车间工艺流程的选择和工艺设备的选型ppt课件PPT文档格式.ppt

1、,表4-常用真空泵的特性,4.2非定型设备设计,（一）管壳式换热器（二）塔设备（三）搅拌反应釜装置（四）加热设备,搅拌反应釜装置,复合材料中所用树脂生产的核心装置是搅拌反应釜。间歇式生产工艺的反应装置包括配有搅拌器的反应釜和相应的加料、冷凝回流装置等，根据生产品种不同，在装置形式和包含内容上略有差别。下图为溶剂法醇酸树脂的反应装置。,溶剂法醇酸树脂装置示意图反应釜；冷凝器；分水器；高位槽；温度计；视镜；回流管；排水阀,反应釜的种类,反应釜是反应装置的主体设备。对反应釜有不同的分类命名方法。如前所述，反应釜按生产产品不同，可命名为醇酸树脂反应釜、不饱和聚酯树脂反应釜、乳液反应釜等。可按所进行的反

2、应，称为醇解釜、酯化釜、聚合釜等。也可按反应温度的高低，称为高温树脂反应釜（150300）和低温树脂反应釜（60150）。有的按反应釜加热的方式，称为直接火加热反应釜、电阻远红外加热反应釜、工频电感加热反应釜等。习惯上多从制造材质上进行分类命名，主要有碳钢反应釜、复合钢板反应釜、不锈钢反应釜和搪玻璃反应釜等类。,碳钢反应釜,碳钢反应釜由于易生锈和不耐化学介质腐蚀，又有使反应物颜色加深的弊病，现在基本上已很少使用。复合钢板反应釜所用复合钢板是由一层不锈钢板热扎而成，它主要用在采用工频电感应加热的场合，与物料接触的是不锈钢，碳钢层主要用于电感应加热。现在使用最广的是不锈钢反应釜和搪玻璃反应釜。,不

3、锈钢反应釜,不锈钢反应釜具有以下特点:不锈钢材质具有优良的机械性能，反应釜设计得当，可承受较高的工作压力，也可承受块状固体物料加料时的冲击。耐热性能好，工作温度范围很广（）,在较高温度下不会氧化起皮，可用于直接火加热。具有高的腐蚀性能，无生锈现象。传热效果比搪玻璃反应釜好，升温和降温速度较快。有优良的加工性能，可按工艺要求，制成各种不同形状和结构的反应釜，还可以打磨抛光。但是用不锈钢材制造的造价较高，比搪玻璃反应釜要贵好几倍。接触卤族元素（氟、氯、溴等）时会产生晶间腐蚀，因此，不锈钢反应釜不能在有卤族元素介质存在的情况下工作。,搪玻璃反应釜,搪玻璃反应釜又称搪瓷反应釜，是将含有二氧化硅的玻璃质

4、釉涂于低碳钢制成的容器表面，经高温烧结而成。形成的搪玻璃衬里耐腐蚀性能好，能耐一般无机酸、有机酸、弱碱液（t，p）、有机溶剂等介质的腐蚀，但不耐氢氟酸、强碱及温度高于的浓磷酸的腐蚀。此外，搪玻璃衬里表面光滑，物料粘附少，容易清洗。因此，搪玻璃反应釜可以用作树脂生产的反应釜。但它毕竟是用两种不同物理性能的材料复合而成，而且玻璃釉质脆性大，因此它在耐压、耐温、抗机械冲击等方面还是有许多不足之处。,允许工作压力有限制。一般釜内为.a，夹套内为.a。由于搪玻璃设备的法兰密封及轴封的严密程度要比非搪玻璃设备差（烧结时变形所致），所以它不宜用于真空度大于ka的工作场合。允许工作温度有限制。一般只能在以下使

5、用。温度急剧变化时，瓷釉容易出现破损。搪玻璃层脆，抗机械冲击能力很低。传热较慢，而且导电性差。由于导电性差，物料在釜内运动时容易产生静电荷的积聚。因此，必须采取防静电措施。由于以上原因，搪玻璃反应釜主要适用于较低温度下反应的树脂生产，如用作生产不饱和聚酯树脂稀释釜、乳液等的反应釜。反应釜从形式上有敞开式和密封式之分。在树脂生产中，除个别品种外，现在广泛使用密封式反应釜。,反应釜的结构,间歇式反应釜通常为圆筒形立式反应器，同时作为传热容器，一般由容器、釜内和釜外传热装置、搅拌装置和相应的传动、密封装置以及其他附件组成。它根据釜体的结构、传热装置和搅拌器形式而有多种不同型式。敞开式反应釜结构比较简

6、单，由筒体和筒底（下封头）组成，一般装有活动釜盖，传动和搅拌装置为可移动式。密封式反应釜由釜盖（上封头）、筒体与筒底组成。在釜盖上安装传动和密封装置，以连接搅拌装置，并设置人孔、视镜、温度计孔、取样装置及各种接管、阀门等。根据生产品种和加热方式装配不同的釜内和釜外传热装置，在筒底大多有出料阀。图2为生产醇酸树脂的密封式反应釜结构示意图。,图2 醇酸树脂反应釜（热载体加热）减速机（带电机）；机架；填料箱；上封头；打沫翅；夹套；搅拌轴；蛇管；搅拌器；筒体；下封头,不同用途的反应釜开孔数量不同，例如醇酸树脂釜盖开孔至少有10个，图3为釜盖开孔示意图。,图3 反应釜釜盖开孔示意图人孔；惰性气体通入口；

7、回流液入口；投光孔；排空或安全阀接口；搅拌轴（轴封）；蒸汽出口；取样孔；加料口,反应釜釜盖的开孔配置，也随釜盖直径的大小、出料方式的不同而略有差异。如釜盖直径较小，布孔布置不足，有的可一孔多用，如在人孔盖上设视镜；在一个进料口上设置一个水平总管，供几种原料管路并联连接；若布孔位置富余，为了减少打开人孔的次数并减轻劳动强度，有的反应釜另外开设手孔；直接火加热的反应釜，从安全角度考虑，都不在釜底接管，出料采用一个插底管，大多利用抽真空的方法从釜盖上出料；取样则大多利用插入液面下的取样管用真空取样，也有从釜体下部侧面取样的。,反应釜的壁厚，随反应釜的容积增大而增加，如釜径1m以下的不锈钢的筒体壁厚为

8、3-4mm；釜径2m以上时，则最低壁厚为8-10mm。具体尺寸依据反应釜操作情况而定。釜底厚度一般要比筒体为大。例如12m3以热载体加热的醇树脂反应釜的釜底厚度为20mm，筒体厚度为16mm。反应釜筒体的长径比（H/D）通常在11.3之间，依据反应釜容积的大小而有变化。如一般树脂反应釜容积在12m3以下时，长径比通常在1.1左右,若容积增大至20m3以上，由于需要的传热面积增大，因而长径比通常要增大1.21.3倍。此外，根据生产品种不同，反应釜的长径比也有差别。一般不锈钢反应釜的釜盖和釜底多采用标准的椭圆形封头，如图4所示。,图4 椭圆形封头T封头内径；h直边高度；h曲面高度；厚度,反应釜的传

9、热装置,反应釜中物料在反应过程中要吸热或放热，有时还要反复进行。反应釜作为传热容器，使外来热源传入物料以加热物料，或使物料的热能用热载体吸收以冷却物料。依据热源不同反应釜釜体可设计成不同形式。为反应釜物料提供热源有两种形式，即直接加热和间接加热。如用燃料燃烧的直接火焰、电阻或电感应等直接加热发方式对反应釜加热时，反应釜釜体多为单层圆筒形容器，由金属板材制成。用气相或液相热载体对反应釜间接加热，釜体就有各种型式的传热装置。釜体外部最常用的是平滑夹套和螺旋盘管夹套；釜体内部常用浸入式热交换盘管（蛇管）。为了增加传热面积，有的釜内设置了传热挡板。,平滑夹套,在筒体和筒底底装设平滑的夹套是间接方式最通

10、用的传热设施，也叫整体夹套或简称为夹套，适用于液态或气态的各种热载体加热反应釜中物料。通常，平滑夹套设计的高度为筒体高的0.65倍左右，相当于反应釜的装料系数的下限。容积m3以下的反应釜，夹套的宽度一般在mm左右；m3以上反应釜，约为mm；m3反应釜夹套约宽mm。在夹套内通入气态或液态热载体，筒体承受外来压力，带夹套的筒体要按外压容器考虑，厚度要经过计算。在操作中要注意控制夹套内的压力不超过设计规定值，否则筒体可能被压瘪。,原则上釜内装料高度应超过夹套高度，以避免形成“干烧”，使釜内物料出现局部过热和结焦现象。为了适应反应物料不同的液面高度，同时也便于调节加热速度，可将夹套设计成段。对于原料分

11、段加入的反应釜，例如醇酸树脂反应釜，可避免器壁反应物过热。经验表明，夹套位置适当降低较好，设计成两段是比较恰当的。另外，为了提高加热效率，需要提高热载体在夹套内的流速，以提高夹套侧流体的给热系数，并防止流体从进口走“短路”直达出口，形成部分“死角”，有必要在夹套中间设置螺旋导板，螺旋导板与夹套壁的间隙要小些，以减少热载体从间隙处通过的流量。为了减少由于筒壁与夹套壁温度不同而产生的温差应力，常在高温树脂反应釜的上部夹套中设置膨胀节，底部夹套由于封头有一定的补偿能力，不再设置膨胀节。,螺旋盘管夹套,在反应釜筒体釜底焊接整管、半管或成型轧材的螺旋盘管式夹套，是近年来通行的釜体外部传热装置，其中以半管

12、式应用为广泛。螺旋半管夹套有个特点：可以减少筒体和封头的壁厚，节省金属材料。由于蒸汽或导热油等热载体都有一定压力，夹套反应釜按外压容器计算，所以筒体和封头壁厚较大。而半管式反应釜，由于半管尺寸小，加上筒体和封头上焊了较多螺旋半圆管，大大增加了刚性和承压能力，不必按外压容器计算，壁厚大大减小。例如同样为m3的醇酸树脂反应釜，夹套式反应釜筒体的名义壁厚为 mm，釜底为 mm；而半管式反应釜的筒体和釜底的名义壁厚仅为mm。,提高传热效率 由于半管截面积小，热载体流速大，所以给热系数也大，提高了传热效率。适合于液态热载体对反应釜的加热。节约能量 半管的总容积比夹套的总容积小得多，以 m3树脂反应釜为例

13、，夹套的总容积为1.8m3，而半管总容积仅为0.2m3，两者相差倍。树脂反应釜在生产过程中，要不断进行升温和降温，夹套容量大，在反复升温、降温过程中，就要多消耗一些能量。,但半管反应釜也有不足之处；它的制造难度大，所以虽然节省一些材料，但因制造费工，设备总造价还是与夹套反应釜相近。其次，半管式反应釜焊缝太多，焊接质量难以保证，加上温差应力的影响，半管焊缝泄漏的可能性和几率比夹套大得多。使用过程中有发生过焊缝泄漏事故的实例。在实践中发现需要反复进行加热和冷却的反应釜，泄漏严重，而只进行加热、不需要强制冷却的反应釜，在制造质量较高情况下很少出现泄漏。因此，半管式反应釜最适宜用于液相热载体加热和冷却

14、的低温树脂反应釜和只作加热用的高温树脂反应釜。,浸入式传热装置,为了加大传热面积，加快升、降温速度，不论夹套釜或半管釜，都可以在釜内设置浸入式热交换装置。一般反应釜容量大于m3时，就要考虑加浸入式盘管。盘管有单排式和双排式等。以分段设置为宜。盘管设置数量按工艺要求而定。盘管设计成能经受较高的压力，其制造质量应经严格的检验，以防泄漏。,反应釜的搅拌装置,搅拌是化工生产中经常应用的单元操作。它可使液液或液固相间得以充分的混合、分散或溶解。它能使物料强烈流动，从而强化传热过程，使化学反应加速进行。在树脂等生产过程中，反应釜的搅拌对提高产品质量和生产效率起着重要作用。,反应釜的冷凝回流设备 反应釜的冷凝回流设备主要是蒸出管、冷凝器和分水器，从反应釜出来的蒸汽经蒸出管进入冷凝器冷凝，冷凝液进入分水器，使水与溶剂（如二甲苯）分离，溶剂回流到反应釜，水从分水器下端排出。（1）蒸出管蒸出管，又称直管