树脂生产中反应釜的放大设计

1、树脂生产中反应釜的放大设计资讯发布时间：2006-2-20 摘要 : 介绍了树脂生产中反应釜放大设计的思路和具体方法。 关键词 : 涂料 ; 树脂 ; 反应釜 ; 传热面积 ; 搅拌器 0 引言 随着建筑业、汽车业、船舶业等行业的不断发展 , 涂料行业也得以迅速发展。在一大批新兴涂料企业崛起的同时 , 不少名牌涂料企业为了扩大业务范围 , 增加市场份额 , 巩固自身的市场竞争力 , 也在不断地引进新技术 , 扩大生产规模。反应釜是涂料行业树脂生产中的核心设备 , 涂料生产规模的扩大与反应釜的放大设计密不可分 , 其设计的好坏直接影响到产品的质量、产量、能耗等。本文通过对 “ 某公司 10 00

2、0 t/a 氟涂料产业化工程 ” 树脂反应釜放大设计的阐述 , 使大家对反应釜放大设计的主要原则和步骤有一定的了解。 反应釜放大设计的基本步骤如下 : 确定规格及台数确定传热方式计算传热面积确定搅拌器型式计算搅拌功率 1 规格和台数的确定 反应釜放大设计中首先根据工厂现有反应釜规格为 1 . 5 m 3 , 考虑到放大风险性、设备投资等因素 , 首先确定将反应釜的规格放大到 4 . 5 m 3 。 根据工艺控制指标 , 聚合反应时间约为 20 h, 加上辅助过程 , 出一釜料的周期约为 25 h 。年工作时间按 6 000 h 计算 , 则每台聚合反应釜全年生产批次为 6 000 25 =24

3、0 。按装料系数 0 . 8 、物料密度约为 1 000 kg/ m 3 考虑 , 一台釜全年处理量约为 864 t (4 . 5 1 0 . 8 240 = 864) 。根据扩大后的生产规模 , 聚合釜年处理量为 2982 t, 则所需台数为 2 982 864 3 . 45 。因此本设计确定聚合釜的台数为 4 台。 2 传热方式及传热面积的确定 按 4 . 5 m 3 反应釜规格计算夹套最大换热面积约为 10 m 2 。 初步估算 , 根据现有 1 . 5 m 3 反应釜的规格 , 其夹套换热面积约为 4 . 5 m 2 , 设备放大后 , K 值、 t 基本不变 , 热量约为原来的 3

4、倍 , 则所需夹套换热面积同样应为原来的 3 倍 , 即 4 . 5 3 =13 . 5 m 2 。由此可见 , 反应釜放大到 4 . 5 m 3 后 , 仅靠夹套面积无法满足传热要求 , 需设内盘管。为方便冷、热水切换的自动控制 , 设计中采用内盘管冷却、夹套加热的传热方式。 盘管换热面积核算如下 : 根据厂方提供的数据及物料平衡图等 , 计算出反应热 Q 3 . 27 10 5 kJ/ h 。已知反应釜反应温度为 70 , 取循环冷却水上水、回水温度分别为 30 和 35 , 则 : t = (70-30)-(70-35)/1n (70-30)/(70 -35) 37 . 44 根据公式

5、Q = K F t , 盘管冷却取经验值 K 2 . 09 10 3 kJ/ (m 2 h ), 则 : F = Q/ ( K t ) =3 . 27 10 5 / (2 . 09 10 3 37 . 44) 4 . 16 m 2 考虑 20 % 的富裕量 , 确定盘管换热面积为 5 m 2 。夹套换热面积核算如下 : 按工艺要求 , 设反应釜内物料在 1 . 5h 内由 20 升温至 70 。根据物料平衡图及各种物料的物性参数 , 计算出升温所需热量 Q 1 . 67 10 5 kJ/ h 。取热水上水、回水温度分别为 95 和 90 ; 夹套热水加热取 K 628 . 02 kJ/ (m

6、2 h ), 则 : t = (95-20)-(90-70)/1n (95-20)/(90 -70) 41 . 6 F = Q/ ( K t ) =1 . 67 10 5 / (628 . 02 41 . 6) 6 . 4 m 2 考虑 20 % 的富裕量 , 夹套所需换热面积约为 7 . 7 m 2 , 可见 4 . 5 m 3 反应釜夹套面积可满足加热的需要。 3 搅拌器型式及搅拌功率的确定 反应釜搅拌器常见的有推进式、桨式、涡轮式、框 式或锚式、锣带式等 , 不同的操作类别应选用不同的搅拌器型式 , 详见表 1 。 表 1 不同操作选用的不同搅拌器 工厂原有反应釜采用框式搅拌 , 该类搅拌形式消耗功率较大 , 通常用于高黏度液体的搅拌。根据该工程的工艺特点 , 反应过程中存在气体分散和气体吸收的过程 , 且物料黏度不大 , 这类操作要求搅拌器的容积循环和剪切作用都好。因此设计中将反应釜的搅拌器型式改为圆盘弯叶涡轮式 , 其搅拌功率 N 的计算如表 2 所示。4 结语 根据以上阐述 , 树脂生产中反应釜放大设计的 关键主要在于反应釜规格