吳衛(wèi)偉

（南京天華化學(xué)工程有限公司，江蘇南京211178）

化學(xué)工程

耙式反應(yīng)器在檸檬渣處理中的應(yīng)用

吳衛(wèi)偉

（南京天華化學(xué)工程有限公司，江蘇南京211178）

針對檸檬渣這種物料特性，設(shè)計了檸檬渣處理過程中適用的耙式反應(yīng)器，介紹了其原理、結(jié)構(gòu)。包涵設(shè)計過程中需要克服的難點。長時間運行實踐證明，耙式反應(yīng)器可以應(yīng)用在檸檬渣處理工藝上，其運行效果基本滿足要求，可以在行業(yè)內(nèi)推廣使用。

耙式反應(yīng)器；檸檬渣處理；節(jié)能環(huán)保

0 概述

檸檬渣是化工廠的廢渣，其形如泥團狀，呈白色，是一種以CaSO4·2H2O為主要成分的工業(yè)廢渣，與天然石膏類似。有些企業(yè)利用檸檬渣經(jīng)過處理可以替代天然石膏用于水泥生產(chǎn)，變廢為寶，即有效地治理了環(huán)境污染，又具有良好的經(jīng)濟效益。

耙式反應(yīng)器利用間歇操作的特點，將檸檬渣的反應(yīng)和干燥在同一個設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。從進(jìn)料口投入CaSO4·2H2O為主要成分的檸檬渣，在合適的溫度和壓力下，脫水形成CaSO4·1/2H2O作為主要產(chǎn)物，水分從抽氣口被載氣帶出反應(yīng)器，具體反映方程式如下：

1 耙式反應(yīng)器

耙式設(shè)備是化工生產(chǎn)中應(yīng)用較多的設(shè)備之一，其中耙式干燥機早在上世紀(jì)50年代開始應(yīng)用于染料行業(yè)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于染料、化工、焦化、輕工等部門。在生產(chǎn)實踐中，耙式干燥機被證實是一種適應(yīng)性強、安全可靠的通用性干燥設(shè)備。

其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要采用空心軸安裝在帶有夾套的臥式罐體內(nèi)，空腔耙體均勻?qū)ΨQ安裝的空心主軸上，耙體端部有可拆式或固定焊接式耙齒，在空心主軸兩端分別安裝軸承座，軸承座內(nèi)調(diào)心滾子軸承支撐空心主軸，旋轉(zhuǎn)接頭安裝在空心主軸上，加料口設(shè)置在罐體上部，電機減速箱通過鏈輪與鏈條帶動空心主軸轉(zhuǎn)動。

耙式反應(yīng)器特點[1]：（1）結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、機械性能穩(wěn)定可靠。（2）適用性強，應(yīng)用廣泛，干燥速度快。幾乎對所有不同性質(zhì)、不同物料狀態(tài)都適用，特別適用于易氧化、膏狀物料。（3）產(chǎn)品質(zhì)量高，干燥過程中耙齒不斷正反轉(zhuǎn)，被干燥物料攪拌均勻，避免了物料過熱。濕份也容易逸出。（4）易于操作，可回收揮發(fā)氣體，環(huán)境污染小。（5）產(chǎn)品粒度細(xì)，不需要粉碎操作程序。

圖1

2 操作數(shù)據(jù)

物料參數(shù)如下：

（1）檸檬渣含水量（進(jìn)料）：~20%

（2）物料溫度：常溫

（3）批次處理量：14 t

（4）松散堆積密度：800~1000 kg/m3（5）物料特性：腐蝕性和弱酸性

（6）操作壓力：0.6 MPa

（7）操作溫度：165℃

3 耙式反應(yīng)器參數(shù)

根據(jù)客戶提供的參數(shù)，經(jīng)過工藝計算，我司設(shè)計的耙式反應(yīng)器設(shè)備規(guī)格如下：

（1）罐體直徑：Φ2200 mm

（2）罐體長度：8000 mm

（3）罐體材質(zhì)：Q345R

4 工作原理

檸檬渣在耙式反應(yīng)器內(nèi)的處理過程為間歇操作。間接換熱與直接接觸換熱同時進(jìn)行。常溫檸檬渣從罐體上方正中間加入，在不斷轉(zhuǎn)動的耙齒攪拌下，物料被軸向和周向攪動，與殼體內(nèi)壁面接觸的表面不斷被更新，殼體外半管與空心軸內(nèi)通入一定壓力的蒸汽，利用蒸汽與檸檬渣間接換熱。同時罐體上方設(shè)有蒸汽入口，往罐體內(nèi)直接加入帶壓蒸汽，此蒸汽與檸檬渣直接接觸換熱。氣化的水分通過罐體上部的抽氣口抽出罐體。檸檬渣在罐體內(nèi)反應(yīng)換熱一段時間后，打開罐體底部出料口卸料。

5 設(shè)計難點

（1）鑒于檸檬渣的磨蝕性和腐蝕性，將耙齒與炒料板的焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計成方便更換的可拆卸結(jié)構(gòu)，抄料板與耙齒本體之間采用兩個螺栓連接。螺栓上配放松螺母，且螺栓上開孔捆綁鈦絲防止緊固件脫離。

（2）耙式反應(yīng)器與普通真空耙式干燥機的明顯區(qū)別是內(nèi)部罐體通入帶壓蒸汽，針對此工況，設(shè)計特殊的軸端密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)罐體內(nèi)正壓操作無泄漏。

（3）為防止物料的結(jié)團和粘壁，在罐體內(nèi)部放有攪拌棒，在耙齒形成的六個象限里各放一根，我們采用4寸內(nèi)徑的無縫鋼管作為攪拌棒，隨著耙齒的轉(zhuǎn)動可將粘結(jié)的物料擊碎。但是攪拌棒在運轉(zhuǎn)過程中容易磨碎變形，間隔一定時間需要檢查一次，及時更換損壞嚴(yán)重的攪拌棒。

6 應(yīng)用效果

我們設(shè)計出來的耙式反應(yīng)器已經(jīng)在某公司投入使用，處理效果基本達(dá)到工藝要求?？梢詫⒁訡aSO4·2H2O為主要成分的檸檬渣脫水形成CaSO4·1/2H2O。耙式反應(yīng)器應(yīng)用在檸檬渣處理工藝上集反應(yīng)、干燥于一身。有效節(jié)約成本。且消耗蒸汽量比對流干燥設(shè)備等其他形式的減少20%左右。

7 結(jié)語

總之，針對檸檬渣處理工藝設(shè)計出的耙式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)合理，采用特殊的密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)檸檬渣在罐體內(nèi)正壓操作無泄漏；可拆式攪拌耙齒能夠適應(yīng)這種磨蝕性和腐蝕性強的物料；放置在罐體內(nèi)的攪拌棒能夠防止物料粘壁。長時間運行證明，反應(yīng)器滿足工藝要求。其應(yīng)用在檸檬渣處理工業(yè)上是成功的。

[1]徐建茹，沈玲娟．耙式反應(yīng)器在有機垃圾處理中的應(yīng)用[J]．石油和化工設(shè)備，2008，8（8）：19．

Application of Rake Reactor in Lemon Slag Treatment

WU Wei-wei
（Nanjing Tianhua Chemical Engineering Co.，Ltd.，Nanjing，Jiangsu 211178，China）

On the based of material characteristics of lemon slag，this paper designs a rake reactor which is suitable for the processing of lemon slag.Introducesing principle、structure of the rake reactor and the difficulties thatneed to be overcome in the design process.Long running practice proves thatthe rake reactor can be applied on the lemon slag treatment process.It can be used widely in the lemon slag treatment industry.

rake reactor;lemon slag treatment;energy conservation and environmental protection

1006-4184（2017）7-0034-03

2017-04-24

吳衛(wèi)偉（1983－），女，河北邯鄲人，碩士，工程師，從事化工干燥及反應(yīng)設(shè)備設(shè)計工作。E－mail：haw3000@163.com。