簡述反應釜的分類、原理和發展趨勢

反應釜常用于石油化工、橡膠、農藥、染料、醫藥等行業，用以完成磺化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程，以及有機染料和中間體的許多其它工藝過程的反應設備。低壓反應釜，一般是指1.6MPa以下的反應釜。由于工藝條件和介質的不同，反應釜的材料選擇及結構也不盡相同，但基本組成是相同的，它包括傳動裝置、傳熱和攪拌裝置、釜體(上蓋、筒體、釜底)、工藝接管等。設備的外觀尺寸，一般取反應釜有效高度Hgz/反應釜內徑Di=1.0~1.2，如果Hgz/Di＞1.5，則需增設槳葉數。槳葉直徑di通常取1/3/Di，上、下槳葉的間距應略大于槳徑。在設備的結構上設置必要的傳熱和攪拌裝置是為了強化反應過程。反應釜體普遍采用鋼制(或襯里)、鑄鐵或搪玻璃。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、反應釜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。六、化工生產對反應釜的要求和發展趨勢：1、大容積化，這是增加產量、減少批量生產之間的質量誤差、降低產品成本的有效途徑和發展趨勢。染料生產用反應釜國內多為6000L以下，其它行業有的達30m3；國外在染料行業有20000～40000L，而其它行業可達120m3。2、反應釜的攪拌器，已由單一攪拌器發展到用雙攪拌器或外加泵強制循環。反應釜發展趨勢除了裝有攪拌器外，尚使釜體沿水平線旋轉，從而提高反應速度。3、以生產自動化和連續化代替笨重的間隙手工操作，如采用程序控制，既可保證穩定生產，提高產品質量，增加收益，減輕體力勞動，又可消除對環境的污染。4、合理地利用熱能，選擇*的工藝操作條件，加強保溫措施，提高傳熱效率，使熱損失降至zui低限度，余熱或反應后產生的熱能充分地綜合利用。熱管技術的應用，將是今后反應釜發展趨勢。