搪瓷反應(yīng)罐概述

搪瓷反應(yīng)罐常用于石油化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥等行業(yè)，用以完成磺化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程，以及有機(jī)染料和中間體的許多其它工藝過程的反應(yīng)設(shè)備。低壓反應(yīng)釜，一般是指1.6MPa以下的反應(yīng)釜。由于工藝條件和介質(zhì)的不同，反應(yīng)釜的材料選擇及結(jié)構(gòu)也不盡相同，但基本組成是相同的，它包括傳動(dòng)裝置、傳熱和攪拌裝置、釜體(上蓋、筒體、釜底)、工藝接管等。設(shè)備的外觀尺寸，一般取反應(yīng)釜有效高度Hgz/反應(yīng)釜內(nèi)徑Di=1.0~1.2，如果Hgz/Di>1.5，則需增設(shè)槳葉數(shù)。槳葉直徑di通常取1/3/Di，上、下槳葉的間距應(yīng)略大于槳徑。在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上設(shè)置必要的傳熱和攪拌裝置是為了強(qiáng)化反應(yīng)過程。反應(yīng)釜體普遍采用鋼制(或襯里)、鑄鐵或搪玻璃。

反應(yīng)釜所用的材料、攪拌裝置、加熱方法、軸封結(jié)構(gòu)、容積大小、溫度、壓力等各有異同、種類很多，它們的基本特點(diǎn)分述如下:一、結(jié)構(gòu)

反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)基本相同，除有反應(yīng)釜體外，還有傳動(dòng)裝置、攪拌和加熱(或冷卻)裝置等，可改善傳熱條件，使反應(yīng)溫度控制得比較均勻，并不強(qiáng)化傳質(zhì)過程。

二、操作壓力

反應(yīng)釜操作壓力較高。釜內(nèi)的壓力是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生或由溫度升高而形成，壓力波動(dòng)較大，有時(shí)操作不穩(wěn)定，突然的壓力升高可能超過正常壓力的幾倍，因此，大部分反應(yīng)釜屬于受壓容器。

三、操作溫度

反應(yīng)釜操作溫度較高，通常化學(xué)反應(yīng)需要在一定的溫度條件下才能進(jìn)行，所以反應(yīng)釜既承受壓力又承受溫度。獲得高溫的方法通常有以下幾種:

1、水加溫

要求溫度不高時(shí)可采用，其加熱系統(tǒng)有敞開式和密閉式兩種。敞開式較簡單，它由循環(huán)泵、水槽、管道及控制閥門的調(diào)節(jié)器所組成，當(dāng)采用高壓水時(shí)，設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度要求高，反應(yīng)釜外表面焊上蛇管，蛇管與釜壁有間隙，使熱阻增加，傳熱效果降低。

2、蒸汽加熱

加熱溫度在100℃以下時(shí)，可用一個(gè)大氣壓以下的蒸汽來加熱;100~180℃范圍內(nèi)，用飽和蒸汽;當(dāng)溫度更高時(shí)，可采用高壓過熱蒸汽。

3、用其它介質(zhì)加熱

若工藝要求必須在高溫下操作或欲避免采用高壓的加熱系統(tǒng)時(shí)，可用其它介質(zhì)來代替水和蒸汽，如礦物油(275~300℃)、聯(lián)苯醚混合劑(沸點(diǎn)258℃)、熔鹽(140~540℃)、液態(tài)鉛(熔點(diǎn)327℃)等。

4、電加熱

將電阻絲纏繞在反應(yīng)釜筒體的絕緣層上，或安裝在離反應(yīng)釜若干距離的特設(shè)絕緣體上，因此，在電阻絲與反應(yīng)釜體之間形成了不大的空間間隙。

前三種方法獲得高溫均需在釜體上增設(shè)夾套，由于溫度變化的幅度大，使釜的夾套及殼體承受溫度變化而產(chǎn)生溫差壓力。采用電加熱時(shí)，設(shè)備較輕便簡單，溫度較易調(diào)節(jié)，而且不用泵、爐子、煙囪等設(shè)施，開動(dòng)也非常簡單，危險(xiǎn)性不高，成本費(fèi)用較低，但操作費(fèi)用較其它加熱方法高，熱效率在85%以下，因此適用于加熱溫度在400℃以下和電能價(jià)格較低的地方。

四、攪拌結(jié)構(gòu)

在反應(yīng)釜中通常要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，為保證反應(yīng)能均勻而較快的進(jìn)行，提高效率，通常在反應(yīng)釜中裝有相應(yīng)的攪拌裝置，于是便帶來傳動(dòng)軸的動(dòng)密封及防止泄漏的問題。

五、反應(yīng)釜的工作

反應(yīng)釜多屬間隙操作，有時(shí)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，每批出料后都需進(jìn)行清洗;釜頂裝有快開人孔及手孔，便于取樣、測體積、觀察反應(yīng)情況和進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部檢修。

化工生產(chǎn)對反應(yīng)釜的要求和發(fā)展趨勢

1、大容積化，這是增加產(chǎn)量、減少批量生產(chǎn)之間的質(zhì)量誤差、降低產(chǎn)品成本的有效途徑和發(fā)展趨勢。染料生產(chǎn)用反應(yīng)釜國內(nèi)多為6000L以下，其它行業(yè)有的達(dá)30m³;國外在染料行業(yè)有20000~40000L，而其它行業(yè)可達(dá)120 m³。

2、反應(yīng)釜的攪拌器，已由單一攪拌器發(fā)展到用雙攪拌器或外加泵強(qiáng)制循環(huán)。國外，除了裝有攪拌器外，尚使釜體沿水平線旋轉(zhuǎn)，從而提高反應(yīng)速度。

3、以生產(chǎn)自動(dòng)化和連續(xù)化代替笨重的間隙手工操作，如采用程序控制，既可保證穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加收益，減輕體力勞動(dòng)，又可消除對環(huán)境的污染。

4、合理地利用熱能，選擇最佳的工藝操作條件，加強(qiáng)保溫措施，提高傳熱效率，使熱損失降至最低限度，余熱或反應(yīng)后產(chǎn)生的熱能充分地綜合利用。熱管技術(shù)的應(yīng)用，將是今后發(fā)展的方向。

搪瓷罐是將含硅量高的瓷釉噴涂到低碳鋼胎表面，經(jīng)900 oC左右的高溫焙燒，使瓷釉密著于金屬鋼胎表面而形成，由于這兩種材料的機(jī)械性能和物理性能各不相同， 因此搪瓷罐的破損原因也多樣，一般有以下幾種原因:

(一) 機(jī)械損壞

搪瓷抗沖擊力非常差，任何金屬、硬物對其進(jìn)行撞擊均會(huì)導(dǎo)致搪瓷破損。因此搪瓷罐使用過程中嚴(yán)防任何金屬、硬物掉進(jìn)罐內(nèi)，如遇堵料，必須用塑料棒疏通，檢修時(shí)蓋好鍋蓋，嚴(yán)防焊渣熔化瓷面出現(xiàn)小坑或爆瓷。復(fù)制和轉(zhuǎn)載請注明出處:美嘉華新浪博客

(二) 熱應(yīng)力損壞

搪瓷罐經(jīng)900℃高溫焙燒，冷卻后搪瓷與鋼板粘結(jié)在一起。由于搪瓷的線膨脹系數(shù)和延伸率小于鋼板，因此冷卻后搪玻璃的變形量小于鋼板的變形量，搪瓷受到鋼板的約束產(chǎn)生壓應(yīng)力。搪瓷罐制成后，其搪玻璃即存在預(yù)壓縮應(yīng)力，而鋼板則存在預(yù)拉伸應(yīng)力。由于預(yù)應(yīng)力與線膨脹系數(shù)和延伸率相關(guān)，線膨脹系數(shù)和延伸率與溫度又密切相關(guān)，因此搪瓷罐的工作溫度對搪瓷罐的使用影響很大。如果因溫度變化大而使搪瓷產(chǎn)生的應(yīng)力超過其使用應(yīng)力，搪瓷將被破壞。因此搪瓷罐搪瓷層遇冷、熱急變，極易爆瓷。因此搪瓷罐有耐溫限制:溫度 200℃，耐溫急變:冷沖擊<1IO~C，熱沖擊<120℃。投料時(shí)物料溫度與罐體溫差太大以及升溫時(shí)蒸汽過猛、降溫太急也能導(dǎo)致爆瓷。因此搪瓷罐在使用中升、降溫要緩慢、均勻，分級冷卻。

(三)加工應(yīng)力損壞

在罐體加工過程中，由于卷筒、沖壓、焊接產(chǎn)生大量的內(nèi)應(yīng)力，這些應(yīng)力在搪瓷前應(yīng)徹底消除，如消除不徹底會(huì)導(dǎo)致搪瓷爆瓷。這種損壞往往發(fā)生在投入使用后的頭三個(gè)月。所以對胚體進(jìn)行熱處理或時(shí)效處理能防止爆瓷。復(fù)制和轉(zhuǎn)載請注明出處:美嘉華新浪博客

(四)靜電穿刺

搪瓷罐內(nèi)攪拌帶有懸浮物的液體，懸浮物與搪瓷強(qiáng)烈的磨擦，同時(shí)懸浮物自身也產(chǎn)生磨擦，這樣就產(chǎn)生大量的靜電荷，高的靜電荷對搪瓷產(chǎn)生強(qiáng)烈的穿刺作用，從而導(dǎo)致搪瓷點(diǎn)蝕，因此攪拌轉(zhuǎn)速不宜太快。

(五)析氫腐蝕

搪瓷罐的夾套在使用一段時(shí)間后會(huì)結(jié)垢和生銹，如果使用酸性除垢劑清除污垢或夾套中的冷卻液偏酸性，都會(huì)導(dǎo)致金屬發(fā)生析氫腐蝕(Fe+2HCI=FeC12+H2O一部分H原子擴(kuò)散到金屬內(nèi)空穴，結(jié)合成}b，這些H:由于搪瓷的致密性而不能再向外擴(kuò)散，因此當(dāng)Hz聚積到一定的程度，形成定的動(dòng)力時(shí)，搪瓷就會(huì)發(fā)生破裂。

因此清洗結(jié)垢采用酸洗時(shí)，必須加緩沖劑，如果搪瓷罐的價(jià)值較高或者不容易更換甚至出現(xiàn)腐蝕性穿孔的話，必須采用腐蝕率低的高品質(zhì)清洗劑，避免清洗操作不當(dāng)帶來的嚴(yán)重后果，比如"福世泰克"清洗劑等就可以實(shí)現(xiàn)極低腐蝕下的水垢清洗。復(fù)制和轉(zhuǎn)載請注明出處:美嘉華新浪博客

(六)基體材料不合格

為了降低成本，有些廠家胚體采用Q235鋼代用，直接導(dǎo)致鋼材中的碳、硫在搪燒過程氣化，使搪瓷層與基體間、搪瓷層內(nèi)部形成大量氣泡，導(dǎo)致搪瓷結(jié)合強(qiáng)度降低。搪瓷層遇冷熱急變，極易爆瓷。所以搪瓷罐選用含碳、硫低的鋼材做胚體能防止爆瓷。

(七)搪燒質(zhì)量欠佳

有些搪瓷罐生產(chǎn)廠家生產(chǎn)環(huán)境簡陋、除銹防塵達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，致使底釉與基體結(jié)合不好。有的減少搪燒遍數(shù)，增加每層厚度，使內(nèi)因力過大，影響搪瓷罐使用壽命。因此嚴(yán)格按制造規(guī)程制造才能保證搪瓷罐的質(zhì)量。

搪瓷罐大面積搪瓷損壞，需將設(shè)備送制造廠重新搪瓷，費(fèi)用約是新購置的1/4。損壞面積不大的可在現(xiàn)場進(jìn)行局部修補(bǔ)。采用現(xiàn)場快速修復(fù)，不用拆設(shè)備，只需打開人孔即可修復(fù)，修復(fù)后24小時(shí)即可投入使用?，F(xiàn)場修補(bǔ)劑有環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯樹脂、高性能搪瓷修補(bǔ)劑等。下面介紹的是高分子復(fù)合材料搪瓷修補(bǔ)劑修復(fù)搪瓷罐的方法。

(一)高性能搪瓷現(xiàn)場修補(bǔ)劑

高分子復(fù)合材料搪瓷現(xiàn)場修補(bǔ)劑是由高分子聚合物、合金鋼粉末或耐磨陶瓷粉末為基材并配以固化劑的雙組份復(fù)合材料。與普通樹脂型的修補(bǔ)劑相比，高分子復(fù)合材料依靠自身更為細(xì)密的高分子結(jié)構(gòu)，使得材料自身具有更強(qiáng)的粘接力和優(yōu)異的耐腐蝕、抗腐蝕性能，高分子甚至能夠滲透到金屬里面，形成更為緊密的高分子復(fù)合材料保護(hù)層。

(二)修復(fù)工藝過程

表面清洗→除銹→無水酒精清洗→涂底層修補(bǔ)劑→涂面層修補(bǔ)劑→固化→使用。