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一种新型反应釜的结构设计
引言目前,在国内外石油、化工、医药等行业产品生产装置中,反应釜是广泛应用的关键设备之一,担负着提供化学反应场所的重要作用。在很多工况下,反应介质具有毒性和腐蚀性等特点,一旦泄漏,不但会影响产品质量,还会对操作人员和环境造成极大的危害。因此,在确保其使用安全的前提下,如何合理设计、制造反应釜具有非常重要的现实意义。笔者以山东豪迈化工技术有限公司承揽的铂溶解反应釜为例,介绍同一台反应釜中成功应用衬搪瓷与衬钽工艺的情况。1 反应釜简介(1)分类根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜三大类。根据材质和用途又可分为不锈钢反应釜、搪玻璃反应釜、磁力搅拌反应釜、不饱和聚酯树脂全套设备、蒸汽反应釜、小型试验用高压釜、双玻璃反应釜等。(2)结构形式反应釜一般由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌形式又分为锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等,用户可根据介质粘度、流体流动状态、搅拌特点等需求进行合理选型。传动装置一般由电动机、减速装置、联轴节及搅拌轴四部分组成。此外,影响设备性能好坏的一个重要组成部分就是轴封。目前,轴封主要以常用的填料密封、机械密封、迷宫密封、浮动环密封等为主。反应釜可配置的传热元件有三种:夹套、内构件(如内盘管)和搅拌器本身。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等。支座主要有支承式支
[1-2]座或耳式支座等。(3)工作原理在进行化学反应之前,先将反应物按照一定的比例混合,
然后与催化剂一同投入反应釜内,在反应釜的夹套中加入一定量的热载体来提高釜内物料的温度,通过搅拌器的搅拌使物料均匀并提高导热速度,使其温度均匀。当釜内温度达到预定的温度时,保持一定时间的恒温以使化学反应正常进行,反应结束后进行冷却。2 设计简介某铂溶解反应釜的结构示意图见图1,主体为釜盖、釜体、夹套三大部分。工作时在釜内按王水的配制比例依次加入盐酸、硝酸以及金属铂,使其在内部进行化学反应。为了维持反应釜内的反应温度,需要对其加热。釜内反应物料的加热通过包围在釜体外部密闭夹套内的导热油向内壁传热实现。该铂溶解反应釜的设计、制造、~—2011《压力容器》[3]和GB25025—2010《搪玻璃设备技术条
[4]件》的要求,设备主要受压元件材料为Q345R、Q245R,衬层材料搪瓷(釜盖)/钽(釜体),设计温度125℃(容器)/165℃(夹套),(容器)/(夹套), 介质王水、铂(容器)/导热油(夹套)。图1 铂溶解反应釜结构图
设计内容(1)釜体的强度、刚度、稳定性及结构设计[5];(2)釜盖、夹套的强度、刚度和结构设计[5];(3)搪瓷结构设计;(4)视镜的选型[6];(5)法兰、接管法兰及开孔补强计算[7-8];(6)支座的选型及校验;(7)焊缝的结构及尺寸设计;(8)衬钽结构设计[9];(9)风搅拌系统设计;(10)温度控制系统设计;(11)辅助设备设计。
材料选择铂溶解反应釜本体采用多种制造工艺完成,釜盖采用Q245R衬搪瓷结构(见图2),釜体采用Q345R衬钽结构。搪瓷(又称搪玻璃)是在金属基体上通