管道及控制閥門的調(diào)節(jié)器組成。當采用高壓水時，設(shè)備機械強度要求高，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，可用一個大氣壓以下的蒸汽來加熱；當加熱范圍是100-180℃時，用飽和蒸汽；當溫度更高時，可采用高壓過熱蒸汽。

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，可用其它介質(zhì)來代替水和蒸汽，如礦物油(275-300℃)、聯(lián)苯醚混合劑(沸點258℃)、熔鹽(140-540℃)、液態(tài)鉛(熔點327℃)等。

4、電加熱反應(yīng)釜

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，設(shè)備較輕便簡單，溫度較易調(diào)節(jié)，而且不用泵、爐子、煙囪等設(shè)施，開動也非常簡單，危險性不高，成本費用較低，但操作費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

具有優(yōu)良的機械性能，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

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)定性和金屬強度的雙重優(yōu)點，是一種優(yōu)良的耐腐蝕設(shè)備。

8、鋼襯反應(yīng)釜

用鋼材做基體進行襯里，比如外面一層鋼管，里面可以襯上橡膠，塑料等，以實現(xiàn)純鋼材無法避免的問題，如腐蝕介質(zhì)，高溫或低溫介質(zhì)。常見的有鋼襯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、強氧化劑、有機化合物及其它具有強腐蝕性的化學介質(zhì)。

釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)

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

1、釜體

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，上、下封頭多為半球形或橢球形；而在常壓操作時，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，作用是滿足反應(yīng)所需溫度，其種類多種多樣。

夾套傳熱

夾套是指在容器壁外面加上的一個外套。可通過加入熱介質(zhì)如蒸氣、熱水或熱油等來加熱容器內(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冷卻容器內(nèi)(或管道內(nèi))的物料。

蛇管傳熱

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

列管傳熱

對于大型反應(yīng)釜，需高速傳熱時，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)簡單，操作彈性大的優(yōu)點。

外部循環(huán)式傳熱

當夾套和蛇管傳熱面積不能滿足工藝要求，或者無法在反應(yīng)器內(nèi)安裝蛇管、夾套，而傳熱面積不能滿足工藝要求時，可以通過泵將反應(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：推動靜止的液料運動，維持攪拌過程所需的流體流動狀態(tài)，以達到攪拌的目的。攪拌器的種類有很多，下圖為常見的攪拌器樣式。

攪拌裝置的選型

1、按物料粘度選型

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

對于高粘度液體，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：推進式、渦輪式、槳式。

對于非均相液-液分散過程，首先考慮剪切作用，同時要求有較大的循環(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、推進式、槳式。

4.傳動裝置

作用是提供攪拌的動力。

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

5、軸封裝置

作用是保證工作時形成密封條件，阻止介質(zhì)向外泄露的裝置。可分為填料箱密封和機械密封。

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，沿攪拌軸表面會產(chǎn)生徑向壓緊力。填料中的潤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，而達到軸向密封的目的。

機械密封