模块四搅拌反应釜

1、模块四模块四 搅拌反应釜搅拌反应釜 搅拌反应釜作用：搅拌反应釜是一种典型搅拌反应釜作用：搅拌反应釜是一种典型 的反应设备，多属于间隙操作设备，其作的反应设备，多属于间隙操作设备，其作 用是通过对参加反应的物料充分搅拌，使用是通过对参加反应的物料充分搅拌，使 物料混合均匀；强化传热效果和相与相间物料混合均匀；强化传热效果和相与相间 传质；使气体在液相中作均匀分散；使固传质；使气体在液相中作均匀分散；使固 体颗粒在液相中均匀悬浮；使互不相容的体颗粒在液相中均匀悬浮；使互不相容的 另一液相均匀悬浮或充分乳化。另一液相均匀悬浮或充分乳化。 搅拌反应釜组成：主要由釜体、传热装置、搅拌反应釜组成：主要由釜

2、体、传热装置、 搅拌装置、传动装置和轴封装置等组成。搅拌装置、传动装置和轴封装置等组成。 项目一项目一 釜体釜体 釜体是一个容器，为物料进行化学反应提釜体是一个容器，为物料进行化学反应提 供反应空间。釜体通常由圆筒形筒体及上、供反应空间。釜体通常由圆筒形筒体及上、 下封头组成，封头一般为椭圆形，为了卸下封头组成，封头一般为椭圆形，为了卸 料方便，下封头也有锥形。料方便，下封头也有锥形。 知识点一知识点一 筒体筒体 筒体一般由钢板卷焊筒体一般由钢板卷焊 而成。根据反应物而成。根据反应物 料性质和反应条件料性质和反应条件 不同，筒体的材料不同，筒体的材料 一般为碳钢、不锈一般为碳钢、不锈 钢、玻璃

3、钢、搪瓷钢、玻璃钢、搪瓷 等。筒体的直径和等。筒体的直径和 高度由生产能力和高度由生产能力和 反应情况决定。反应情况决定。 封头 容器法兰连接 筒体 夹套 耳座 传动装置 图4-1搅拌反应釜的组成 知识点二知识点二 封头封头 釜体的封头一般为椭釜体的封头一般为椭 圆形，上封头为了圆形，上封头为了 拆卸方便，一般采拆卸方便，一般采 用法兰连接，下封用法兰连接，下封 头一般采用焊接方头一般采用焊接方 式连接。上封头有式连接。上封头有 较多的开孔，装有较多的开孔，装有 各种接管、温度计、各种接管、温度计、 视镜、人孔或手孔视镜、人孔或手孔 等。下封头的接管等。下封头的接管 较少。较少。 图4-2椭圆

4、形封头 项目二项目二 传热装置传热装置 搅拌反应釜常用的传热装置是夹套，当夹搅拌反应釜常用的传热装置是夹套，当夹 套传热不能满足要求时，有时同时在釜体套传热不能满足要求时，有时同时在釜体 内部设置蛇管。内部设置蛇管。 知识点一知识点一 夹套夹套 组成：夹套是反应釜最常用的传热装置，整体组成：夹套是反应釜最常用的传热装置，整体 夹套由圆柱形壳体和下封头组成。夹套由圆柱形壳体和下封头组成。 连接方式：夹套与内筒采用法兰连接和焊接两连接方式：夹套与内筒采用法兰连接和焊接两 种连接方式。法兰连接用于操作条件差，需定种连接方式。法兰连接用于操作条件差，需定 期检查和经常清洗夹套的场合。期检查和经常清洗夹

5、套的场合。 换热介质：夹套上设换热介质：夹套上设 有蒸汽、冷却水或其有蒸汽、冷却水或其 他加热、冷却介质的他加热、冷却介质的 进出口。当加热介质进出口。当加热介质 是蒸汽时，进口管靠是蒸汽时，进口管靠 近夹套上端，冷凝液近夹套上端，冷凝液 从底部排出；当加热从底部排出；当加热 （冷却）介质是液体（冷却）介质是液体 时，则进口管应设在时，则进口管应设在 底部，使液体下进上底部，使液体下进上 出，有利于排除气体出，有利于排除气体 和充满液体。和充满液体。 图4-3 夹套 知识点二知识点二 蛇管蛇管 应用：当夹套传热不能满足要求或不宜采用夹应用：当夹套传热不能满足要求或不宜采用夹 套传热时，可采用蛇

6、管传热。套传热时，可采用蛇管传热。 特点：蛇管置于釜内，浸入反应介质中，传热特点：蛇管置于釜内，浸入反应介质中，传热 效果比夹套好，但检修困难。效果比夹套好，但检修困难。 类型：蛇管一般由无缝钢管绕制而成，常用的类型：蛇管一般由无缝钢管绕制而成，常用的 结构形状有圆形螺旋状、平面环形、弹簧同心结构形状有圆形螺旋状、平面环形、弹簧同心 圆组并联形式等圆组并联形式等 。 蛇管 图4-4 蛇管 安装要求：蛇管在筒体内需要固定，当蛇安装要求：蛇管在筒体内需要固定，当蛇 管中心直径较小，圈数较少时，蛇管利用管中心直径较小，圈数较少时，蛇管利用 进出口管固定在釜盖或釜底上；若中心直进出口管固定在釜盖或釜底

7、上；若中心直 径较大，圈数较多重量较大时，则设立固径较大，圈数较多重量较大时，则设立固 定的支架支撑。定的支架支撑。 蛇管的进出口最好设在同一端，一般设在上封蛇管的进出口最好设在同一端，一般设在上封 头，结构简单，装拆方便。头，结构简单，装拆方便。 项目三项目三 搅拌装置搅拌装置 搅拌装置的作用：主要使反应物料充分混搅拌装置的作用：主要使反应物料充分混 合、强化传质和传热效果、促进化学反应。合、强化传质和传热效果、促进化学反应。 搅拌装置的组成：通常包括搅拌器、搅拌搅拌装置的组成：通常包括搅拌器、搅拌 轴、支承结构等。轴、支承结构等。 知识点一知识点一 各种搅拌器各种搅拌器 一、推进式搅拌器一

8、、推进式搅拌器 推进时搅拌器一般推进时搅拌器一般 采用整体铸造的方采用整体铸造的方 法制造，常用材料法制造，常用材料 为铸铁或不锈钢。为铸铁或不锈钢。 桨叶上表面为螺旋桨叶上表面为螺旋 面，叶片数一般为面，叶片数一般为 三个。三个。 图4-5 三叶推进式搅拌器 特点：推进式搅拌器桨叶直径较小，一般特点：推进式搅拌器桨叶直径较小，一般 为筒体内径的为筒体内径的1/3左右，宽度较大。推进式左右，宽度较大。推进式 搅拌器结构简单，工作时液体上下翻腾效搅拌器结构简单，工作时液体上下翻腾效 果好。果好。 应用：主要适用于黏度低、流量大的场合。应用：主要适用于黏度低、流量大的场合。 二、桨式搅拌器二、桨式

9、搅拌器 桨式搅拌器一般由扁钢或角钢加工制成，桨式搅拌器一般由扁钢或角钢加工制成， 也可由合金钢、有色金属等制造。桨式搅也可由合金钢、有色金属等制造。桨式搅 拌器的直径一般为筒体直径的拌器的直径一般为筒体直径的0.35-0.8倍，倍， D/B=4-10，转速较低，当液层较高时，常，转速较低，当液层较高时，常 采用多层桨叶，相邻两层桨叶交错采用多层桨叶，相邻两层桨叶交错90安安 装。装。 1、平直叶桨式搅拌器、平直叶桨式搅拌器 平直叶的叶片与旋转平直叶的叶片与旋转 方向垂直方向垂直 。 图4-6 平直叶桨式搅拌器 2、折叶桨式搅拌器、折叶桨式搅拌器 折叶式的桨叶与旋转折叶式的桨叶与旋转 方向成一倾

10、斜角度方向成一倾斜角度 图4-7 双折叶桨式搅拌器 三、锚式和框式搅拌器三、锚式和框式搅拌器 锚式搅拌器是由垂直锚式搅拌器是由垂直 桨叶和与底封头形状桨叶和与底封头形状 相同的水平桨叶组成。相同的水平桨叶组成。 整个旋转体可铸造而整个旋转体可铸造而 成，也可用扁钢或角成，也可用扁钢或角 钢煨制。钢煨制。 框式搅拌器是在框式搅拌器是在 锚式搅拌器的桨锚式搅拌器的桨 叶上加固横梁即叶上加固横梁即 成为框式搅拌器。成为框式搅拌器。 图图4-8 锚、框式搅拌器锚、框式搅拌器 锚式和框式搅拌器的特点：直径较大，可达锚式和框式搅拌器的特点：直径较大，可达 筒体内径的筒体内径的0.9倍以上，倍以上，D/B=

11、10-14，工作，工作 时能使釜内整个液层形成湍动，优点是减时能使釜内整个液层形成湍动，优点是减 小沉淀或结块。小沉淀或结块。 应用：在反应釜中应用较多应用：在反应釜中应用较多 知识点二知识点二 搅拌轴搅拌轴 搅拌轴的作用：是用来连接减速机和搅拌搅拌轴的作用：是用来连接减速机和搅拌 器而传递动力的构件。器而传递动力的构件。 搅拌轴属于非标准件，需要自行设计，常搅拌轴属于非标准件，需要自行设计，常 用的材料为用的材料为45优质碳素钢。当介质具有优质碳素钢。当介质具有 腐蚀性或不允许铁离子污染时，可采用不腐蚀性或不允许铁离子污染时，可采用不 锈钢或采取防腐措施。锈钢或采取防腐措施。 特点：搅拌轴一

12、般采用圆截面实心轴或空心特点：搅拌轴一般采用圆截面实心轴或空心 轴，结构各不相同。搅拌轴通常依靠减速轴，结构各不相同。搅拌轴通常依靠减速 器箱内的一对轴承支承，支承形式为悬臂器箱内的一对轴承支承，支承形式为悬臂 梁。梁。 图4-9 搅拌轴 项目四项目四 传动装置传动装置 传动装置通常设置在反应釜的顶盖上，采用立式布传动装置通常设置在反应釜的顶盖上，采用立式布 置。反应釜的传动装置包括电动机、减速器、支架、置。反应釜的传动装置包括电动机、减速器、支架、 联轴器等，其作用是将电动机的转速，通过减速器，联轴器等，其作用是将电动机的转速，通过减速器， 调整至工艺要求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅调整至

13、工艺要求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅 拌轴旋转，从而带动搅拌器搅拌。拌轴旋转，从而带动搅拌器搅拌。 知识点一知识点一 电动机电动机 电动机的作用：是提供动电动机的作用：是提供动 力，反应釜的电动机与减力，反应釜的电动机与减 速器大多配套使用，电动速器大多配套使用，电动 机型号根据电动机的功率机型号根据电动机的功率 和工作环境等因素确定。和工作环境等因素确定。 工作环境包括防爆、防护工作环境包括防爆、防护 等级、腐蚀情况等。电动等级、腐蚀情况等。电动 机选用主要是确定系列、机选用主要是确定系列、 功率、转速、安装方式等。功率、转速、安装方式等。 图4-10 电动机 知识点二知识点二 减速器减速

14、器 减速器的作用：是传递运动和改变转动速减速器的作用：是传递运动和改变转动速 度，以满足工艺的要求。度，以满足工艺的要求。 类型：反应釜用减速器常用的有摆线针轮行类型：反应釜用减速器常用的有摆线针轮行 星减速器、齿轮减速器、星减速器、齿轮减速器、V带减速器、圆柱带减速器、圆柱 蜗蜗 杆减速器四种。杆减速器四种。 图4-11 摆线针轮行星减速器 图4-12螺旋锥齿轮减 速器 蜗轮蜗杆减速器 知识点三知识点三 机架机架 机架的作用是支撑传动装置，机架的结构机架的作用是支撑传动装置，机架的结构 形式要考虑安装联轴器、轴封装置以及减形式要考虑安装联轴器、轴封装置以及减 速器的需要，常用的机架结构有单支

15、点机速器的需要，常用的机架结构有单支点机 架和双支点机架两种。架和双支点机架两种。 1、单支点机架、单支点机架 单支点机架用以支承单支点机架用以支承 减速器和搅拌轴，减速器和搅拌轴， 电动机和减速器可作电动机和减速器可作 为一个支点，搅拌轴为一个支点，搅拌轴 的轴径应在的轴径应在30- 160mm范围范围 。 图4-13 单支点机架 2、双支点支架、双支点支架 当减速器中的轴承不当减速器中的轴承不 能承受搅拌轴产生的能承受搅拌轴产生的 轴向力时，机架上的轴向力时，机架上的 两个支点承受全部的两个支点承受全部的 轴向载荷。对于大型轴向载荷。对于大型 设备，或对搅拌密封设备，或对搅拌密封 要要 求

16、较高的场合，一求较高的场合，一 般采用双支点机架。般采用双支点机架。 图4-14 双支点机架 项目五项目五 轴封装置轴封装置 搅拌反应釜的搅拌轴是旋转运动，而顶盖搅拌反应釜的搅拌轴是旋转运动，而顶盖 是固定不动的，这种运动件和静止件之间是固定不动的，这种运动件和静止件之间 的密封称为动密封。对动密封的基本要求的密封称为动密封。对动密封的基本要求 是：结构简单，密封可靠，维修装拆方便，是：结构简单，密封可靠，维修装拆方便， 使用寿命长。搅拌反应釜的密封有填料密使用寿命长。搅拌反应釜的密封有填料密 封和机械密封两种。封和机械密封两种。 知识点一知识点一 填料密封填料密封 的结构及特点的结构及特点

17、填料密封是搅拌反应填料密封是搅拌反应 釜最早采用的转轴密釜最早采用的转轴密 封形式，由填料、填封形式，由填料、填 料箱体、衬套、压盖、料箱体、衬套、压盖、 压紧螺栓、油杯等组压紧螺栓、油杯等组 成。成。 填料箱 填料压盖 螺栓连接 图4-15 填料密封装置 结构简单，易于制造，易磨损，适用于非腐结构简单，易于制造，易磨损，适用于非腐 蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、定期蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、定期 维护的低压、低速搅拌设备。维护的低压、低速搅拌设备。 一、填料一、填料 填料是形成密封的主要元件，其性能的优劣对填料是形成密封的主要元件，其性能的优劣对 密封效果起着关键性作用。密封效果

18、起着关键性作用。 填料的选择：填料的选用要根据介质特性、工填料的选择：填料的选用要根据介质特性、工 艺条件、搅拌轴的轴径及转速等条件决定。艺条件、搅拌轴的轴径及转速等条件决定。 对于低压、无毒、非易燃易爆等介质，可选择对于低压、无毒、非易燃易爆等介质，可选择 石棉绳作填料。石棉绳作填料。 对于压力较高、有毒、易燃易爆的介质，可选对于压力较高、有毒、易燃易爆的介质，可选 择橡胶石棉填料或油浸石墨石棉填料。择橡胶石棉填料或油浸石墨石棉填料。 对于高温高压下的反应釜，密封填料可选用铅、对于高温高压下的反应釜，密封填料可选用铅、 紫铜、铝、蒙乃尔合金、不锈钢等金属材料作紫铜、铝、蒙乃尔合金、不锈钢等金

19、属材料作 填料。填料。 图图4-16 橡胶石棉盘根橡胶石棉盘根 图5-17 油浸石墨石棉盘根 二、填料箱二、填料箱 填料箱的结构形式有带衬填料箱的结构形式有带衬 套及冷却水夹套和不带衬套及冷却水夹套和不带衬 套及冷却水夹套两种。材套及冷却水夹套两种。材 质有铸铁、碳钢、不锈钢质有铸铁、碳钢、不锈钢 三种。填料箱已有标准件，三种。填料箱已有标准件， 标准的制订以标准轴径为标准的制订以标准轴径为 依据，轴径系列有依据，轴径系列有30、 40、50、65、80、 95、110、130八种八种 规格。若操作条件符合要规格。若操作条件符合要 求，可直接选用求，可直接选用 填料填料 填 料填 料 箱箱 衬

20、套衬套 图图4-18 填料箱的结构填料箱的结构 三、衬套三、衬套 衬套的作用如同轴承，衬套与箱体通过螺衬套的作用如同轴承，衬套与箱体通过螺 钉周向固定，衬套上开有油槽和油孔，油钉周向固定，衬套上开有油槽和油孔，油 杯中的油通过油孔润滑填料。衬套的材质杯中的油通过油孔润滑填料。衬套的材质 有金属和非金属两种。金属材质的有球墨有金属和非金属两种。金属材质的有球墨 铸铁、铜或其他合金材料；非金属材质的铸铁、铜或其他合金材料；非金属材质的 有聚四氟乙烯、石墨等有聚四氟乙烯、石墨等 。 四、压盖四、压盖 压盖的作用是盖住填料，压紧螺母拧紧的压盖的作用是盖住填料，压紧螺母拧紧的 同时压紧填料，从而达到密封

21、的目的。压同时压紧填料，从而达到密封的目的。压 盖的内径比轴径稍大，外径比填料室内径盖的内径比轴径稍大，外径比填料室内径 稍小，使轴向活动自如，便于压紧和更换稍小，使轴向活动自如，便于压紧和更换 填料。填料。 知识点二知识点二 机械密封的结构及特点机械密封的结构及特点 用垂直于轴的平面来密封转轴的装置称为机械密封，又叫端用垂直于轴的平面来密封转轴的装置称为机械密封，又叫端 面密封。机械密封装置主要由动环、静环、弹簧加荷装置和面密封。机械密封装置主要由动环、静环、弹簧加荷装置和 辅助密封圈等四部分组成。其中动环、动环密封圈、弹簧、辅助密封圈等四部分组成。其中动环、动环密封圈、弹簧、 及弹簧座随轴

22、一起转动，静环静止不动，机械密封有四个密及弹簧座随轴一起转动，静环静止不动，机械密封有四个密 封点保证密封。动环内有密封圈，保证动环与轴的密封，这封点保证密封。动环内有密封圈，保证动环与轴的密封，这 是一个静密封点；通过弹簧施加的压力，动环压紧于静环上，是一个静密封点；通过弹簧施加的压力，动环压紧于静环上， 使其紧密贴合，形成一个回转密封面，这是一个动密封点，使其紧密贴合，形成一个回转密封面，这是一个动密封点， 又叫端面密封；静环外有一个密封圈，保证静环与静环座的又叫端面密封；静环外有一个密封圈，保证静环与静环座的 密封，这是一个静密封点；静环座与设备连接处应保证密封，密封，这是一个静密封点；

23、静环座与设备连接处应保证密封， 这是一个静密封点。机械密封具有功耗小，泄漏率低、密封这是一个静密封点。机械密封具有功耗小，泄漏率低、密封 性能可靠，使用寿命长等特点。性能可靠，使用寿命长等特点。 一、动环和静环一、动环和静环 动环和静环是机械密封中最动环和静环是机械密封中最 重要的元件。动环内有密封重要的元件。动环内有密封 圈，保证动环与轴的密封，圈，保证动环与轴的密封， 通过弹簧施加的压力动环压通过弹簧施加的压力动环压 紧于静环上，使其紧密贴合紧于静环上，使其紧密贴合 形成一个回转密封面。工作形成一个回转密封面。工作 时，动环和静环产生相对运时，动环和静环产生相对运 动的滑动摩擦，因此，动静动的滑动摩擦，因此，动静 环要选择耐磨性、减摩性和环要选择耐磨性、减摩性和 导热性能好的材料。一般情导热性能好的材料。一般情 况下，动环材料的硬度比静况下，动环材料的硬度