《RD缩聚反应釜的结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RD缩聚反应釜的结构设计（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、!#$!%& 缩 聚 反 应 釜 的 结 构 设 计曹 晓 玲!中 石 化 南 京 化 工 厂 南 京 凯 特 化 工 工 程 设 计 院 江 苏 南 京 !#$%#缩聚 反 应 釜 是 ! 生 产 的 关 键设 备 ! 随 着 市 场 对 高 性 能 防 老 剂需 求 的 增 长 某 化 工 厂 ! 的 生产 规 模 也 在 不 断 扩 大 由 #$ 世 纪%$ 年 代 初 的 年 产 量 &$ # ($ 年代 初 的 年 产 量 &)$ * 扩 大 到 目 前的 年 产 量 +$ * 缩 聚 反 应 釜 的 容积 也 由 ,-,# .-,放 大 到 &$-,! 在反 应 釜 的 工 业 化
2、 放 大 过 程 中 * 改 变了 以 往 设 计 中 存 在 的 缺 陷 * 对 结 构进 行 了 优 化 设 计 * 强 化 了 气 液 传质 效 果 * 每 釜 物 料 的 反 应 台 时 由原 来 的 &.!&) /* 缩 短 到 &$!&# /! 主 要 技 术 特 性 及 结 构参 数&$-,缩 聚 反 应 釜 0如 图 & 所示 $ 的 技 术 特 性 见 表 &!项 目 设 备 内 内 盘 管 内 半 圆 夹 套 内工 作 压 力 1234 常 压 $5% $5%工 作 温 度 1 &+$ &6) &6)设 计 压 力 1 234 常 压 &5$ &5$设 计 温 度 1 &(
3、$ &($ &($物 料 名 称 苯 胺 * 盐 酸 * 丙 酮 * 甲 苯 水 蒸 汽 水 蒸 汽焊 缝 系 数 $5%)腐 蚀 裕 量 1 - 设 备 外 壁 为 &* 内 侧 为 $全 容 积 1 -,&$5+电 机 功 率 1 78 #搅 拌 转 速 195:5- %)!&,+ 0变 频 调 速 ;表 ()缩 聚 反 应 釜 的 技 术 特 性作 者 简 介 ! 曹 晓 玲 !&($ 女 工 程师 从 事 化 工 设 备 设 计 工 作 %! 缩 聚 反 应 釜 的 选 材 及 结构 设 计!$ 筒 体 及 构 件 的 选 材 & 依 据 及其 焊 缝 结 构!$ 筒 体 及 内 构
4、件 的 选 材为 了 避 免 盐 酸 对 碳 钢 的 腐 蚀 图 & &$-,缩 聚 反 应 釜 简 图&(%$ 年 设 计 的 ,-,缩 聚 反 应 釜 采用 的 是 碳 钢 搪 瓷 釜 ?换 热 面 积 &.-# 搅 拌 轴 和 搅 拌 器均 为 碳 钢 搪 瓷 件 平 均 使 用 寿 命# 年 设 备 维 修 # 更 换 频 繁 !&(%( 年 反 应 釜 材 质 改 为 ?#1&+2A! 钛 复 合 钢 板 容 积 .-,仍 然 采 用 ?钛 复 合 钢 板 *容 积 &$-, 筒 体 直 径!#$- 取 消 了 腐 蚀 #!, 年 就 得 更 换 ! 搅 拌 轴采 用 柔 性 轴 技
5、 术 设 计 可 以 获 得较 小 的 轴 径 减 少 钛 材 使 用 量 降 低 设 备 造 价 ! 此 方 案 得 到 温 州市 长 城 搅 拌 设 备 设 计 研 究 所 的 认同 ! 经 过 讨 论 认 为 柔 性 轴 技 术在 该 化 工 厂 尚 缺 乏 使 用 经 验 为!#$%&() * +,&-./01技 术 产 品 版!#$!了 保 证 生 产 的 稳 定 性 和 可 靠 性 !搅 拌 轴 仍 然 采 用 刚 性 轴 技 术 设 计 待 生 产 稳 定 之 后 ! 一 台 反 应 釜 中试 用 了 钛 材 柔 性 轴 !获 得 满 意 的 经验 后 ! 再 对 所 有 的 反
6、 应 釜 进 行 技术 改 造 !$%$! 选 用 钛 材 的 依 据钛 是 一 种 具 有 高 度 化 学 活 性的 金 属 但 是 ! 它 对 大 多 数 腐 蚀介 质 都 呈 现 出 特 别 优 异 的 耐 腐 蚀性 原 因 是 钛 和 氧 有 很 大 的 亲 和力 钛 暴 露 于 大 气 或 任 何 含 氧 介质 中 时 ! 表 面 立 即 形 成 一 层 坚 固而 致 密 的 钝 性 氧 化 膜 #简 称 钝 化膜 $% 这 层 薄 膜 十 分 稳 定 !如 果 产生 机 械 损 伤 ! 又 会 立 即 重 新 形 成只 要 存 在 一 定 量 的 氧 # 而 且 钛对 浓 度 低
7、于 $%的 盐 酸 耐 蚀 性 极强 缩 聚 反 应 时 !持 续 通 入 的 甲 苯蒸 发 并 带 走 反 应 中 生 成 的 大 部 分水 ! 从 而 降 低 反 应 液 中 电 离 &(的 含 量 ! 使 反 应 液 中 盐 酸 浓 度 始终 )$%#钛 是 一 种 价 值 昂 贵 的 金 属 !纯 钛 设 备 造 价 很 高 通 过 研 究 !了解 到 目 前 国 内 钛 复 合 钢 板 的 制 造加 工 技 术 已 经 很 成 熟 ! 从 选 材 的经 济 合 理 性 方 面 考 虑 ! 决 定 使 用钛 复 合 钢 板 !$%$& 钛 复 合 钢 板 & 衬 钛 接 管 的焊 接
8、结 构钛 的 化 学 性 能 极 为 活 泼 ! 随着 温 度 的 升 高 ! 就 会 急 剧 地 和氧 & 氮 & 氢 等 气 体 化 合 ! 形 成 脆性 化 合 物 因 此 !钛 材 的 焊 接 必须 采 取 气 体 保 护 焊 另 外 ! 还 要严 格 避 免 钢 & 钛 互 熔 的 焊 接 结构 由 于 铁 熔 于 钛 焊 缝 中 会 形 成硬 而 脆 的 金 属 间 化 合 物 ! 极 大 地降 低 焊 缝 塑 性 !除 爆 炸 焊 接 和 钎焊 外 ! 钛 不 能 直 接 焊 接 在 钢 上 钛 复 合 钢 板 的 焊 接 接 头 见 图 *!衬 钛 接 管 与 筒 体 & 法
9、兰 的 焊 接 接头 见 图 $!$! 搅 拌 器 的 选 型+, 缩 聚 反 应 釜 是 一 种 通 气 式反 应 器 原 料 中 甲 苯 不 参 加 反 应 !它 的 主 要 作 用 是 蒸 发 时 带 走 反 应 中的 水 ! 破 坏 水 的 平 衡 ! 使 反 应 朝 正方 向 进 行 ! 从 而 缩 短 反 应 台 时 缓慢 滴 加 的 丙 酮 ! 在 盐 酸 作 为 催 化 剂的 情 况 下 和 苯 胺 缩 聚 反 应 生 成 +,甲 苯 的 沸 点 为 -./0! 甲 苯 和 水的 共 沸 物 沸 点 为 12/-! 丙 酮 的 沸点 为 30/3! 液 态 甲 苯 和 丙 酮
10、通 入反 应 釜 迅 速 气 化 ! 如 果 不 能 使 气化 的 甲 苯 和 丙 酮 尽 快 地 分 散 在 液体 中 !气 体 走 短 路 逸 出 ! 将 会 大 大地 延 长 反 应 台 时 ! 并 加 大 原 料 的消 耗 在 -41. 年 和 -414 年 设 计的 反 应 釜 中 ! 选 用 的 搅 拌 器 形 式分 别 为 框 式 和 折 叶 桨 式 ! 每 一 锅物 料 的 反 应 台 时 在 -0 -1 小 时 之间 通 过 分 析 ! 认 为 这 两 种 搅 拌 器形 式 均 不 利 于 缩 短 反 应 台 时 +,在 低 温 时 ! 粘 度 较 高 ! 但 是 在 -2.
11、-3.!的 反 应 温 度 下 ! 粘 度 只 有$.56 -41. 年 设 计 时 选 择 了 框 式 搅拌 器 ! 可 能 是 在 缺 乏 粘 度 数 据 的 情况 下 ! 出 于 框 式 搅 拌 器 适 合 用 于 高粘 度 液 态 混 合 反 应 的 考 虑 -414 年设 计 时 改 为 双 层 折 叶 桨 式 搅 拌 器 !同 样 没 有 考 虑 到 桨 式 搅 拌 器 不 适 合用 于 气 体 吸 收 过 程 这 两 种 搅 拌 器都 不 能 使 气 化 的 甲 苯 和 丙 酮 快 速 地分 散 在 液 体 中 ! 是 造 成 反 应 台 时 在-0-17 之 间 的 原 因 之
12、 一 根 据 有 关 资 料 ! 对 于 通 气 式搅 拌 反 应 器 ! 应 该 使 用 高 转 速 &高 剪 切 的 搅 拌 器 !使 气 体 得 到 更 好的 分 散 *.* 年 设 计 时 选 择 了 两层 不 同 的 搅 拌 器 ! 上 层 为 推 进 式搅 拌 器 ! 下 层 为 圆 盘 涡 轮 式 搅 拌器 甲 苯 和 丙 酮 由 进 料 管 通 入 反应 釜 底 部 ! 下 层 圆 盘 涡 轮 式 搅 拌器 的 桨 叶 将 气 化 的 甲 苯 和 丙 酮 迅速 地 切 碎 & 切 细 上 层 推 进 式 搅拌 器 的 桨 叶 压 住 气 泡 ! 加 强 轴 向循 环 流 动 !
13、 防 止 气 体 走 短 路 ! 同时 在 反 应 釜 内 壁 设 置 2 块 挡 板 !提高 桨 叶 的 剪 切 性 能 ! 在 湍 流 状 态时 消 除 反 应 釜 中 央 的 圆 柱 状 回 转区 !使 气 体 分 布 更 加 均 匀 ! 从 而 延长 甲 苯 和 丙 酮 在 反 应 液 中 的 滞 留时 间 !强 化 气 液 传 质 通 过 研 究 部门 在 车 间 所 做 的 28$反 应 釜 中 进行 的 试 验 !改 变 丙 酮 和 苯 胺 的 投 料比 后 ! 反 应 台 时 缩 短 到 -2-3 7!搅 拌 器 的 改 型 后 ! 反 应 台 时 进 一步 缩 短 !$& 加
14、 热 方 式 的 选 择!$&$% 内 盘 管 加 热缩 聚 反 应 釜 工 业 放 大 后 ! 需图 ! 钛 复 合 钢 板 的 焊 接 接 头 图 & 衬 钛 接 管 与 筒 体 ! 法 兰 的 焊 接 接 头!#$%&() * +,&-./01 技 术 产 品 版%!#$!要 的 加 热 面 积 也 加 大 ! 如 果 仍 然采 用 夹 套 加 热 的 方 式 就 必 须 增大 筒 体 的 长 径 比 才 能 保 证 所 需要 的 换 热 面 积 同 时 也 使 搅 拌 轴加 粗 # 加 长 对 搅 拌 系 统 的 运 行不 利 ! 参 考 了 有 关 资 料 决 定 采用 内 盘 管
15、加 热 ! ! 组 公 称 直 径!#$ 的 盘 管 %!&(& 的 钛 管绕 制 ) 沿 筒 体 四 周 均 布 保 证 换热 面 积 达 到 #$&! 内 盘 管 加 热 强化 了 传 热 效 果 紧 密 排 列 的 盘 管也 能 起 到 部 分 挡 板 的 作 用 增 强釜 内 液 体 的 湍 流 状 态 !在 盘 管 加 热 面 积 满 足 工 艺 要求 的 情 况 下 取 消 了 筒 体 部 分 的夹 套 不 仅 降 低 了 筒 体 的 外 压 计算 壁 厚 %使 用 夹 套 * 筒 体 壁 厚 为&$ 取 消 夹 套 * 筒 体 壁 厚 为+,$) 同 时 也 降 低 了 容 器
16、的 类别 *使 容 器 不 归 类 ! 如 果 使 用 夹套 夹 套 内 的 蒸 汽 压 力 #-./01反 应 介 质 中 存 在 高 度 毒 性 的 苯 胺 按 照 压 力 容 器 划 类 容 器 类 别 将上 升 为 二 类 既 给 设 计 # 制 造 #检 验 增 加 了 难 度 也 提 高 了 设 备的 制 造 # 检 验 费 用 *又 不 利 于 设 备的 日 常 运 行 管 理 ! 综 合 考 虑 后 取 消 了 夹 套 !$%$! 半 圆 管 夹 套 加 热23 的 粘 度 随 着 温 度 的 降 低 而急 剧 地 增 大 ! 因 此 下 封 头 部 分也 必 须 保 证 一 定
