徐元博

（陜西省華縣金鉬股份硫酸廠，陜西 渭南，714101）

多功能樹脂反應(yīng)釜在錸回收生產(chǎn)線的應(yīng)用設(shè)計(jì)

徐元博

（陜西省華縣金鉬股份硫酸廠，陜西 渭南，714101）

錸是一種國家重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備稀有金屬，具有良好的熱硬性，在利用樹脂吸附交換法回收錸金屬的生產(chǎn)線，對樹脂的清洗、解吸、再生工藝尤為重要，本文通過對現(xiàn)場生產(chǎn)技術(shù)的難點(diǎn)研究討論，提出了一種新型多功能樹脂處理反應(yīng)釜，通過實(shí)際驗(yàn)證，解決了現(xiàn)場技術(shù)難點(diǎn)。

錸；樹脂；反應(yīng)釜；錯(cuò)流；攪拌速度；負(fù)壓；蒸汽加熱

冶煉煙氣含錸淋洗液中雜質(zhì)含量種類較多，雖然經(jīng)過除雜處理，雜質(zhì)含量已降低至微量，但是由于離子交換樹脂富集離子的特性，離子交換樹脂中的各種雜質(zhì)也得到富集，在樹脂解吸、再生過程中，由于柱子過流面積設(shè)計(jì)較大，樹脂的密實(shí)度不均勻，常造成錯(cuò)流現(xiàn)場，針對此種問題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，確定以攪拌加熱的方式對樹脂進(jìn)行以上工藝操作，現(xiàn)需設(shè)計(jì)一種符合以上功能的多功能反應(yīng)釜。

1 基本參數(shù)設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）釜體部分

釜體是物料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的空間，由筒體和上下封頭組成，通常是密閉的，有時(shí)也采用敞開式，主要視反應(yīng)介質(zhì)而定，本裝置解吸、再生涉及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，采用內(nèi)部搪瓷釜。

2）傳熱裝置

在釜體的內(nèi)部或外部設(shè)置供加熱或冷卻用的傳熱裝置，通常為釜體外部夾套或釜內(nèi)蛇管，設(shè)計(jì)現(xiàn)場反應(yīng)釜采用外部夾套加熱，采用硫酸廠蒸汽余熱。

3）攪拌裝置

為使物料混合均勻，接觸良好，需在釜內(nèi)設(shè)置攪拌裝置。攪拌裝置由攪拌軸和攪拌器組成。其轉(zhuǎn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器減到適宜轉(zhuǎn)速后，再經(jīng)聯(lián)軸器來帶動(dòng),立式攪拌軸懸臂式。

4）軸封裝置

由于攪拌軸是動(dòng)的，而釜體封頭是靜的，所以在攪拌軸伸出之處必需進(jìn)行密封（軸封），軸封的作用是保持設(shè)備內(nèi)的壓力（或真空度），防止反應(yīng)物料逸出和雜質(zhì)滲入。軸封通常采用填料密封或機(jī)械密封。

5）其它結(jié)構(gòu)

主要包括人孔、手孔、各種接管、溫度計(jì)、壓力表、視鏡、安全泄放裝置等。

1.2 技術(shù)特性及參數(shù)設(shè)計(jì)

反應(yīng)釜的技術(shù)參數(shù)通常包括：操作容積及全體積；釜內(nèi)及夾套內(nèi)（蛇管）的工作壓力、工作溫度、工作介質(zhì)、腐蝕情況、傳熱面積；攪拌器型式、轉(zhuǎn)速及軸功率；推薦材料；裝配哪些接口管等。

1）釜體積計(jì)算（間歇釜式反應(yīng)器）

V=VR/φ

表1 罐體長徑比經(jīng)驗(yàn)表

式中 V—反應(yīng)器實(shí)際體積，m3； VR—反應(yīng)器有效體積，m3；f—裝料系數(shù)，一般為0.4～0.85，帶攪拌的反應(yīng)釜0.7～0.8，易起泡沫和在沸騰下操作的設(shè)備 0.4～0.6。

設(shè)計(jì)計(jì)算體積為：V=3/0.4～3/0.6=7.5～5m3，結(jié)合實(shí)際取5m3釜較為合適。

2)反應(yīng)器直徑和高度的計(jì)算

在已知攪拌器的操作容積后，首先要選擇罐體適宜的長徑比(H/Di)，以確定罐體直徑和高度。選擇罐體長徑比主要考慮以下兩方面因素：

② 長徑比對傳熱的影響：當(dāng)容積一定時(shí)，H/Di越高，越有利于傳熱。

長徑比的確定通常采用經(jīng)驗(yàn)值,見表1。

在確定了長徑比和裝料系數(shù)之后，先忽略罐底容積，此時(shí)

將上式計(jì)算結(jié)果圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑，代入下式得出罐體高度

其中， v--封頭容積，經(jīng)過計(jì)算結(jié)合5立方標(biāo)準(zhǔn)釜參數(shù)2.94m，選取2.94m。

3)攪拌器及轉(zhuǎn)速的選擇

攪拌器由于粘度不是太高，轉(zhuǎn)速在80～120r/ min。

減速機(jī)采用擺線針齒行星減速機(jī)：減速比87～9，轉(zhuǎn)速16～160r/min，功率0.6～30kW。特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便，壽命長，承載能力高，工作平穩(wěn)，允許正反轉(zhuǎn)。選型電機(jī)：YB132M-4-7.5（防爆）。

4)儀表設(shè)計(jì)

該反應(yīng)釜設(shè)計(jì)測溫點(diǎn)一處（測量范圍0-100℃）；

設(shè)有蒸氣壓壓力表1塊，管道±壓力表各1塊（測量范圍負(fù)壓：-0.01～0.1MPa，正壓0-1.0MPa）。

2 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例

2015年11月，本廠綜合車間應(yīng)用以上反應(yīng)釜對飽和7#、8#樹脂進(jìn)行了解析，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，生產(chǎn)高錸酸銨較以往靜止過流反應(yīng)釜解析率提高10%左右，且采用多功能樹脂對解吸后樹脂進(jìn)行再生達(dá)到預(yù)期效果。

3 結(jié)語

在錸回收生產(chǎn)中根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際首次采用多功能樹脂處理裝置 ，較老式靜態(tài)反應(yīng)釜具有解吸接觸面積大、反應(yīng)溫度易控制等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化了樹脂解吸、再生工藝。

（References）

[1] 王鴻飛, 梁秀山.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：北京石油大學(xué)出版社, 2001.

[2] 夏晨, 李樸.反應(yīng)釜設(shè)計(jì)及其溫度控制系統(tǒng)[J].化工自動(dòng)化及儀表, 2004, 31（1）：66～69.