不銹鋼反應釜的作用及使用條件
反應釜的主要作用是提供反應場所,維持條件,化學反應過程按預定方向進行,獲得合格的反應產物。幾乎所有的工藝設備都包含反應器,因此如何選擇合適的反應器系列,建立良好的操作條件,設計合理可靠的不銹鋼反應器,滿足工藝行業日益發展的需求具有重要意義。
一個設計合理、性能良好的反應釜,應能滿足如下要求:
1.應滿足化學動力學和傳遞過程的要求,反應速度快,選擇性好,轉化率高,目的產品多,副產品少;
2.能夠及時輸入或輸出熱量,保持系統的熱平衡,使反應過程在適當的溫度下進行;
3.應具有足夠的機械強度和耐腐蝕性,以滿足反應過程中壓力的要求,確保設備耐用,生產可靠;
4.制造方便,安裝維護方便,操作調解靈活,生產周期長。
反應釜用機械密封設計注意要點
由于反應釜逐漸向高壓、大直徑方向發展,與泵機械密封相比轉速較低,在設計中應注意以下幾點:
1、密封環材料的選擇
由于反應釜大多密封氣體,除了介質的腐蝕外,還應考慮材料本身沒有泄漏。當直徑較大時,應使用整體表面復合材料;當壓力較高時,應使用機械強度較高的pv值組對材料。當介質壓力低于10MPa時,建議使用硬質合金或碳化硅與碳石墨材料組對;當介質壓力大于10MPa時,建議使用硬質合金與硬質合金、硬質合金與銅合金、碳化硅與銅合金組對。摩擦力副材料的選擇除了考慮壓力、周向速度外,還要考慮軸徑、溫度、潤滑、冷卻方式等所有條件。
高壓和大直徑密封,摩擦副端面容易變形,特別是隨著介質壓力的增加,啟動扭矩有增加的趨勢。故密封環應選用強度高、剛性好的材料。
2、密封結構的設計
在結構設計中,為了保證密封的可靠性,應選擇雙端面密封。通常,由于壓差大,大氣端密封設計為平衡型;介質端密封,由于密封室內密封流體的作用,密封端面兩側壓差小,可設計為非平衡型;但考慮到水壺內介質壓力或密封室內密封液壓力不穩定導致壓力波動,也應設計為平衡型。在一些引進裝置中,低壓工況密封也采用平衡型。這樣可以減少端面摩擦熱,防止端面液膜蒸發,從而延長使用壽命。當釜內壓力超過10MPa時,建議采用多級機械密封裝置。
3、幾何尺寸的確定
在高壓反應釜的機械密封設計中,應充分考慮密封環的形狀和支撐方法。由于壓力作用所產生的彎曲,以及對于斷面回轉中心的偏心力作用所產生的力矩都會給密封特性造成很大的影響。靜止環由于受釜口法蘭尺寸的限制,徑向空間一般都不會太大。因此,應充分考慮環的形狀、支撐方法、密封圈的位置等,使其耐壓、變形小。為避免壓力、熱應力變形和不平衡引起的變形,形狀應盡可能對稱簡單。支撐方法也適合背面接觸。端面凸臺連接處的圓角R要特別注意。如有可能,R應盡可能大,其他倒角也應取適當值,使其無銳角;摩擦面寬度與軸徑不同,強度應有系數。
由于攪拌軸振動大,懸臂支撐轉軸擺動大,靜止環與軸之間的間隙應大。
4、彈簧比壓和端面比壓的計算
應綜合考慮機械密封的彈簧比壓和端面比壓。當計算端面比壓時,補償環的重量不容忽視。
5、傳動機構的設計
對傳動機構而言,當壓力或直徑較大時,應采用強力傳動機構。如果用普通螺釘和銷來傳動,由于扭矩的作用,可能會損壞。故應采用鍵傳動等可靠的傳動機構。
6、密封的潤滑與冷卻
由于端面摩擦、磨損、加熱等因素會影響機械密封的使用壽命,應使用潤滑冷卻效果好、與密封介質兼容的潤滑油。高壓、大直徑釜用機械密封尤其要重視對密封的潤滑及冷卻。潤滑劑的主要作用是:減少磨損,降低溫度,防止腐蝕,阻尼振動,形成液膜等。目前使用的攪拌反應釜多為立式,攪拌軸插入頂部,密封安裝在釜上,釜內頂部多為氣相。因此,不能期望用釜內液體潤滑。
單端面機械密封時,應在密封外側設置儲油腔,油面應高于密封端面10~20mm,并定期檢查補充。
采用雙端面機械密封時,由于兩端面之間均為密封液,因此可用密封液的機械密封來潤滑、冷卻??紤]到保持機械密封的摩擦面的潤滑和氣密性,密封液好利用的潤滑油。為保證釜內物料不受潤滑油泄漏的影響,盡量在機械密封的下部設置一個受油器,防止潤滑油泄漏到釜內物料中。當然,盡量使用液體作為潤滑劑,液體流入也不污染物料的液體。故潤滑油的選用原則為:
①不含顆粒,長期耐氧化且穩定性好;
②容易脫氣,不易沉淀變質,潤滑性好;
③防腐蝕性好。此外,油的粘度應根據使用壓力、釜內溫度和循環方式來選擇。例如,在低溫低壓條件下,使用高粘度潤滑油不利于摩擦滑動表面油膜的形成,容易造成早期磨損。相反,在高溫高壓下,如果使用低粘度潤滑油,由于油膜強度低,潤滑不良。
