加熱反應釜的工藝設計（電加熱導熱油爐）
1.1 反應釜結構型式的確定
木材工業(yè)用合成樹脂的制造過程對反應狀態(tài)的要求并不很嚴格, 反應物粘度也不高, 因此對反應釜結構、攪拌器型式以及傳熱面布置的適應性較強。早期普遍采用錨式攪拌的搪玻璃反應釜近來隨著反應釜容積的增大, 夾套傳熱、內(nèi)蛇管冷卻、復合式攪拌的不銹鋼反應釜, 以及板殼式內(nèi)置加熱、冷卻器, 推進式攪拌的不銹鋼反應釜也得到廣泛采用。這些結構不一,攪拌型式各異的反應釜均能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品但對于油加熱反應釜來說, 結構型式選擇的要點在于是否適應加熱介質(zhì)導熱油的特性。比如說, 內(nèi)置式板殼加熱器換熱效果好, 且反應釜筒體所承受外壓大為降低如不需減壓脫水, 則不承受外壓, 筒體壁厚可以減小, 耗材少, 造價低, 對于以蒸汽加熱的大型反應釜無疑是有其*性的但用于油加熱反應釜, 加熱器內(nèi)置就有一定的風險, 而且板殼式加熱器的焊接有一定難度, 因此這種結構是不適用的。另外, 熱油溫度較高,材料以不銹鋼為宜。經(jīng)綜合考慮, 我們選用了夾套加熱、內(nèi)置蛇管冷卻、復合式攪拌的結構型式。
如1.1所述, 因油加熱反應釜傳熱系數(shù)相對較低,應盡可能布置較多的傳熱面。在保持容積不變的前提下, 適當減小筒體直徑可以增大傳熱面。
1.2 加熱面與冷卻面的配置
簡單的夾套中, 流體處于自然流動狀態(tài), 傳熱情況不良。為了提高給熱系數(shù), 必須增加流體的擾動, 使流體處于湍流狀態(tài)。常采用的辦法是將夾套做成外蛇管式結構, 在夾套中裝設導流板或擾流噴嘴。在設計的過程中從某化工廠了解到, 在高溫及溫
變較大的情況下, 不銹鋼半圓蛇管與釜壁因溫差應力有焊點開焊的現(xiàn)象, 因此, 我們從加工制造角度和安全性考慮, 采用了導流板結構。
如1.2所述, 熱油的熱容量較大, 因此在布置內(nèi)蛇管冷卻面時, 應適當增大冷卻面。樹脂反應完成后采用外設板式冷卻器進行zui終的冷卻。
1.3 熱負荷的確定
熱負荷的確定應將工藝需熱量及反應釜傳熱面的設計綜合考慮。對間歇式反應釜來說, 工藝需熱量按zui大需熱階段計算, 但這不能作為zui終的熱負荷。熱負荷必須根據(jù)反應釜的傳熱計算得出, 即Q=KF△t,式中:Q=熱負荷W;F換熱面積時m2；傳熱系數(shù)W/（m2*K）；△t 有效溫差K.在設備尺寸確定后, 換熱面積F已固定。要增大換熱量, 就要從提高油溫和增加流速著手使K與△t增大, 以適應工藝的需要。不考慮設備的傳熱設計, 或?qū)挻蛘玫靥岢鰺嶝摵墒遣豢扇〉? 這樣往往造成電加熱導熱油爐容量偏大。
1.4二次油泵的選擇
導熱油加熱反應釜的加熱流程如圖2所示。
二次油泵的流量根據(jù)熱負荷及熱油進出口溫度確定。進出口溫差越小, 傳熱越穩(wěn)定但油泵流量就需增大。對制膠反應釜的傳熱要求而言, 進出口溫差不必太小。
二次油泵的揚程應根據(jù)通過反應釜及相應管路系統(tǒng)的壓降確定。為防止高溫熱油泄漏, 必需注意油泵的密封, 以采用屏蔽泵為宜。
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