发布于2023.11.11
浏览量:182
作者:智子智能
导语：近年来，工业化产品对材料性能的要求不断提高，为满足非标产品的制备要求，反应釜被广泛应用在材料制备、有机合成等领域，在流程工业扮演着重要的角色。
在精益生产模式下，高温高压反应釜作为一种通用性较强的化工设备，通过控制反应条件，高效完成工艺流程下的化学反应，从而制备出高质量产品。该设备不仅在热搅拌混合、提纯、水解、缩聚、浓缩、硫化及烃化等工艺上有着成熟的应用，还在脱水、包覆等反应中发挥着重要作用。 然而，流程工艺各式各样，对设备的结构材质也有着直接影响，如何选择契合工艺的反应釜，是企业在精益生产路上必然会遇到的难题。
一、应用选型
根据工况，对反应釜进行工艺流程和过程参数的优化设计，并着重对以下几点进行考量：
1、资质：厂家需具备生产“高温高压反应釜”的相关资质，并交由第三方特检机构检测，出具报告。
2、压力：根据工艺参数来设计承压范围，选用安全阀或泄爆片进行安全保护。
3、温度：大多数高温反应釜都需要高压力来应对反应介质的高饱和蒸气压，因此我们可采用夹套或盘管热交换的方式，确保反应的稳定性。
4、传动：由于高温高压反应釜主要为搅拌要求，转速相对较慢，可根据压力和介质要求，选用机械密封搅拌和磁力驱动搅拌等方式。
5、材质：考虑到反应介质的特殊性，可选择搪玻璃、钢衬塑、不锈钢及钛等釜体材质。
▲ 表为各类型材质和反应条件的关系
二、关键部件
反应釜主要由釜体、传动、加热/冷却、自动控制及安全防呆等部分组成。其中，加热/冷却和传动为反应釜的核心部分，对反应性能和速率起着关键性影响。
（一）加热/冷却
结合反应类型（吸热/放热反应）和工艺时间进行热交换量模拟计算，并决定反应釜的热交换类型。基于不同的工艺需求，选择相对应的处理方式：
1、工艺中存在加热和冷却两种情况，可考虑双盘管或内外盘管。
2、对于较高的热交换效率需求，可考虑分段进出的方式。
3、反应过程需频繁加热和冷却，可选用双釜冷热交替工作。
4、针对温度均匀性较高的场景，可考虑外置循环加热器。
（二）传动
高温敞开式的反应釜一般采用直联式传动结构，并配置长联轴器，实现更好的散热效果。同时，采用填料和机械密封的轴封方式，防止介质受到污染。
对于有高压或高真空要求的工艺需求，可采用磁性连联器密封，其磁流体密封能有效防止泄漏情况，但磁性联轴器也需有冷却液降温，保证其处于正常的工作温度范围以内。
三、反应釜控制
（一）传动保护
一方面，通过声纹检测来实时监测设备状态，做到预测性维护。另一方面，记录传动轴温升曲线，并将各工艺段的温度参数，保存在配方管理系统当中，建立企业数据库，便于异常预警管理。
（二）工艺辅助
因粘度、密度等参数变化难以被直接检测，我们可通过电流、扭矩及绕组温度曲线，辅助判断物料参数的异常情况。
（三）压力控制
通过饱和蒸气压与升温速度联锁控制，防止冷却器出现“过流”现象，减少材料浪费。针对脱水反应中的高温高压控制，将压力控制在所规定的范围内，提升加热效率。
（四）自动控制系统
常规的加热/冷却需求可直接使用pid或双pid控制调节，但面对相对复杂的工况，则需要使用串级控制算法才能满足工艺需求，以下是常见的应用场景：
1、在温升均匀的情况下，可计算出热交换器的开阀时间或电加热器的输出功率。
2、针对温升率可控的需求，可通过时间温度双闭环控制算法，实现两者的交叉计算。
3、对于温度滞后性较强的情况，通常采用经验值算法。
4、系统可满足多段温度范围的配方曲线控制。
5、为防止冷热冲击、水锤等情况发生，可采用调节阀或电加热进行斜坡控制。
工业创新，材料先行。在流程工业当中，各种材料性能和制备工艺复杂繁多，广东智子将秉持“给机械以生命，给科技以智慧”的理念，提升自动化设备的制备效能，赋能产业高速发展！
