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技术论坛  反应罐/反应釜称重系统改进设施
反应罐/反应釜称重系统改进设施2019-11-07
反应罐搅拌系统的发展化学反应釜是化工行业主要设备之一,而反应罐搅拌系统又是其中一个重要组成之一。固液两相物料在反应罐中搅拌悬浮接触,是制药和化工生产中一个普遍而重要的操作。在常压条件下,多在带减速装置的反应罐平底罐中进行。和蒸馏。蒸发等过程相比,其能耗问题并不突出,容易被人们忽视。如果对反应锅平底罐进行一些简单的改进,则搅拌功率可大幅度降低,一般可节能30%左右。因为反应罐平底罐的一些几何影响,容易在反应罐罐底四周和中心部分形成死角,所以改变反应罐罐底的几何形状是降低搅拌动力消耗的第一主要措施。用实验数据表明,在使用细沙条件下,反应罐锥面罐和反应罐曲面罐拥有同样远胜于平底罐的效率;在使用粗砂条件下,反应罐锥面罐则比曲面罐更有高效率,所以将平底罐改成反应罐锥面罐是效率最高的方法。另一方面,固液两相物料的搅拌过程中,为了克服在固液两相反映中,反应釜搅拌器的叶片承受的不平衡力,减小叶片产生变形,文献[4]中改进了三种搅拌装置:可提升式搅拌装置,可变桨叶角度搅拌装置,肢节式搅拌装置。由以上三种搅拌装置特点,可看出其具有以下优点:(1)结构简单、新颖,便于加工改装;(2)安装方便,便于使用维护;(3)叶片可按使用要求,加工成任意形状,便于互换;(4)搅拌形式可根据原料性质任意改装,使用范围广泛,便于推广使用。三种搅拌釜新型搅拌装置已分别取得国家级专利。

在现代化工业生产中,为了使反应罐能更好的发挥尽它的功效,在搅拌系统的内部结构中,也有了更进一步的研究发展。用fluent软件分别在其他条件不变的情况下改变搅拌反应罐的浆间距和罐浆径比,实验发现,桨间距d,取4.0m4.5m为佳;同时上桨距离液面的最小距离不能小于20m并适当地减小反应罐罐桨径比。通过实验的方法证明,得出的改进方向和措施使搅拌反应罐内的流体更为符合流体动力学,使流体在罐内能充分、自由地流动,不存在任何的流动死角;而且流体的流动方式多以以湍流为主,从而使液体在罐内充分地进行接触和反应,最终使搅拌反应罐内的反应更为完全,从而提高于设备的处理能力和效率。

搅拌装置里的另一个难点就是搅拌罐搅拌轴的设计。搅拌轴承担着传递扭矩,带动搅拌器在关内甚至罐底对物料进行搅拌,所以配料釜搅拌轴的直线度,配料罐搅拌轴与轴承,轴封等相配合的轴颈尺寸公差,形位公差等加工精度,直接影响着整台反应罐搅拌设备的运转精度和寿命。通过搅拌设备的改造实例,针对搅拌轴制造工艺进行了探讨。总结出反应罐搅拌轴的加工工艺要求要点(1)毛坯应当校直;(2)根据材质进行相应的热处理;(3)半精车、精车时要以轴线为基准进行装夹、加工;(4)使用合理的装夹方法装夹工具和搅拌罐辅助工具;(5)根据粗车、半精车、精车的要求,合理安装刀具,并应采用先进的切削方法,如反向走刀切削法;(6)根据轴材,合理选择刀具的材料及刀具几何形状;(7)选用合理的切削用量及冷却润滑液;(8)对填料密封处的轴颈应进行硬化处理。实例的成功改造,证明了其技术措施的切实可行,为今后搅拌设备的设计制作积累了实践经验。

2反应罐轴封技术的发展

反应罐机械密封装置具有功耗小,泄漏率低,密封性能可靠,使用寿命长的特点。反应罐是一种理想的旋转轴密封形式。对固体颗粒的密封结构设计,采用机械密封与填料密封的组合结构。证明了此法是成功的。文献中研究一台立式底搅拌带远红外加热装置的反应罐,此设备的机械密封装置不仅要承受一定的压力和高温,而且因生产过程中有一定的固体颗粒产生,因此必须采取措施尽量减少固体颗粒对机械密封端面的磨损。于是最终采用反应罐固体颗粒密封结构。该结构将反应罐锚式搅拌器轴毂下端加工成锥形凸台,与焊在密封突缘上的一段短筒节形成迷宫密封。这一迷宫密封在机械密封端面之前,这样转动时由于离心力的作用,就使物料中较大的固体颗粒被抛掉。而较小颗粒的物料渗透到机械密封端面也变得更加困难,且此结构加工容易,不会给制,安装带来更多的麻烦。考虑到反应罐内温度较高,故选用外装旋转式机械密封,使旋转的浮动构件能为密封和被密封的流体之间提供更好的热传导作用。在机械密封中,除了动环与静环的接触面是泄漏通道外,还有动环与轴之间,静环与支座之间的间隙也是泄漏通道。因此,必须用密封圈将这些通道堵住,以免沿这些通道发生泄漏。反应罐在动环与轴的间隙处设了一道填料密封。根据反应罐搅拌轴转速,操作压力,操作温度以及物料的化学性质,选定填料的材料为柔性石墨,根据轴的外径和动环的内径尺寸定制成形环。

反应釜配料系统的组成包括:

1.控制部分

分为电子秤容积式计量控制和重力式计量控制两种。

(1)容积式计量控制

控制系统通过改变给料螺旋转速,来调节给料流量,常用:变频器+减速电机,步进电机+步进驱动器+步进控制器,电磁调速电机+电磁调速控制器来实现。

(2)重力式计量控制

反应锅,反应釜,搅拌釜,配料釜,反应罐,搅拌罐,配料罐通过自动灌装机机内物料重量变化,来调节给料流量。是在容积式计量基础上,增加重力称重模块称重仪表来实现。

2.机械部分

反应锅,反应釜,搅拌釜,配料釜,反应罐,搅拌罐,配料罐主要由传动称重传感器、轴封、给料螺旋、翻料机构、称重模块料斗组成。

传动有异步电机、称重仪表及变频电机、步进电机、电磁调速电机、电容调速电机等组成,可根据要求选配。

轴封有骨架油封、铜套密封、机械密封等形式,应根据物料性状设计选配。对粒度很细的微粉,如轴封选配不合适,很容易进入减速机而使齿轮磨损,甚至失效。称重终端用于气力输送给料机的轴封要求更高。输送压力过高的,还需采用背压来防漏气。

翻料机构有十字架式、螺旋式等。

影响自动配料系统工作的因素:

(1)转速

反应锅,反应釜,搅拌釜,配料釜,反应罐,搅拌罐,配料罐转速与给料流量在一定范围内呈线性关系。低于或高于这个范围,线性关系就会变化,影响物料准确添加。而不同物料的合适转速并不一样,即使同一种物料,粒度不同,最佳转速范围也不一样,需要试验来确定。

(2)翻料机构

对于易结拱搭桥的物料,料斗内应配翻料机构以破拱。破拱机构可与螺杆分别设置,也可与螺杆做成一体,主要考虑物料性状和工作转速等因素来选取。

(3)料斗

反应锅,反应釜,搅拌釜,配料釜,反应罐,搅拌罐,配料罐料斗设计应考虑对给料螺杆减小压力,必要时要增设减压机构,以提高给料精度。

(4)出料输送

反应锅,反应釜,搅拌釜,配料釜,反应罐,搅拌罐,配料罐物料出口若接气力输送管道,则要考虑是吸送还是吹送,气力输送压力大小等因素,设计机体、密封及确定有关参数。[[防爆电子秤]1]1以减小气压对给料机准确给料的影响。

(5)添加物与主流量随动

有的主流物料流量变化较大,这时,需要添加物随主流物料变化而变化。可对主流物料增加流量称重模块,将信号传递给称重仪表,由控制器改变螺杆给料量,以使添加物与主流物料配比动态一致。

(6)给料流量

由于粉体物料变化因素多,即使是同一种物料,含水率、粒度、充满系数等不一样,物理性状也发生较大变化。

 

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