反应器运行安全分析（二）

　　搅拌器的运行安全

　　搅拌器的安全可靠是许多放热反应、聚合过程等安全运行的必要条件。搅拌器的中断或突然失效可以造成物料反应停滞、分层、局部过热等。搅拌器的形式有桨式、涡轮式、推进式、框式(或锚式)、螺杆式及螺带式等。选择时，首先根据搅拌器形式与釜内物料容积及黏度的关系进行大致的选择，如图3—4所示和表3—5进行确定。也可以查有关标准系列手册确定。搅拌器的材质可根据物料的腐蚀性、黏度及转数等确定。

　　确定搅拌器尺寸及转速n；计算搅拌轴功率；计算搅拌器实际消耗功率；计算搅拌器的电机功率；计算搅拌轴直径。

　　1 传热安全

　　1．反应器换热方式及选择  选择釜的换热主要有夹套、内冷、外冷、溶剂蒸发、回流冷却和直接加冷溶剂等方式。

　　(1)夹套  是应用最广的方式。具有结构简单，不影响釜内流型等优点，所不足的是换热面积较小，传热系数不大。近年来采用了夹套内加螺旋板、安装喷嘴等方法来增加传热系数。

　　(2)内冷管  当需要较大传热面积而夹套传热面积不足时，可在釜内增设列管、盘管、烛形换热管(插套式)等。但对容易粘壁、结疤的物料，釜内尽量不加或少加内冷管。

　　(3)外冷装置  有两种形式。物料外循环——将物料引出釜外经换热后又重新返回釜内，反复循环以调节釜温。对于低温粘壁、结块的物料不宜使用这种方法，防止堵塞管道。溶剂蒸发回流——溶剂或反应物在反应温度下汽化吸收热量，蒸汽在、釜外冷凝器中冷凝回流。若蒸汽中夹带有惰性气体应当排除。

　　(4)加冷却剂  通过冷却剂(或稀释剂或反应物料)来吸收热量从而达到调温的目的。使用冷料来达到反应釜内自冷却，还有助于克服高黏度物料传热不易的困难。但是，冷却剂会使反应物浓度降低，导致设备生产能力减小而溶剂回收费用增加，所以此法只适用于特殊情况。

　　上述各种方法的选择决定于：传热面积是否容易被沾染而需要清洗；所需传热面积的大小；传热介质泄漏可能造成的损害；传热介质的温度和压力。

　　2．安全传热面积  影响传热的因素有：釜的高径比，换热介质的进出口温度与流速，传热形式等。收集必要的数据即可利用传热方程式(3—5)来计算传热面积A。  

式中  Q——单位时间加入或取出的热量，kJ／h；

　　Δt——载热体与反应物的温度差，K；

　　K——传热系数，kJ／(m ²．h．K)。

　　2轴密封装置

　　防止反应釜的跑、冒、滴、漏，特别是防止有毒害、易燃介质的泄漏，选择合理的密封装置非常重要。密封填料可能选择错误与反应物反应导致反应器爆炸；机械密封由于安装缺陷大量溶剂泄漏发生爆炸。密封装置主要有如下两种。

　　(1)填料密封  优点是结构简单，填料拆装方便，造价低。但使用寿命短，密封可靠性差。

　　(2)机械密封  优点是密封可靠(其泄漏量仅为填料密封的1％)，使用寿命长，适用范围广、功率消耗少。但其造价高，安装精度要求高。