反應釜所用的材料、攪拌裝置、加熱方法、軸封結構、容積大小、溫度、壓力等各有異同、種類很多,它們的基本特點分述如下:一、結構
反應釜結構基本相同,除有反應釜體外,還有傳動裝置、攪拌和加熱(或冷卻)裝置等,可改善傳熱條件,使反應溫度控制得比較均勻,并不強化傳質過程。
二、操作壓力
反應釜操作壓力較高。釜內的壓力是化學反應產生或由溫度升高而形成,壓力波動較大,有時操作不穩定,突然的壓力升高可能超過正常壓力的幾倍,因此,大部分反應釜屬于受壓容器。
三、操作溫度
反應釜操作溫度較高,通常化學反應需要在一定的溫度條件下才能進行,所以反應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
要求溫度不高時可采用,其加熱系統有敞開式和密閉式兩種。敞開式較簡單,它由循環泵、水槽、管道及控制閥門的調節器所組成,當采用高壓水時,設備機械強度要求高,反應釜外表面焊上蛇管,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,可用一個大氣壓以下的蒸汽來加熱;100~180℃范圍內,用飽和蒸汽;當溫度更高時,可采用高壓過熱蒸汽。
3、用其它介質加熱
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時,可用其它介質來代替水和蒸汽,如礦物油(275~300℃)、聯苯醚混合劑(沸點258℃)、熔鹽(140~540℃)、液態鉛(熔點327℃)等。
4、電加熱
將電阻絲纏繞在反應釜筒體的絕緣層上,或安裝在離反應釜若干距離的特設絕緣體上,因此,在電阻絲與反應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生溫差壓力。采用電加熱時,設備較輕便簡單,溫度較易調節,而且不用泵、爐子、煙囪等設施,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。
四、攪拌結構
在反應釜中通常要進行化學反應,為保證反應能均勻而較快的進行,提高效率,通常在反應釜中裝有相應的攪拌裝置,于是便帶來傳動軸的動密封及防止泄漏的問題。
五、反應釜的工作
反應釜多屬間隙操作,有時為保證產品質量,每批出料后都需進行清洗;釜頂裝有快開人孔及手孔,便于取樣、測體積、觀察反應情況和進入設備內部檢修。
搪瓷反應釜經900℃高溫焙燒,冷卻后搪瓷與鋼板粘結在一起。由于搪瓷的線膨脹系數和延伸率小于鋼板,因此冷卻后搪玻璃的變形量小于鋼板的變形量,搪瓷受到鋼板的約束產生壓應力。搪瓷釜制成后,其搪玻璃即存在預壓縮應力,而鋼板則存在預拉伸應力。由于預應力與線膨脹系數和延伸率相關,線膨脹系數和延伸率與溫度又密切相關,因此搪瓷釜的工作溫度對搪瓷釜的使用影響很大。如果因溫度變化大而使搪瓷產生的應力超過其使用應力,搪瓷將被破壞。
因此搪瓷釜搪瓷層遇冷、熱急變,極易爆瓷。因此搪瓷釜有耐溫限制溫度200℃,耐溫急變冷沖擊<1IO~C,熱沖擊<120℃。投料時物料溫度與釜體溫差太大以及升溫時蒸汽過猛、降溫太急也能導致爆瓷。因此搪瓷釜在使用中升、降溫要緩慢、均勻,分級冷卻。電弧氣熱噴涂法用兩根相互絕緣的鈦金屬絲,分別接電源的兩端。電源電壓為25-28V,電流為360-350A。兩根鈦金屬絲放置成銳角。接通電源,鈦金屬絲間產生電弧,這時鈦發生熔融,借助于含5%-8%氧氣的壓縮空氣,把熔化的鈦吹向待修補部位。噴涂的距離為150-250mm。由于壓縮空氣中含有氧氣,結果在被修補面上形成了Ti 及TiO2 的固態混合物。形成后的修補面用四糠基硅烷在 200-280℃下熱處理 便完成了修補。修補后的表面有較好的抗熱腐蝕性。
這種修補方法把熔融的金屬噴到待修補處,由于其溫度在1800 ℃左右,引起修補處基體過熱,而引發修補處周圍搪瓷的爆瓷,所以操作時要小心,修補面積不宜大。陶瓷涂層法利用噴熱噴涂含3%TiO2的Al2O3 陶瓷粉末,在破損處形成陶瓷層以達到修補的目的。噴涂工藝流程為:預熱→粗化處理→噴涂過渡層→噴陶瓷層→噴刷封孔劑→烘干。此方法具有周期短、成本低、而且具有抗高溫耐腐蝕的性能。搪瓷反應釜的玻璃襯里,雖具有一定的抗沖擊強度,但它畢竟是一種脆性材料,苛刻的工作條件又不允許其存在任何微小缺陷。
因此,搪瓷反應釜為確保設備的使用性能,在運輸、保管與安裝過程中,應采取有效的措施。搬運時只允許罐耳受力(指非包裝時),不允許滾動及用撬杠,避免震動、碰撞,嚴禁接管管箍、卡子等易損部件受力。在有條件下,設備室內存放。設備于室外存放時,應注意遮蓋,避免人敲物擊,日曬雨淋。冬季存放時應特別注意檢查罐體及溫度計套管是否積水,避免因冰凍而損壞。對于裝配有機械密封的反應罐或聚合釜,對密封部位應倍加防護、保持清潔。
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