连续生产反应釜的设计

摘 要：通过优化，将原间歇操作的反应釜设计成了可以连续生产的反应釜，大大加强了装置的生产能力，简化了生产流程，降低了劳动强度。

关键词：连续 反应釜

反应釜是一种或多种物料在内进行物理或化学反应的容器，广泛用于石油、化工、医药、食品、橡胶等行业，反应釜的能力直接决定着装置的生产能力和生产质量。反应釜由釜体、传热装置、搅拌器、传动装置、轴封装置、支撑等构成，通过优化设计，可以大大增强反应釜的效能。下面以某聚醚生产线的反应釜设计做一说明。

聚醚反应釜内由几种物料在一定温度、压力下充分反应生成聚醚，物料有剧毒且易燃易爆，对反应条件的控制要求较高。原生产线的聚醚反应釜采用常规设计，只能在几种物料加注反应完成后，放出成品，再进行下一釜反应的操作。生产效率较低，工人劳动强度大，不能达到年产量的要求。为了达到连续生产的目标，要求将反应釜设计成能连续操作的型式，为此进行了如下设计。

要想达到连续生产的目的，就要使几种物料在釜内形成反应流程，在到达出口前就完成反应。为此需有良好的搅拌驱动力，使几种物料迅速反应，并沿正确的路线走向出口，且能迅速带走反应生成的热量，精确控制反应的温度。

反应釜换热能力的大小决定了釜的生产能力，换热能力取决于三个因素：传热系数、换热面积、换热温差。对外夹套而言，釜体壁厚是影响传热的主要原因。首先需设计出满足反应温度、压力条件下的釜体，根据压力容器内压力、温度计算出釜体初始壁厚，再根据夹套的压力用外压计算校核釜体壁厚。较厚的釜体会减小换热速率，为满足快速带走反应热的要求，在夹套内设置了螺旋导流板，使导热液不走短路，强化了换热速度。同时，导流板又对内筒壁进行了外压加强，减小了内筒壁厚，增加了传热速率。连续法生产又要求整个釜体都需冷却，为此夹套将包括上封头的整个釜体包裹，仅留下必要的进出口管和搅拌装置连接件，从而增大了换热面积。而搅拌器的剧烈搅拌又会对内筒和夹套的连接部分造成损害，为此又在夹套中部增加了和筒体的连接件，保证了釜在操作时的稳定性。

合适的搅拌装置是连续法生产的关键。物料混合的速度、均匀程度、传热速度都会影响反应结果，对最终产品的质量有较大影响。经过对物料的粘度、搅拌型式的选择、所需转速及反应速度的影响得出合适的电机功率，选择合适的电机，经过摆线针轮减速机和联轴器，将动力通过轴传入釜内的搅拌器。在下封头底部设置了底轴承，缩小了轴的直径，又减小了轴的晃动。主物料从封头底部进口进入釜内，另一物料通过下封头下部的喷射装置喷入主物料内，进行反应。在此处设置了第一个搅拌器，为推进式，使物料迅速混合反应，并向上推进。在釜中部又设置了第二个不同型式的搅拌器，为折叶开启涡轮式，使未完成反应的物料继续混合并推向出口。同时在釜内设置四块挡板，消除釜中心圆柱状回转区，增加搅拌效果。根据反应的速度计算出所需路程，得出釜的高度，最后成品从出口出釜，从而实现反应的连续。釜内物料是剧毒且易燃易爆，就要求釜的密封有较高要求，为此在轴伸入釜的位置设置了双端面机械密封，减小了轴封的功率消耗，将轴封处泄露控制到最小，提高了密封可靠性和使用寿命。取消了设备法兰，减少泄露点，将下部轴承和搅拌器都设计成可通过人孔装拆。同时设置了多个测温点，自动精确控制夹套冷却液的流速、以及各物料加注的速度、搅拌器的转速，使反应釜能连续生产出合格的产品。

连续法生产釜的关键是计算出合适的搅拌装置和冷却装置，能精确控制反应的进行。聚醚生产线改用连续法反应釜后已顺利投产，产量达到了原产量的三倍，产品没有了批次之间的差异，质量更加稳定和均匀。同时节省了设备投资和建设投资，减少了生产运营费用，有效降低产品生产成本，提高了企业的市场竞争能力，取得了良好的效果。

参考文献：

[1] 王凯 虞军 《化工设备设计全书》 化学工业出版社