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
木材工業用合成樹脂的制造過程對反應狀態的要求并不很嚴格, 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、內蛇管冷卻、復合式攪拌的不銹鋼反應釜, 以及板殼式內置加熱、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出合格的產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導熱油的特性。比如說, 內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。經綜合考慮, 我們選用了夾套加熱、內置蛇管冷卻、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, 傳熱情況不良。為了提高給熱系數, 必須增加流體的擾動, 使流體處于湍流狀態。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, 或寬打窄用地提出熱負荷是不可取的, 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熱負荷及熱油進出口溫度確定。進出口溫差越小, 傳熱越穩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通過反應釜及相應管路系統的壓降確定。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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