反应釜所用的材料、搅拌装置、加热方法、轴封结构、容积大小、温度、压力等各有异同、种类很多,它们的基本特点分述如下:一、结构
反应釜结构基本相同,除有反应釜体外,还有传动装置、搅拌和加热(或冷却)装置等,可改善传热条件,使反应温度控制得比较均匀,并不强化传质过程。
二、操作压力
反应釜操作压力较高。釜内的压力是化学反应产生或由温度升高而形成,压力波动较大,有时操作不稳定,突然的压力升高可能超过正常压力的几倍,因此,大部分反应釜属于受压容器。
三、操作温度
反应釜操作温度较高,通常化学反应需要在一定的温度条件下才能进行,所以反应釜既承受压力又承受温度。获得高温的方法通常有以下几种:
1、水加温
要求温度不高时可采用,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所组成,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。
2、蒸汽加热
加热温度在100℃以下时,可用一个大气压以下的蒸汽来加热;100~180℃范围内,用饱和蒸汽;当温度更高时,可采用高压过热蒸汽。
3、用其它介质加热
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。
4、电加热
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,因此,在电阻丝与反应釜体之间形成了不大的空间间隙。
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。
四、搅拌结构
在反应釜中通常要进行化学反应,为保证反应能均匀而较快的进行,提高效率,通常在反应釜中装有相应的搅拌装置,于是便带来传动轴的动密封及防止泄漏的问题。
五、反应釜的工作
反应釜多属间隙操作,有时为保证产品质量,每批出料后都需进行清洗;釜顶装有快开人孔及手孔,便于取样、测体积、观察反应情况和进入设备内部检修。
搪瓷反应釜经900℃高温焙烧,冷却后搪瓷与钢板粘结在一起。由于搪瓷的线膨胀系数和延伸率小于钢板,因此冷却后搪玻璃的变形量小于钢板的变形量,搪瓷受到钢板的约束产生压应力。搪瓷釜制成后,其搪玻璃即存在预压缩应力,而钢板则存在预拉伸应力。由于预应力与线膨胀系数和延伸率相关,线膨胀系数和延伸率与温度又密切相关,因此搪瓷釜的工作温度对搪瓷釜的使用影响很大。如果因温度变化大而使搪瓷产生的应力超过其使用应力,搪瓷将被破坏。
因此搪瓷釜搪瓷层遇冷、热急变,极易爆瓷。因此搪瓷釜有耐温限制温度200℃,耐温急变冷冲击<1IO~C,热冲击<120℃。投料时物料温度与釜体温差太大以及升温时蒸汽过猛、降温太急也能导致爆瓷。因此搪瓷釜在使用中升、降温要缓慢、均匀,分级冷却。电弧气热喷涂法用两根相互绝缘的钛金属丝,分别接电源的两端。电源电压为25-28V,电流为360-350A。两根钛金属丝放置成锐角。接通电源,钛金属丝间产生电弧,这时钛发生熔融,借助于含5%-8%氧气的压缩空气,把熔化的钛吹向待修补部位。喷涂的距离为150-250mm。由于压缩空气中含有氧气,结果在被修补面上形成了Ti 及TiO2 的固态混合物。形成后的修补面用四糠基硅烷在 200-280℃下热处理0.3h 便完成了修补。修补后的表面有较好的抗热腐蚀性。
这种修补方法把熔融的金属喷到待修补处,由于其温度在1800 ℃左右,引起修补处基体过热,而引发修补处周围搪瓷的爆瓷,所以操作时要小心,修补面积不宜大。陶瓷涂层法利用喷热喷涂含3%TiO2的Al2O3 陶瓷粉末,在破损处形成陶瓷层以达到修补的目的。喷涂工艺流程为:预热→粗化处理→喷涂过渡层→喷陶瓷层→喷刷封孔剂→烘干。此方法具有周期短、成本低、而且具有抗高温耐腐蚀的性能。搪瓷反应釜的玻璃衬里,虽具有一定的抗冲击强度,但它毕竟是一种脆性材料,苛刻的工作条件又不允许其存在任何微小缺陷。
因此,搪瓷反应釜为确保设备的使用性能,在运输、保管与安装过程中,应采取有效的措施。搬运时只允许罐耳受力(指非包装时),不允许滚动及用撬杠,避免震动、碰撞,严禁接管管箍、卡子等易损部件受力。在有条件下,设备室内存放。设备于室外存放时,应注意遮盖,避免人敲物击,日晒雨淋。冬季存放时应特别注意检查罐体及温度计套管是否积水,避免因冰冻而损坏。对于装配有机械密封的反应罐或聚合釜,对密封部位应倍加防护、保持清洁。