第二節　樹脂反應釜

一、樹脂反應釜概述

反應釜的廣義理解即有物理或化學反應的不銹鋼容器,根據不同的工藝條件需求進行容器的結構設計與參數配置,設計條件、過程、檢驗及制造、驗收需依據相關技術標準,以實現工藝要求的加熱、蒸發、冷卻及低高速的混配反應功能。

壓力容器必須遵循GB150《壓力容器》的標準,常壓容器必須遵循NB/T47003.1—2009《鋼制焊接常壓容器》的標準。隨之反應過程中的壓力要求對容器的設計要求也不盡相同。

生產必須嚴格按照相應的標準加工、檢測并試運行。根據不同的生產工藝、操作條件等不盡相同,不銹鋼反應釜的設計結構及參數也不同,即反應釜的結構樣式不同,屬于非標的容器設備。

反應釜是綜合反應容器,根據反應條件對反應釜結構功能及配置附件的設計。從開始的進料?反應?出料均能夠以較高的自動化程度完成預先設定好的反應步驟,對反應過程中的溫度、壓力、力學控制(攪拌、鼓風等)、反應物/產物濃度等重要參數進行嚴格的調控。

其結構一般由釜體、傳動裝置、攪拌裝置、加熱裝置、冷卻裝置、密封裝置組成。相應配套的輔助設備有分餾柱、冷凝器、分水器、收集罐、過濾器等。

反應釜材質一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基(哈氏、蒙乃爾)合金及其他復合材料。反應釜可采用SUS304、SUS316L等不銹鋼材料制造。攪拌器有錨式、框式、槳式、渦輪式、刮板式、組合式等,轉動機構減速機和無級變速減速機或變頻調速等,可滿足各種物料的特殊反應要求。密封裝置可采用機械密封、填料密封等密封結構。

加熱、冷卻可采用夾套、半管、盤管、米勒板等結構,加熱方式有蒸汽、電加熱、導熱油,以滿足耐酸、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等不同工作環境的工藝需要。而且可根據用戶工藝要求進行設計、制造。

目前,有一種不銹鋼反應釜,容量可大至10m³,內置有冷卻和加熱盤管,熱交換效果較之夾層要好得多,生產效率較高,但是造價也高,對產膠大戶可以考慮此種反應釜,制造、檢修都較方便,但是在操作上需要較高的水平,由于反應不易控制,相關的冷卻設施要跟上。

有些黏合劑,由于雜質或金屬離子會影響其聚合反應的正常進行,所以要求所有的管路、閥門和反應釜等應由不銹鋼或耐酸搪瓷制造以保證產品質量。

二、樹脂反應釜分類

樹脂反應釜按反應溫度的高低分為高溫樹脂反應釜(150~300℃)和低溫樹脂反應釜(60~150℃)。樹脂反應釜是用于生產不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、ABS樹脂、油漆的關鍵設備。

樹脂成套設備由反應鍋、豎式分餾柱、臥式冷凝器、貯水器、溢油槽、管線(對稀釜,也稱稀釋釜)等組成,全套設備與物料接觸部分的采用不銹鋼制作。反應釜內可設置不銹鋼盤管或夾套內設置不銹鋼盤管。

反應釜系列50?10kL有不銹鋼反應釜、電加熱反應釜、蒸汽反應釜、夾套反應釜、盤管反應釜、外盤管反應釜、硅油反應釜、樹脂反應釜、聚酯反應釜、助劑反應釜、黏膠反應釜、生膠反應釜、乳膠反應釜、107膠反應釜、PU膠水反應釜、覆光油反應釜、鞋膠反應釜等17種。

下面著重介紹的是按照生產工藝不同所作的分類。

(1)按照加熱/冷卻方式,可分為電加熱、熱水加熱、導熱油循環加熱、遠紅外加熱、外(內)盤管加熱,夾套冷卻和釜內盤管冷卻等類反應釜。加熱方式的選擇主要跟化學反應所需的加熱/冷卻溫度,以及所需熱量大小有關。

(2)根據釜體材質可分為碳鋼反應釜、不銹鋼反應釜、搪玻璃反應釜(搪瓷反應釜)、鋼襯PE反應釜、鋼襯ETFE反應釜。

① 碳鋼反應釜　其適用范圍:不含腐蝕性液體的環境,比如某些油品加工。

② 不銹鋼反應釜(KCFD系列高壓反應釜)

a.加熱結構型式　電加熱型、夾套型、外盤管型、內盤管型,容積為0.01~45m³。

b.材質　碳鋼、不銹鋼、耐高溫不銹鋼、耐強酸強堿不銹鋼、搪瓷或PP材質等。

c.攪拌型式　斜槳式、錨式、框式、推進式和單(雙)螺旋式,且可根據客戶要求設計制造其他型式槳葉。

d.適用的范圍　適用于石油、化工、醫藥、冶金、科研、大專院校等部門進行高溫、高壓的化學反應試驗,用來完成水解、中和、結晶、蒸餾、蒸發、儲存、氫化、烷基化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應等工藝過程,對黏稠和顆粒的物質均能達到高攪拌的效果。

③ 搪玻璃反應釜　其適用的范圍:廣泛地應用在石油、化工、食品、醫藥、農藥、科研等行業。

④ 鋼襯PE反應釜　其適用的范圍:適用于酸、堿、鹽及大部分醇類和液態的食品以及藥品的提煉。是襯膠、玻璃鋼、不銹鋼、鈦鋼、搪瓷、塑焊板的理想換代品。

⑤ 鋼襯ETFE反應釜　其適用的范圍:防腐性能極其優良,能抗各種濃度的酸、堿、鹽、強氧化劑、有機化合物及其他所有強腐蝕性化學介質。

(3)按照工作時內壓可分為常壓反應釜、正壓反應釜,副壓反應釜。

(4)按照攪拌形式,可分為槳葉式、錨槳式、框式、螺帶式、渦輪式、分散盤式、組合式等。

(5)按照傳熱結構,可分為夾套式、外半管式、內盤管式及組合式。

三、樹脂反應釜結構特點與材質特點

1.結構特點

(1)傳動機構　由電機、減速機、機架、聯軸器、軸承、聯接板等組成。

(2)反應容器(釜體)　由根據容量大小及物料反應要求設計壓力來確定板材厚薄;材質一般為不銹鋼(304不銹鋼、321不銹鋼、316L不銹鋼)、碳鋼(A3)。

(3)傳熱裝置　有夾套、內盤管、外盤管等;采用有機熱載體循環(導熱油)或蒸汽、熱水等方式加熱和采用冷卻水、冷凍水、冷導熱油或自然風等方式冷卻。

(4)攪拌裝置　有對槳攪拌、錨式槳攪拌、雙螺旋槳攪拌、渦輪槳攪拌、分散盤、蝴蝶槳等。

(5)攪拌速度　攪拌速度視其物料攪拌要求來選擇。一般來說,幾種液體物料需混合反應時選擇50~85r/min。如要求把粉料分散到液體里一般是選擇500~1500r/min。如要求把油乳化于水或兩種不相容的液體乳化混合一般選擇2500~3500r/min。

(6)密封裝置　有機械密封、填料密封等。

(7)反應釜成套設備附件　一般有蒸餾柱、換熱器、分水器等。

2.材質特點

(1)材質不銹鋼具有優良的機械性能,可承受較高的工作壓力,也可承受塊狀固體物料入料時的沖擊。

(2)耐熱性能好,工作溫度范圍廣(-196~600℃),在較高溫度下不會氧化起皮,可用于直接明火加熱。

(3)具有較高的耐磨腐蝕性能。

(4)傳熱效果好,升溫和降溫速度快。

(5)具有優良的加工性能,可按不同的工藝要求,制成各種不同形狀結構的反應釜,還可以打磨拋光。

四、樹脂反應釜技術參數

反應釜反應溫度:常溫~300℃或更高,視工況而定。

反應釜反應壓力:0.001~0.8MPa。

反應釜設備材質:SUS304不銹鋼、SUS321不銹鋼、SUS316L不銹鋼或Q235?B碳鋼。

反應釜攪拌形式:槳葉式、錨槳式、框式、螺帶式、渦輪式、分散盤式、組合式等形式攪拌。

反應釜加熱:電加熱、蒸汽加熱、水浴加熱。

反應釜導熱介質:導熱油、蒸汽、熱水、電加熱。

反應釜傳熱結構:夾套式、外半盤管式、內盤管式。

反應釜成套設備附件:一般有蒸餾柱、換熱器、分水器等。

反應釜攪拌轉速:攪拌轉速選擇視其物料攪拌混合需要而進行選擇;常規的液體物料聚合反應,轉速為63~85r/min;含有粉體物料與液體混合時需要達到分散效果,轉速為500~1500r/min;含有油與液體或兩種不相容的液體混合需要達到乳化效果,轉速為2500~2800r/min。