大容量反应釜的技术特点与改进

　　近年来，随着国内建筑业、装饰装修和家具业等消费市场的快速增长，我国人造板工业也在蓬勃发展。在人造板生产中占有重要地位的胶粘剂，往往决定着人造板产品的质量和等级，对产品的成本也起着举足轻重的作用，随着企业人造板产量的扩大，胶粘剂的需求量随之上升，其质量与生产成本已经成为直接影响人造板产品市场竞争力和生产厂商利润的重要因素。为了降低成本，减少胶粘剂生产中的不稳定因素，在其生产中使用大容量反应釜越来越普遍。
　　
　　从20世纪80年代末期至90年代中期，随着国外先进的人造板材生产技术和生产设备的大量引进，大容量板式反应釜也随之进入国内，这对我国胶粘剂的生产设备，特别是大容量反应釜的发展起到了较好的借鉴作用。
　　
　　1大容量板式反应釜的技术特点
　　
　　与传统的夹套式反应釜相比，大容量板式反应釜具有以下特点：
　　
　　1.1生产能力大
　　
　　大容量反应釜以单层釜壁取代了传统的夹套式釜壁，使反应容器不承受或只承受较小的外压，因而摆脱了传统的外压容器由于容积增加而带来的釜壁过厚、传热不良等因素的限制，使得反应釜的容积量可达到30m3，甚至更大，这大大提高了单釜生产能力。
　　
　　1.2传热系数高
　　
　　反应介质的加热和冷却均采用内置板式换热器，传热系数比传统的盘管式换热器高40%，而且板式换热器结构较紧凑，有利于在容积较大的反应釜内布置充足的加热和冷却面积，使树脂的合成反应过程进行得更加均匀、稳定。
　　
　　1.3易于维修
　　
　　由于内置板式换热器是可拆卸的，因此易于清洗和维修，有利于减少操作故障，提高生产的稳定性。
　　
　　综上所述，大容量板式换热反应釜具有生产能力大、传热效果好、易于维修特点，应用于生产实践中可以减少设备台数，节约厂房投资，减少操作人员，降低生产成本。因此，大容量板式反应釜愈来愈广泛地被应用于人造板胶粘剂的生产中。同时在生产使用过程中用户也发现许多不足与缺陷，我公司对其进行了一系列的改进。
　　
　　2我公司对大容量板式反应釜的技术改进
　　
　　在近年来的生产实践中，我们发现大容量板式反应釜也存在着承压较小、焊点多且板内换热介质流速不均等问题，对此，我们在技术上做了进一步改进。
　　
　　2.1在板式换热器内利用不锈钢加强筋代替支撑块，使得换热器承压能力提高0.1～0.2Mpa,且由于加强筋的分隔对换热介质进行了强制导流，从而提高了板内换热介质平均流速，增大了换热介质与物料温差，提高了换热效率，即较小的换热面积也能满足工艺要求。
　　
　　2.2通过对板式换热器的改进，使焊点减少50%以上，换热器更平整光滑，不易挂胶，减少了生产隐患。
　　
　　2.3工艺过程对搅拌的要求是选型的关键。一般板式反应釜的搅拌器多选用推进式，我们通过分析比较认为：对于固体悬浮型胶料溶解的过程而言，必须让固体颗粒均匀悬浮于液体之中，需控制的主要因素是总体循环流量。固体悬浮操作情况复杂，当固液比重差大、固体颗粒沉降速度大时，采用推进式搅拌器会把固体颗粒推向釜底，极易沉积。而应用开启式涡轮搅拌器则可以使固体颗粒悬浮起来，均匀地分布于反应液中，从而使树脂的缩聚反应进行得更平稳、更彻底。
　　
　　2.4放料口由原来的接管法兰式改为单法兰式，取消了接管，缩短了放料阀与釜底的距离，使尿素不易在放料口堆积，减少了维修频率。
　　
　　3我公司研制的几种新式结构大型反应釜
　　
　　经过技术上的不断研究和创新，我们针对脲醛树脂的生产特点，研制出了三种不同换热方式的反应釜。
　　
　　3.1冷却器、加热器均为板式结构的反应釜
　　
　　3.1.1该种反应釜经过改进老式板式换热装置，在换热器内采用加强筋替代支撑块，使得冷却水形成强制定向导流，提高了换热效率，同时减少了焊点，加大了承压，减少了挂胶形象。
　　
　　3.1.2在三圈换热板下面采用六块支撑板支撑，同时支撑板可兼作挡板，加强搅拌效果。
　　
　　3.2冷却器为板式、加热器为管式结构的反应釜
　　
　　3.2.1由于脲醛树脂的缩聚反应为放热反应，在全部反应过程中需要的加热时间较短，冷却时间较长，故加热换热器可以采用管式换热器，热源为蒸汽，流动性好，不影响传热，且承压较高。而冷却采用板式换热器，换热面积大，传热速度快，热效率高。采用加强筋焊接，不易泄漏和挂胶。
　　
　　3.2.3此种反应釜(以20ｍ3为例)管式换热器加热面积达16.5m2，板式冷却器冷却面积达43.8m2，符合低醛胶生产的要求。
　　
　　3.3新型管板式换热器的反应釜
　　
　　对板式换热器而言，当换热板的层数太多时，采用推进式或涡轮式搅拌器会增大反应釜内物料流动的阻力，使换热板的内外层物料不利于混合。而我公司研制的新式管板式反应釜采用换热管按照板式结构排列，管与管并列，且管与管之间留有一定的间隙，在保证换热效果的同时，更有利于物料的流动(管与管、层与层之间的互动)，从而使搅拌更均匀，效果更好，搅拌功率更低，这是板式换热器所不具备的。这种新型管板式反应釜兼备管式和板式换热器的优点，具有耐压高、焊接部位少、冷却效率高、不易挂胶等特点。目前已申报专利，专利申请号为03233766.3。
　　
　　现以20m3反应釜为例，在相同的换热面积下(48m2)三种换热结构用于生产浓度为50%脲醛胶时对比参数表：
　　
　　板式换热器
　　
　　盘管式换热器
　　
　　管板式换热器
　　
　　传热系数K｛W/(m2·k)｝
　　
　　665
　　
　　470
　　
　　690
　　
　　设计压力
　　
　　～0.4Mpa
　　
　　～0.6Mpa
　　
　　～0.7Mpa
　　
　　焊点数量
　　
　　～11000
　　
　　～58
　　
　　～125
　　
　　重量(kg)
　　
　　～1380
　　
　　～926
　　
　　～890
　　
　　冷却时间(h)
　　
　　～1.8
　　
　　～2.4
　　
　　～1.65
　　
　　换热器体积(m)
　　
　　～0.3
　　
　　～0.5
　　
　　～0.27
　　
　　每班总能耗(kw/h)(度)
　　
　　～116
　　
　　～132
　　
　　～110
　　
　　?以上不含冷却水塔能耗。
　　
　　从上表可以看出：
　　
　　A、管板式换热效率大于两种老式反应釜的换热效率；
　　
　　B、管板式承受的压力大大大于板式热器的承压；
　　
　　C、管板式的焊点只有板式换热器的1%，接近于盘管式换热器；
　　
　　D、管板式换热器采用ф25×2.5的不锈钢管，介质与胶液的热交换更完善。
　　
　　同时可见，以每年生产300天，每天两班计算，每台20m3管板式反应釜比盘管式反应釜共节能：
　　
　　300天×2班×22kw/h=13200(kw/h)
　　
　　每台管板式反应釜比板式反应釜共节能：
　　
　　300天×2班×6kw/h=3600(kw/h)
　　
　　*使用管板式换热器，可减少反应釜的单釜生产时间，同时节省人工工资，能耗降低的同时最终降低产品成本，使用户受益。
　　
　　以上情况通过实际用户使用，确以达到了预期效果。