目前，在(zai)國(guo)內外石油(you)、化工(gong)、醫藥等(deng)行業產(chan)品生(sheng)產(chan)裝置中，反應(ying)釜(fu)是(shi)廣(guang)泛應(ying)用(yong)的關鍵設(she)備之一(yi)，擔負著提供化學反應(ying)場所的重要(yao)作(zuo)用(yong)。在(zai)很(hen)多工(gong)況(kuang)下，反應(ying)介質(zhi)(zhi)具(ju)有毒(du)性(xing)和腐蝕性(xing)等(deng)特點，一(yi)旦泄漏，不但會影響產(chan)品質(zhi)(zhi)量，還會對操作(zuo)人員和環(huan)境造(zao)成很(hen)大的危害。因(yin)此(ci)，在(zai)確保其(qi)使用(yong)安全的前提下，如(ru)何合理設(she)計、制造(zao)反應(ying)釜(fu)具(ju)有非(fei)常重要(yao)的現實意義。筆(bi)者以(yi)某(mou)公(gong)司承制的鉑溶解反應(ying)釜(fu)為(wei)例，介紹同一(yi)臺反應(ying)釜(fu)中成功應(ying)用(yong)襯搪瓷與襯鉭工(gong)藝(yi)的情況(kuang)。

１　反應釜簡介

（１）分類

　根據(ju)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)的制造(zao)結構可(ke)分(fen)為開式(shi)(shi)平蓋式(shi)(shi)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)、開式(shi)(shi)對焊法蘭式(shi)(shi)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)和閉式(shi)(shi)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)３大類。根據(ju)材質和用途又可(ke)分(fen)為不銹鋼反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)、搪(tang)玻(bo)璃反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)、磁(ci)力攪拌反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)、不飽和聚酯樹(shu)脂全套設備、蒸汽反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)、小型試驗用高壓釜(fu)(fu)和雙玻(bo)璃反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)等。

（２）結構形式

　反應釜(fu)一般(ban)由釜(fu)體(ti)(ti)、釜(fu)蓋、夾套、攪拌(ban)器、傳(chuan)(chuan)動裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、軸(zhou)封(feng)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)及支(zhi)(zhi)承等組成。攪拌(ban)形(xing)式(shi)(shi)又分(fen)(fen)為錨式(shi)(shi)、槳(jiang)式(shi)(shi)、渦(wo)輪式(shi)(shi)、推進(jin)式(shi)(shi)或框式(shi)(shi)等，用(yong)戶可根據(ju)介質黏度(du)、流體(ti)(ti)流動狀態、攪拌(ban)特(te)點等需求進(jin)行合理選型。傳(chuan)(chuan)動裝(zhuang)置(zhi)(zhi)一般(ban)由電動機(ji)、減速裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、聯(lian)軸(zhou)節(jie)及攪拌(ban)軸(zhou)４部分(fen)(fen)組成。此外(wai)，影響設備性能好(hao)壞的一個重要(yao)組成部分(fen)(fen)就是(shi)軸(zhou)封(feng)。目前，軸(zhou)封(feng)主要(yao)以常用(yong)的填料(liao)密(mi)(mi)封(feng)、機(ji)械密(mi)(mi)封(feng)、迷宮密(mi)(mi)封(feng)、浮動環密(mi)(mi)封(feng)等為主。反應釜(fu)可配(pei)置(zhi)(zhi)的傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)元(yuan)件(jian)有夾套、內(nei)構件(jian)（如內(nei)盤(pan)管）和(he)攪拌(ban)器本(ben)身３種。加(jia)(jia)熱(re)(re)方式(shi)(shi)有電加(jia)(jia)熱(re)(re)、熱(re)(re)水加(jia)(jia)熱(re)(re)、導熱(re)(re)油(you)循環加(jia)(jia)熱(re)(re)、遠紅外(wai)加(jia)(jia)熱(re)(re)以及外(wai)（內(nei)）盤(pan)管加(jia)(jia)熱(re)(re)等。支(zhi)(zhi)座主要(yao)有支(zhi)(zhi)承式(shi)(shi)支(zhi)(zhi)座或者耳式(shi)(shi)支(zhi)(zhi)座等。

（３）工作原理

　在進(jin)(jin)行化學(xue)反應(ying)之前，先將(jiang)反應(ying)物按(an)照(zhao)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)比例混合，然(ran)后與(yu)催(cui)化劑(ji)一(yi)同投(tou)入反應(ying)釜(fu)(fu)內(nei)，在反應(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)夾套中加(jia)入一(yi)定(ding)量(liang)的(de)(de)(de)熱(re)載體加(jia)熱(re)提高(gao)釜(fu)(fu)內(nei)物料(liao)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，通過攪拌器的(de)(de)(de)攪拌使物料(liao)均勻(yun)并提高(gao)導熱(re)速度(du)(du)，使其溫(wen)度(du)(du)均勻(yun)。當釜(fu)(fu)內(nei)溫(wen)度(du)(du)達到預定(ding)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)時(shi)，保(bao)持一(yi)定(ding)時(shi)間的(de)(de)(de)恒溫(wen)以使化學(xue)反應(ying)正常(chang)進(jin)(jin)行，反應(ying)結束后進(jin)(jin)行冷卻。

２　鉑溶解反應(ying)釜設計

２．１　設計簡介

某鉑溶解反應釜的結構示意圖見圖１，主體為釜蓋、釜體、夾套３大部分。工作時在釜內按王水的配制比例依次加入鹽酸、硝酸以及金屬鉑，使其在內部進行化學反應。

為(wei)了維(wei)持反(fan)應(ying)釜(fu)(fu)內(nei)的反(fan)應(ying)溫度，需要(yao)對其加(jia)熱。釜(fu)(fu)內(nei)反(fan)應(ying)物(wu)料的加(jia)熱通過包圍在釜(fu)(fu)體外部密(mi)閉夾(jia)套內(nei)的導熱油向內(nei)壁傳熱實(shi)現。

該鉑(bo)溶解反應(ying)釜的(de)設計、制造、檢(jian)驗及驗收應(ying)當符(fu)合(he)ＧＢ　１５０．１～１５０．４—２０１１《壓力(li)容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)》以及ＧＢ　２５０２５—２０１０《搪(tang)玻璃設備技術條件》的(de)要(yao)求。設備主(zhu)要(yao)受壓元件材料為Ｑ３４５Ｒ、Ｑ２４５Ｒ，襯層(ceng)材料搪(tang)瓷（釜蓋）／鉭（釜體），設計溫度(du)１２５℃（容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)）／１６５℃（夾套），設計壓力(li)０．１ＭＰａ（容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)）／０．１ＭＰａ（夾套），介(jie)質為王水、鉑(bo)（容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)）／導(dao)熱油（夾套）

２．２　設計內容

①釜體的(de)(de)強度、剛度、穩定性及(ji)結(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。②釜蓋(gai)、夾套的(de)(de)強度、剛度和結(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。③搪瓷結(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。④視鏡的(de)(de)選(xuan)型。⑤法蘭(lan)、接(jie)管法蘭(lan)及(ji)開孔補強計(ji)(ji)(ji)(ji)算。⑥支座的(de)(de)選(xuan)型及(ji)校驗(yan)。⑦焊縫的(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)(gou)及(ji)尺(chi)寸設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。⑧襯鉭結(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。⑨風攪拌系統設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。⑩溫度控制(zhi)系統設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。輔助(zhu)設(she)(she)(she)備設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)。

２．３　設計重點

２．３．１　材料選擇(ze)

鉑溶解反應釜本體采(cai)用(yong)多(duo)種制造(zao)工藝完(wan)成，釜蓋采(cai)用(yong)Ｑ２４５Ｒ襯搪瓷結(jie)構(gou)(gou)，釜體采(cai)用(yong)Ｑ３４５Ｒ襯鉭結(jie)構(gou)(gou)。

搪瓷(ci)（搪玻(bo)璃）是(shi)在(zai)金屬基體上通過高溫復合一層光滑、致密(mi)的(de)(de)(de)(de)特(te)殊性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃質(zhi)(zhi)材料(liao)。搪玻(bo)璃反(fan)應釜具(ju)有玻(bo)璃的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)和金屬強度(du)的(de)(de)(de)(de)雙重優點(dian)，是(shi)一種(zhong)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕設(she)(she)(she)備。鉭(tan)具(ju)有很(hen)高的(de)(de)(de)(de)抗腐蝕性(xing)能(neng)(neng)和優異(yi)的(de)(de)(de)(de)導熱性(xing)能(neng)(neng)，但造(zao)價昂貴(gui)。兩種(zhong)材料(liao)對王水都有很(hen)強的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)。結合設(she)(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)結構(gou)特(te)點(dian)、承(cheng)載(zai)介質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)液(ye)位高度(du)以及(ji)對傳熱的(de)(de)(de)(de)要求，釜體襯層采(cai)用鉭(tan)，釜蓋(gai)襯層采(cai)用搪瓷(ci)，既可保證設(she)(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)使(shi)用要求，又能(neng)(neng)降低整臺設(she)(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)成(cheng)本。

２．３．２　導熱油及其用(yong)量控制

鉑溶(rong)解反應(ying)釜在操(cao)作(zuo)溫度(du)下才(cai)能正(zheng)常工作(zuo)，如何在安全(quan)操(cao)作(zuo)的(de)(de)情況下更快速(su)地(di)提升(sheng)反應(ying)釜的(de)(de)溫度(du)顯得尤為(wei)重要。一般而言，在溫度(du)要求(qiu)不高的(de)(de)情況下，可以采(cai)取水作(zuo)為(wei)加(jia)熱介質，這種方(fang)法(fa)的(de)(de)局限性是升(sheng)溫空間有限。如果需(xu)要更高的(de)(de)溫度(du)，可以使用高壓過熱蒸汽法(fa)加(jia)熱。但采(cai)用高壓過熱蒸汽法(fa)加(jia)熱時(shi)，設備的(de)(de)風險系數(shu)也(ye)會相應(ying)增加(jia)。

根據(ju)鉑(bo)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)要(yao)求和(he)對各(ge)種熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)載體的(de)(de)(de)(de)比較(jiao)，采用(yong)(yong)性(xing)能穩(wen)定、使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)高(gao)、加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)速(su)度(du)快且傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)效率高(gao)的(de)(de)(de)(de)ＹＤ－３２０號導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)作為加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)介(jie)質(zhi)。鉑(bo)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)方(fang)式采用(yong)(yong)在(zai)(zai)夾(jia)套底(di)部插入電加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)棒(bang)直接加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)，通過導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)間接加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)釜(fu)(fu)體內的(de)(de)(de)(de)王(wang)水，以促進鉑(bo)在(zai)(zai)王(wang)水介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)過程(cheng)。目前(qian)，國內制造廠在(zai)(zai)使(shi)(shi)用(yong)(yong)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong)存在(zai)(zai)密封及(ji)其它(ta)問(wen)(wen)題(ti)，如經常遇到導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)被氧(yang)化和(he)酸值、黏度(du)值偏離等，導(dao)(dao)(dao)(dao)致油(you)(you)(you)(you)品變質(zhi)失效。這其中(zhong)不(bu)乏有(you)油(you)(you)(you)(you)品性(xing)能低(di)劣的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因，還有(you)大部分原(yuan)因是客戶在(zai)(zai)使(shi)(shi)用(yong)(yong)過程(cheng)中(zhong)不(bu)注意油(you)(you)(you)(you)品防(fang)護(hu)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)。另外，導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)量(liang)(liang)也是根據(ju)理論計算(suan)或憑經驗確定。若導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)注入量(liang)(liang)過多(duo)，有(you)可(ke)能發生熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)溢(yi)出、燒傷、著火等事(shi)故，若注入量(liang)(liang)過少(shao)，會(hui)引起(qi)設備的(de)(de)(de)(de)干燒問(wen)(wen)題(ti)。針對這些可(ke)預見的(de)(de)(de)(de)隱患(huan)，鉑(bo)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)進口處配(pei)備一個(ge)平(ping)衡裝置。此裝置的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)：①利用(yong)(yong)平(ping)衡裝置與鉑(bo)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)反應(ying)(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)勢能差(cha)，及(ji)時(shi)補給導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)所需量(liang)(liang)，使(shi)(shi)夾(jia)套內的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)始(shi)終處于充滿狀態，并(bing)及(ji)時(shi)將多(duo)余氣體排(pai)出。②用(yong)(yong)來容納與補償(chang)夾(jia)套內的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)因溫(wen)度(du)變化而產(chan)生的(de)(de)(de)(de)體積膨脹(zhang)或收縮，同時(shi)隔絕高(gao)溫(wen)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油(you)(you)(you)(you)與空氣的(de)(de)(de)(de)直接接觸，降低(di)油(you)(you)(you)(you)品被氧(yang)化的(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)。

２．３．３　風(feng)攪拌系統(tong)

與(yu)傳統的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)方(fang)(fang)式不同，鉑溶解反(fan)應(ying)(ying)釜內攪(jiao)拌(ban)(ban)方(fang)(fang)式為風(feng)攪(jiao)拌(ban)(ban)。通過鼓(gu)風(feng)機將風(feng)由管道送(song)至與(yu)設備(bei)相連(lian)的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)棒中，在(zai)攪(jiao)拌(ban)(ban)棒接近釜底(di)的(de)位置開孔，攪(jiao)拌(ban)(ban)棒底(di)部(bu)用螺紋塞堵住(zhu)，風(feng)吹(chui)動開孔處的(de)介質與(yu)周圍的(de)鉑反(fan)應(ying)(ying)。風(feng)速大小(xiao)可通過閥門(men)自行控制。為了(le)達到預期攪(jiao)拌(ban)(ban)的(de)效(xiao)果，采用數值模擬的(de)方(fang)(fang)法對流(liu)(liu)體流(liu)(liu)動狀態進行了(le)模擬，結果良好。

２．３．４　溫(wen)度控制系統(tong)

此鉑(bo)溶(rong)解反應釜(fu)溫度(du)(du)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統通過(guo)比(bi)例－積分－微(wei)分（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＰＩＤ）控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器調(diao)節(jie)(jie)釜(fu)內(nei)溫度(du)(du)，利用可編(bian)程(cheng)邏(luo)輯(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＰＬＣ）內(nei)建的ＰＩＤ調(diao)節(jie)(jie)模塊(kuai)對設(she)定溫度(du)(du)和(he)實時溫度(du)(du)進(jin)行調(diao)節(jie)(jie)，ＰＩＤ輸(shu)出量做為可控(kong)(kong)(kong)硅的驅動控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)元件同時控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)８個加熱(re)器的加熱(re)功(gong)率，從而(er)調(diao)節(jie)(jie)導熱(re)油和(he)釜(fu)內(nei)溫度(du)(du)。本系(xi)統并入原有可編(bian)程(cheng)邏(luo)輯(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統，提供釜(fu)內(nei)溫度(du)(du)和(he)導熱(re)油溫度(du)(du)的數字信號輸(shu)出。

由于工(gong)藝(yi)溫(wen)度(du)在２００℃以(yi)下，所(suo)以(yi)采(cai)(cai)用(yong)ＰＴ１００鉑熱電阻做為測(ce)溫(wen)元件，釜內測(ce)溫(wen)采(cai)(cai)用(yong)搪瓷(ci)保護套(tao)管保護測(ce)溫(wen)電阻，夾套(tao)內采(cai)(cai)用(yong)不銹鋼(gang)保護套(tao)管進行保護。

鉑溶(rong)解反應釜溫(wen)(wen)(wen)度控(kong)制(zhi)(zhi)系統由現(xian)(xian)場溫(wen)(wen)(wen)度測量儀表、電加熱器和(he)遠程操作控(kong)制(zhi)(zhi)柜(ju)(ju)等組成。通過ＰＴ１００熱電阻實時測量釜內(nei)溫(wen)(wen)(wen)度，進行現(xian)(xian)場顯示(shi)并(bing)傳(chuan)輸(shu)到遠程控(kong)制(zhi)(zhi)柜(ju)(ju)。在夾套內(nei)設(she)置ＰＴ１００熱電阻測量導(dao)熱油溫(wen)(wen)(wen)度并(bing)接入遠程控(kong)制(zhi)(zhi)柜(ju)(ju)，在觸摸屏上監視溫(wen)(wen)(wen)度變化并(bing)實現(xian)(xian)很溫(wen)(wen)(wen)報警功能。

采(cai)用８個電加(jia)熱(re)器（總功率(lv)２４ｋＷ）對(dui)導熱(re)油進(jin)行(xing)加(jia)熱(re)。通過可編程邏輯控制器內算(suan)法對(dui)加(jia)熱(re)功率(lv)進(jin)行(xing)實(shi)時調節(jie)，確保加(jia)熱(re)器控溫精度。

３　結語

根(gen)據鉑(bo)溶解反應釜(fu)的結構特點和使(shi)用(yong)條件，突破(po)常規設計思(si)路，大膽采(cai)用(yong)多種材(cai)料相(xiang)結合(he)的方(fang)法(fa)，將襯(chen)搪瓷與襯(chen)鉭工藝(yi)成功應用(yong)在同(tong)一臺反應釜(fu)上。除(chu)此(ci)之外，總結了以往導熱油使(shi)用(yong)中出現過的問題并有針對性地采(cai)取了措施。按文中所述制造的鉑(bo)溶解反應釜(fu)已經投入使(shi)用(yong)，使(shi)用(yong)效果良好。