焊接连接:设备机构简单、造价低、密封性能好、但不利于设备安装与检修,为此常在釜体上封头上开设入孔。
封头连接选择依据:一般来说,对于搅拌釜反应器,若反应器直径较大,对密封要求较高,应采用焊接连接。若结构较小,内部结构比较复杂,对安装和检修要求较明确时可采用法兰连接。
本工艺由于反应器直径较大,对密封要求较高,所以采用焊接连接。[22]
图5.6焊接与法兰连接图
5.1.7夹套的直径和高度
夹套是外部传热构建,它是一个薄壁筒体,多数还带一个底封头,套在搅拌反应器低筒体和封头底外部,夹套壁和筒体壁构成一个可供介质流动低空间。
夹套与筒体低连接方式有两种,一种是可拆式夹套,用于需要检查筒体外部表面以及更换夹套的情况,或是由于夹套,筒体材料不同不能相焊的场合。另一种是不可拆卸的夹套,如焊接式和铆接式。
对有传热要求的反应釜可设置内冷管和夹套,最常见的是采用夹套式传热结构。
本设计采用夹套和内冷管两种撤热方式,夹套的尺寸通常根据工艺和安装的要求而定,夹套的内经D1与釜体内经D0有关,有如下关系[23]
表5.7 夹套内径与聚合釜内径关系
D0(mm) 500~600 700~1800 2000~3000 >3000
D1(mm) D0+50 D0+100 D0+200 D0+250
所以:夹套内径D1=5500+250=5750mm=5.75m
夹套高度H1主要决定于传热面积下的要求,一般不低于料液高度,以保证充分传热,同时夹套上端离开筒体法兰应有150~200mm距离,以便上紧和拆卸筒体法兰的螺栓。
5.1.8聚合釜搅拌器的设计与选型
搅拌器有桨叶和轴所组成。由于搅拌任务的不同,桨叶要设计成不同的形式,主要有推进式、桨式、涡轮式等搅拌器。搅拌器搅拌可以提高化学反应密切相关的传热和传质速度。从聚合体系物料的相态来分,可分为均相的和非均相两类,前者如本体聚合和溶液聚合,后者如悬浮聚合和乳液聚合,以及一些有固话催化剂存在的聚合体系。均相体系对搅拌的主要要求是使物料搅动,以提高传热和传质速度,并使物料混合均匀。非均相体系除了上述要求外,还要求分散相在连续相中能够保持稳定的均匀分布。桨式搅拌的结构简单,搅拌器的运转速度在20~80转/分范围内,对搅拌带有固体颗粒的液体很有效果。斜桨是桨叶于旋转方向成一定倾斜角度,平桨则是桨叶与旋转方向垂直。平桨主要使物料产生斜线方向的流动,如搅拌挡板后可产生轴向的搅拌效果。斜桨于平桨相比轴向分流略多。即斜桨造成轴向流动,平桨造成径向流动,一般实际情况介于两者之间,而以一种情况为主。
悬浮聚合过程对搅拌的要求有两个方面:首先,由于搅拌剪切的作用,使单体以一定的粒度分布分散在水相中。其次,使分散的液滴以至固体颗粒能够完全悬浮在水相中。搅拌作用是分散和悬浮的源动力。
近年来,国内一些引进可发性聚苯乙烯悬浮聚合反应器,几乎也是都是用双叶三叶后掠式叶轮。[24]
图5.7 左、右面推进式搅拌器
图5.8 平桨式搅拌器
图5.9 涡轮式搅拌器
表5.8 搅拌器的特点与关系
操作类型 控制因素 适用搅拌器类型 D0/D2 H2/D0 层数及位置
调和 容积循环速率 推进式 3~4
不限 单层或多层 年产20万吨可发性聚苯乙烯聚合工段工艺设计(26):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_1168.html