電加熱反應(yīng)釜深入釜內(nèi)的缺點(diǎn)某一深度。這樣做的缺點(diǎn)很多：1）攪拌棒在某一轉(zhuǎn)速段可能出現(xiàn)強(qiáng)烈的共振，可能撞擊溫度計(jì)玻璃套管；2）中試級(jí)的反應(yīng)器（20~50升）的玻璃套管處于攪拌軸與內(nèi)壁的中央，使用渦輪式攪拌槳時(shí)很容易被頁片打到，致使葉片不能做到盡可能的大而影響攪拌效果；3）當(dāng)物料裝得多的時(shí)候，套管受力大易折裂，物料裝得少的時(shí)候則套管可能接觸不到物料而無法測(cè)溫。我們開發(fā)了插入深度可調(diào)的溫度計(jì)套管可彌補(bǔ)第三種缺陷。另外還開發(fā)了可與內(nèi)置換熱盤管捆綁使用的可任意彎曲的溫度探頭，這樣就可將測(cè)溫點(diǎn)置于靠近反應(yīng)器內(nèi)壁的任一深度，并且不影響使用更大攪拌半徑的攪拌槳頁。當(dāng)然這種應(yīng)用的前提是須同時(shí)使用內(nèi)置換熱盤管。另外，國(guó)外已有從底部閥門中央突出部位內(nèi)置溫度探頭來進(jìn)行溫度的數(shù)字測(cè)量，一般突出部位高點(diǎn)比釜底高1~2cm。這種方式測(cè)量的是底部物料的溫度，比較適合于小型反應(yīng)器和應(yīng)攪動(dòng)混勻的液體，對(duì)于較大的反應(yīng)器或粘度大的物料不合適。而且，對(duì)于較大的反應(yīng)器而言，夾套高度也大，因?yàn)楦邷亓黧w密度小，低溫流體密度大，一般在夾套下部循環(huán)介質(zhì)溫度要比上部低。所以對(duì)大型反應(yīng)器而言，底部測(cè)溫的方式測(cè)得物料溫度是偏低的。如果循環(huán)介質(zhì)的流速足夠的快，這種偏差要小些，但高速流體也同時(shí)對(duì)反應(yīng)器的強(qiáng)度提出了更高的要求，這恰恰是大型玻璃反應(yīng)器夾套不如小型玻璃反應(yīng)器的地方。  5）保溫措施  玻璃反應(yīng)器配套一般使用儀器級(jí)溫控設(shè)備，其價(jià)值不菲，因此配套時(shí)用戶不會(huì)選擇加熱制冷功率過大的設(shè)備。利用釜體外層保溫套和循環(huán)介質(zhì)管道保溫套可以有效地降低設(shè)備與外界空氣的熱交換，從而提高升降溫速度，也避免選擇功率更高價(jià)格也更高的設(shè)備。玻璃反應(yīng)器與空氣接觸的面積大，不能因?yàn)橐蠓磻?yīng)過程的可視化而犧牲升降溫速度，選擇帶可視窗的釜體外層保溫套，可以解決這一矛盾。  2、導(dǎo)熱介質(zhì)  1）升降溫使用同一種傳熱介質(zhì)  在夾套中使用同一種循環(huán)介質(zhì)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)很多。首先，夾套內(nèi)壁清洗很不方便，如果將兩種液體介質(zhì)互換使用，在換用第二種介質(zhì)時(shí)夾套壁上可能會(huì)有種介質(zhì)的殘余，多次換用后，就成混合介質(zhì)了，這時(shí)原來兩種介質(zhì)的傳熱性能等物理性質(zhì)都會(huì)發(fā)生改變；其次，高溫用油低溫用醇類水溶液會(huì)使夾套玻璃內(nèi)壁表面出現(xiàn)油污，玻璃夾套變得模糊而影響反應(yīng)的觀察。第三，對(duì)于溫控設(shè)備的循環(huán)介質(zhì)內(nèi)腔的清洗與保養(yǎng)也很有益處。缺點(diǎn)是可操作溫度范圍受循環(huán)介質(zhì)的傾點(diǎn)與閃點(diǎn)限制，因而對(duì)循環(huán)介質(zhì)要求較高。  2）升降溫使用不同的傳熱介質(zhì)，兩者互不接觸  即夾套中使用一種加熱制冷循環(huán)介質(zhì)，而內(nèi)置換熱盤管使用另一種加熱制冷循環(huán)介質(zhì)，控制兩套不同的設(shè)備，并進(jìn)行協(xié)同使物料達(dá)到某一所需溫度，會(huì)相對(duì)更煩瑣一些。  還有另一種方式很少見，目前筆者只了解到一家外國(guó)公司使用這種夾套形式：復(fù)合貼壁夾套，同時(shí)與內(nèi)壁接觸的是多層夾套，可通兩種循環(huán)介質(zhì)，并且不會(huì)混合，該容器制作難度高，尤其容積越大的釜越難制作。  3）有關(guān)蒸汽加熱的問題  電加熱反應(yīng)釜深入釜內(nèi)的缺點(diǎn)常有客戶提出想用蒸汽進(jìn)行加熱。筆者認(rèn)為不適合。蒸汽的溫度與鍋爐壓力有關(guān)，因此溫度越高，蒸汽壓力越大。而對(duì)于玻璃來說，玻璃管壁越厚或管徑越小，則耐受壓力的能力越強(qiáng)，所以越大的反應(yīng)器其夾套耐壓能力越差，一般國(guó)產(chǎn)5升以上的玻璃夾套反應(yīng)器（玻璃壁厚6mm，內(nèi)層玻璃外徑180mm，外層玻璃外徑230mm）其夾套的耐壓水平就不到0.3MPa了。因此蒸汽不適合作為夾套加熱的熱源，要使用蒸汽，可使用玻璃反應(yīng)器內(nèi)置的包被PTFE材料的不銹鋼盤管來通蒸汽進(jìn)行加熱反應(yīng)物料。  3、循環(huán)介質(zhì)保溫管道  目前常見的種類包括以下幾種： 1）耐溫保溫油管（-180~150℃），丁氰橡膠材質(zhì)，進(jìn)口產(chǎn)品內(nèi)有雙層鋼絲網(wǎng)骨架，可采用不銹鋼喉箍鎖緊。缺點(diǎn)是不耐高溫。  2）耐高溫保溫油管（-120~220℃），為厚壁硅橡膠，折彎易恢復(fù)形狀，外套保溫海綿管，可采用不銹鋼喉箍鎖緊。缺點(diǎn)是不耐油，遇硅油會(huì)漸漸膨脹。  3）耐高溫保溫油管（-20~250℃）為厚壁氟橡膠，折彎易恢復(fù)形狀，外套保溫海綿管，可采用不銹鋼喉箍鎖緊。缺點(diǎn)是不大耐低溫。   4）耐高溫保溫油管（-120~250℃）  PTFE內(nèi)壁，外套保溫海綿管，可采用不銹鋼喉箍鎖緊。缺點(diǎn)是較硬，彎曲易折扁不能自動(dòng)恢復(fù)形狀。 5）304不銹鋼波紋油管  適用于溫度范圍很寬的油路循環(huán)，尤其是250℃以上的高溫導(dǎo)熱油循環(huán)。外套保溫海綿管，富有彈性易彎曲，使用不銹鋼材質(zhì)快速球口接頭。為國(guó)際同行通用類型油管，但使用成本高。  6）液氮輸送專用絕熱保溫管  目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的高真空多層金屬輸液軟管為內(nèi)管、外管、護(hù)套三層結(jié)構(gòu)。內(nèi)管采用低溫?zé)o縫不銹鋼波紋管，外層為不銹鋼絲護(hù)套。產(chǎn)品撓性好，絕熱性能優(yōu)良，并配有真空安全與保險(xiǎn)裝置，很適合與液氮容器配套輸送液氮。  4、冷熱源  夾套玻璃反應(yīng)器通常使用夾套加熱制冷，除此也有使用內(nèi)置盤管通循環(huán)介質(zhì)加熱制冷或作為輔助加熱制冷。  1）加熱設(shè)備  這個(gè)溫度段的升溫絕大大多數(shù)是靠帶電熱配件的加熱設(shè)備輸送高溫循環(huán)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的，主要有傳統(tǒng)的開放儲(chǔ)槽式運(yùn)行和先進(jìn)的循環(huán)介質(zhì)封閉運(yùn)行兩種方式，兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較將在后一節(jié)討論Unistat Tango技術(shù)產(chǎn)品中進(jìn)行詳細(xì)闡述。  2）常溫以上溫度降溫設(shè)備  帶制冷壓縮機(jī)的制冷設(shè)備其蒸發(fā)器（熱交換器）處于40℃以上工作環(huán)境時(shí)，整個(gè)制冷設(shè)備內(nèi)部氣態(tài)制冷劑的壓力很高，壓縮機(jī)組難以將氣態(tài)制冷劑壓縮并冷凝，這時(shí)制冷效率非常的低，所以一般不用該類制冷設(shè)備來對(duì)高溫的循環(huán)介質(zhì)進(jìn)行降溫。目前，國(guó)內(nèi)外同行采用的措施主要有風(fēng)冷和水冷兩種方式，把高溫的油降低到常溫及接近常溫狀態(tài)，需要繼續(xù)降溫則可使用帶制冷壓縮機(jī)的制冷設(shè)備。風(fēng)冷與水冷各有優(yōu)點(diǎn)，風(fēng)冷溫度控制精度更高，設(shè)計(jì)容易、控制方式簡(jiǎn)單。相同換熱面積的兩種設(shè)備成本接近但風(fēng)冷降溫速度比水冷慢，尤其是接近室溫時(shí)；同時(shí)風(fēng)冷因?yàn)闊峤粨Q效率比水冷低，如需要提高換熱效率則必須將循環(huán)介質(zhì)先分流再合流，這樣做的代價(jià)是阻力增加流量減小，就如同血液在毛細(xì)血管中一樣。水冷的設(shè)計(jì)難度更高，所以開發(fā)出成功的設(shè)備的廠商較少。  3）電加熱反應(yīng)釜深入釜內(nèi)的缺點(diǎn)常溫以下溫度降溫設(shè)備  這個(gè)溫度段的降溫絕大大多數(shù)是靠帶制冷壓縮機(jī)的制冷設(shè)備輸送低溫循環(huán)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的，主要有傳統(tǒng)的開放儲(chǔ)槽式運(yùn)行和先進(jìn)的循環(huán)介質(zhì)封閉運(yùn)行兩種方式，兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較將在后一節(jié)討論Unistat Tango技術(shù)產(chǎn)品中進(jìn)行詳細(xì)闡述。  需要提請(qǐng)注意的是，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上使用醇類物質(zhì)（如乙醇、乙二醇）與水混合液（如乙醇、乙二醇）為傳熱介質(zhì)的開放儲(chǔ)槽式循環(huán)泵其盤管式蒸發(fā)器面積遠(yuǎn)低于板式熱交換器，所以制冷壓縮機(jī)的潛力遠(yuǎn)沒有得到發(fā)揮。所以選購(gòu)時(shí)光看設(shè)備配備的制冷壓縮機(jī)的制冷功率是沒有用的。也許價(jià)格相差很多的設(shè)備選用的一個(gè)型號(hào)的制冷壓縮機(jī)，差別僅在于儲(chǔ)槽的容量與盤管式蒸發(fā)器的長(zhǎng)度，即多用了幾兩金屬材料而已，巨大價(jià)格差背后的成本幾乎沒有差別。  4）超低溫設(shè)備  國(guó)內(nèi)超低溫反應(yīng)器的應(yīng)用目前主要用體現(xiàn)在合金（鈦合金、奧氏體不銹鋼等）反應(yīng)釜上，在玻璃反應(yīng)器方面，目前筆者所在公司已進(jìn)行了系統(tǒng)的探索并率先推出了產(chǎn)品。要經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)超低溫環(huán)境，肯定不應(yīng)該選擇兩級(jí)或三級(jí)以上的多級(jí)壓縮機(jī)制冷設(shè)備，鑒于液氮的使用成本不到2元/公斤，無論在實(shí)驗(yàn)中還是在生產(chǎn)上，這種制冷方式得到大多數(shù)用戶的歡迎。但由于液氮沸點(diǎn)低（-195.8℃）、潛熱小、極易蒸發(fā)。要安全，經(jīng)濟(jì)地貯存、輸送和應(yīng)用液氮，必須要有絕熱性能良好的貯存和應(yīng)用設(shè)備。市場(chǎng)上液氮相關(guān)設(shè)備及管道配件大多采用英國(guó)人詹姆斯杜瓦發(fā)明的雙層壁真空容器結(jié)構(gòu)。而影響這種真空容器及配件性能的關(guān)鍵因素是夾層真空度。而且液氮的使用對(duì)反應(yīng)器控溫方式、保溫措施、材料性能、設(shè)備密封與壓力控制以及使用環(huán)境安全性措施等方面都提出了較高的要求。使用液氮制冷的玻璃反應(yīng)器仍然必須保留反應(yīng)過程透明可見的優(yōu)點(diǎn)。而且液氮具有健康危害性：皮膚接觸液氮可致凍傷。如在常壓下汽化產(chǎn)生的氮?dú)膺^量，可使空氣中氧分壓下降，引起缺氧窒息。我們開發(fā)出的超低溫控制設(shè)備可以分別用在單夾套與雙夾套的玻璃反應(yīng)器中。

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本文由生產(chǎn)廠家揚(yáng)中市金元化工電力設(shè)備廠于2018-5-11 9:06:46整理發(fā)布。
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