釜式反应器在有机化工生产和精细化工生产中应用十分广泛。不但用于酯化反应、皂化反应这样的均相反应,而且也广泛用于除气相反应以外的几乎所有的反应,如液相、液液相、液固相、气液固相反应等。
釜式反应器也称反应釜,它主要由搅拌器、罐体、夹套、压出管、人孔、轴封、传动装置和支座等部分构成。
1—搅拌器、2—罐体、3—夹套、4—搅拌轴、5—压出管、6—支座、7—人孔、8—轴封、9—传动装置
2 装填系数
1)装填系数一般取0.6-0.85;
2)如物料在反应过程中呈泡沫或沸腾状态,取0.6-0.7;
3)如物料在反应过程中比较平稳,取0.8-0.85。
3)悬浮:细小颗粒在液体中均匀悬浮,防止沉降、加速溶解等。4)分散:气体或液体充分分散成细小气泡或液滴,促进传质和反应,控制粒度。反应釜搅拌类型根据不同的搅拌方式和搅拌结构可以分为多种类型。以下是一些常见的反应釜搅拌类型:
1)锚式搅拌:通过在反应釜内壁上固定锚形或刮板形的搅拌器,使反应物料在反应釜内壁上形成循环流动,从而实现搅拌效果。
2)桨叶式搅拌:通过安装在反应釜顶部或底部的桨叶形搅拌器,使反应物料在釜内形成强烈的涡流和对流,从而实现搅拌混合效果。3)框架式搅拌:通过安装在反应釜壁上的框架形搅拌器,使反应物料在框架内形成循环流动,从而实现搅拌效果。4)螺带式搅拌:螺旋叶片通过旋转将物料向上提升,然后再自由落下,从而实现了充分混合和均匀分布。5)螺旋式搅拌:通过在反应釜内部安装螺旋形搅拌器,使反应物料在螺旋叶片的推动下实现循环流动和搅拌混合。对于低粘度液体,应选用小直径、高转速搅拌器,如推进式、涡轮式;对于高粘度液体,就选用大直径、低转速搅拌器,如螺带式、锚式、框式。对低粘度均相液体混合,主要考虑循环流量,各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列:推进式、涡轮式、桨式。对于非均相液-液分散过程,首先考虑剪切作用,同时要求有较大的循环流量,各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列:涡轮式、推进式、桨式。
反应釜需要电动机和传动装置来驱动,搅拌器传动装置一般安放在釜体的顶部,通常采用立式布置,如图所示。电动机的转速较高,通过减速机可将转速降至工艺要求的搅拌转速,再通过联轴器带动搅拌轴转动。
轴封装置的作用是保证工作时形成密封条件,阻止介质向外泄露的装置。可分为填料箱密封和机械密封。
结构:由衬套、填料箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。
原理:被装填在搅拌轴和填料函之间环形间隙中的填料,在压盖压力的作用下,沿搅拌轴表面会产生径向压紧力。填料中的润滑剂在径向压紧力的作用下被挤出,在搅拌轴的表面形成一层极薄的液膜。这层液膜一方面使搅拌轴得到润滑,另一方面起到阻止设备内流体漏出或外部流体渗入的作用,而达到轴向密封的目的。
机械密封是一种比较新型的密封结构。它的泄漏量少,使用寿命长,摩擦功率损耗小,轴或轴套不受磨损,耐振性能好,常用于高低温、易燃易爆有毒介质的场合。但结构复杂,密封环加工精度要求高,安装技术要求,装拆不方便,成本高。
1)通常在常压或低压条件下采用填料密封,一般使用压力小于2公斤。2)在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封,一般压力为负压或40公斤。3)在高压或介质挥发性高的情况下会采用磁力密封,一般压力超过14公斤以上。4)除了磁力密封均采用水降温外,其他密封形式在超过120度以上会增加冷却水套。