車間工藝流程的選擇和工藝設備的選型課件

第4章設備工藝設計本階段工作通常在工藝流程設計、物料衡算及熱量衡算工作完成的基礎上進行。但有時需和物料衡算及熱量衡算聯(lián)合計算。設備的工藝設計包括定型設備（標準設備）和非定型設備（非標準設備）兩大類。定型設備通過選型計算確定規(guī)格、型號，非定型設備則通過設計與計算，確定設備的結構及工藝尺寸。第4章設備工藝設計本階段工作通常在工藝流程設計、物料14.1定型設備選用定型設備最多的是流體動力過程、冷凍操作和機械操作中的設備，其他單元過程亦有可供選用，如不銹鋼反應罐、搪玻璃反應罐及貯罐、冷凝器、離心機等都廣泛用于復合材料產(chǎn)品的生產(chǎn)中。在選擇時，必須充分考慮工藝上的要求和各種定型設備的規(guī)格、性能、技術特性與使用條件的適應。在選擇設備時一般先確定設備的類型，然后確定其規(guī)格。4.1定型設備選用定型設備最多的是流體動力過程、冷凍操作和2物料輸送泵（1）選擇泵型泵型的選擇一般從以下幾方面考慮：物料狀態(tài)（如含固量、含氣量、壓力及溫度等）；物料性質(zhì)（如腐蝕性、毒性、易燃易爆等）泵的安裝位置情況（包括環(huán)境溫度、海拔高度、裝置平立面、布置要求等）。（2）確定流量和揚程流量按最大流量或正常流量的1.1～1.2倍計算，所需揚程（或壓差）按泵的布置情況利用柏努利方程求出，再根據(jù)工藝過程情況采用1.05～1.1的安全系數(shù)。（3）選擇泵的型號根據(jù)流量和揚程按選定的泵型從樣本手冊和說明書確定具體型號，并列出該泵的技術特性數(shù)據(jù)和安裝尺寸以便定貨及車間布置設計后序工作。物料輸送泵（1）選擇泵型泵型的選擇一般從以下幾方面考慮3真空泵選擇（1）按真空泵的特性和系統(tǒng)的特性要求及有關環(huán)境選定合適的泵型，真空泵的特性見表4-1。（2）估算被抽真空系統(tǒng)空氣泄露量。（3）按系統(tǒng)泄露量，由產(chǎn)品樣本或有關設計手冊選定真空泵的具體型號，并列出技術特性數(shù)據(jù)和安裝尺寸，以便定貨及后序設計工作。真空泵選擇（1）按真空泵的特性和系統(tǒng)的特性要求及有關環(huán)境選4表4-１常用真空泵的特性真空泵類型特性活塞泵抽氣量大，適于真空度較高、含水蒸汽少的場合。水環(huán)泵抽氣量小，極限真空度較低，適合于排水蒸汽的場合。旋片泵抽氣量小，極限真空度高，適合于水蒸汽少的場合。水噴射泵抽氣量一般，極限真空度較低。結構簡單，無運動部件，安裝、操作、管理都方便。廣泛用于真空要求不高、有水蒸氣或腐蝕氣體及毒性氣體存在的場合。蒸氣噴射泵抽氣量大，結構簡單，無運動部件，不需電動力，由一級到多級可適合各種場合，缺點是消耗水蒸氣和水量大。表4-１常用真空泵的特性真空泵類型特性活塞泵抽氣量大，54.2非定型設備設計

（一）管殼式換熱器（二）塔設備（三）攪拌反應釜裝置（四）加熱設備4.2非定型設備設計（一）管殼式換熱器6攪拌反應釜裝置復合材料中所用樹脂生產(chǎn)的核心裝置是攪拌反應釜。間歇式生產(chǎn)工藝的反應裝置包括配有攪拌器的反應釜和相應的加料、冷凝回流裝置等，根據(jù)生產(chǎn)品種不同，在裝置形式和包含內(nèi)容上略有差別。下圖為溶劑法醇酸樹脂的反應裝置。攪拌反應釜裝置復合材料中所用樹脂生產(chǎn)的核心裝置是攪拌反應釜7溶劑法醇酸樹脂裝置示意圖１－反應釜；２－冷凝器；３－分水器；４－高位槽；５－溫度計；６－視鏡；７－回流管；８－排水閥溶劑法醇酸樹脂裝置示意圖8反應釜的種類反應釜是反應裝置的主體設備。對反應釜有不同的分類命名方法。如前所述，反應釜按生產(chǎn)產(chǎn)品不同，可命名為醇酸樹脂反應釜、不飽和聚酯樹脂反應釜、乳液反應釜等?？砂此M行的反應，稱為醇解釜、酯化釜、聚合釜等。也可按反應溫度的高低，稱為高溫樹脂反應釜（150—300℃）和低溫樹脂反應釜（60—150℃）。有的按反應釜加熱的方式，稱為直接火加熱反應釜、電阻遠紅外加熱反應釜、工頻電感加熱反應釜等。習慣上多從制造材質(zhì)上進行分類命名，主要有碳鋼反應釜、復合鋼板反應釜、不銹鋼反應釜和搪玻璃反應釜等４類。反應釜的種類反應釜是反應裝置的主體設備。對反應釜有不同的分類9碳鋼反應釜碳鋼反應釜由于易生銹和不耐化學介質(zhì)腐蝕，又有使反應物顏色加深的弊病，現(xiàn)在基本上已很少使用。復合鋼板反應釜所用復合鋼板是由一層不銹鋼板熱扎而成，它主要用在采用工頻電感應加熱的場合，與物料接觸的是不銹鋼，碳鋼層主要用于電感應加熱?，F(xiàn)在使用最廣的是不銹鋼反應釜和搪玻璃反應釜。碳鋼反應釜碳鋼反應釜由于易生銹和不耐化學介質(zhì)腐蝕，又有使反應10不銹鋼反應釜不銹鋼反應釜具有以下特點:不銹鋼材質(zhì)具有優(yōu)良的機械性能，反應釜設計得當，可承受較高的工作壓力，也可承受塊狀固體物料加料時的沖擊。耐熱性能好，工作溫度范圍很廣（－１９６～６００℃）,在較高溫度下不會氧化起皮，可用于直接火加熱。具有高的腐蝕性能，無生銹現(xiàn)象。傳熱效果比搪玻璃反應釜好，升溫和降溫速度較快。有優(yōu)良的加工性能，可按工藝要求，制成各種不同形狀和結構的反應釜，還可以打磨拋光。但是用不銹鋼材制造的造價較高，比搪玻璃反應釜要貴好幾倍。接觸鹵族元素（氟、氯、溴等）時會產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，不銹鋼反應釜不能在有鹵族元素介質(zhì)存在的情況下工作。不銹鋼反應釜不銹鋼反應釜具有以下特點:11搪玻璃反應釜搪玻璃反應釜又稱搪瓷反應釜，是將含有二氧化硅的玻璃質(zhì)釉涂于低碳鋼制成的容器表面，經(jīng)高溫燒結而成。形成的搪玻璃襯里耐腐蝕性能好，能耐一般無機酸、有機酸、弱堿液（t≤６０℃，pＨ≤１２）、有機溶劑等介質(zhì)的腐蝕，但不耐氫氟酸、強堿及溫度高于１８０℃的濃磷酸的腐蝕。此外，搪玻璃襯里表面光滑，物料粘附少，容易清洗。因此，搪玻璃反應釜可以用作樹脂生產(chǎn)的反應釜。但它畢竟是用兩種不同物理性能的材料復合而成，而且玻璃釉質(zhì)脆性大，因此它在耐壓、耐溫、抗機械沖擊等方面還是有許多不足之處。搪玻璃反應釜搪玻璃反應釜又稱搪瓷反應釜，是將含有二氧化硅的玻12①允許工作壓力有限制。一般釜內(nèi)為０.３９ＭＰa，夾套內(nèi)為０.５９ＭＰa。由于搪玻璃設備的法蘭密封及軸封的嚴密程度要比非搪玻璃設備差（燒結時變形所致），所以它不宜用于真空度大于８０kＰa的工作場合。②允許工作溫度有限制。一般只能在２００℃以下使用。③溫度急劇變化時，瓷釉容易出現(xiàn)破損。④搪玻璃層脆，抗機械沖擊能力很低。⑤傳熱較慢，而且導電性差。由于導電性差，物料在釜內(nèi)運動時容易產(chǎn)生靜電荷的積聚。因此，必須采取防靜電措施。由于以上原因，搪玻璃反應釜主要適用于較低溫度下反應的樹脂生產(chǎn)，如用作生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂稀釋釜、乳液等的反應釜。反應釜從形式上有敞開式和密封式之分。在樹脂生產(chǎn)中，除個別品種外，現(xiàn)在廣泛使用密封式反應釜。①允許工作壓力有限制。一般釜內(nèi)為０.３９ＭＰa，夾套內(nèi)為０.13反應釜的結構間歇式反應釜通常為圓筒形立式反應器，同時作為傳熱容器，一般由容器、釜內(nèi)和釜外傳熱裝置、攪拌裝置和相應的傳動、密封裝置以及其他附件組成。它根據(jù)釜體的結構、傳熱裝置和攪拌器形式而有多種不同型式。敞開式反應釜結構比較簡單，由筒體和筒底（下封頭）組成，一般裝有活動釜蓋，傳動和攪拌裝置為可移動式。密封式反應釜由釜蓋（上封頭）、筒體與筒底組成。在釜蓋上安裝傳動和密封裝置，以連接攪拌裝置，并設置人孔、視鏡、溫度計孔、取樣裝置及各種接管、閥門等。根據(jù)生產(chǎn)品種和加熱方式裝配不同的釜內(nèi)和釜外傳熱裝置，在筒底大多有出料閥。圖2為生產(chǎn)醇酸樹脂的密封式反應釜結構示意圖。反應釜的結構間歇式反應釜通常為圓筒形立式反應器，同時作為傳14圖2醇酸樹脂反應釜（熱載體加熱）１－減速機（帶電機）；２－機架；３－填料箱；４－上封頭；５－打沫翅；６－夾套；７－攪拌軸；８－蛇管；９－攪拌器；１０－筒體；１１－下封頭圖2醇酸樹脂反應釜（熱載體加熱）15不同用途的反應釜開孔數(shù)量不同，例如醇酸樹脂釜蓋開孔至少有10個，圖3為釜蓋開孔示意圖。圖3反應釜釜蓋開孔示意圖

１－人孔；２－惰性氣體通入口；３－回流液入口；４－溫度計；５－投光孔；６－視鏡；７－排空或安全閥接口；８－攪拌軸（軸封）；９－蒸汽出口；１０－取樣孔；１１－加料口不同用途的反應釜開孔數(shù)量不同，例如醇酸樹脂釜蓋開孔至少有1016反應釜釜蓋的開孔配置，也隨釜蓋直徑的大小、出料方式的不同而略有差異。如釜蓋直徑較小，布孔布置不足，有的可一孔多用，如在人孔蓋上設視鏡；在一個進料口上設置一個水平總管，供幾種原料管路并聯(lián)連接；若布孔位置富余，為了減少打開人孔的次數(shù)并減輕勞動強度，有的反應釜另外開設手孔；直接火加熱的反應釜，從安全角度考慮，都不在釜底接管，出料采用一個插底管，大多利用抽真空的方法從釜蓋上出料；取樣則大多利用插入液面下的取樣管用真空取樣，也有從釜體下部側面取樣的。反應釜釜蓋的開孔配置，也隨釜蓋直徑的大小、出料方式的不同而略17反應釜的壁厚，隨反應釜的容積增大而增加，如釜徑1m以下的不銹鋼的筒體壁厚為3-4mm；釜徑2m以上時，則最低壁厚為8-10mm。具體尺寸依據(jù)反應釜操作情況而定。釜底厚度一般要比筒體為大。例如12m3以熱載體加熱的醇樹脂反應釜的釜底厚度為20mm，筒體厚度為16mm。反應釜筒體的長徑比（H/D）通常在1~1.3之間，依據(jù)反應釜容積的大小而有變化。如一般樹脂反應釜容積在12m3以下時，長徑比通常在1.1左右,若容積增大至20m3以上，由于需要的傳熱面積增大，因而長徑比通常要增大1.2~1.3倍。此外，根據(jù)生產(chǎn)品種不同，反應釜的長徑比也有差別。一般不銹鋼反應釜的釜蓋和釜底多采用標準的橢圓形封頭，如圖4所示。反應釜的壁厚，隨反應釜的容積增大而增加，如釜徑1m以下的不銹18圖4橢圓形封頭T－封頭內(nèi)徑；h１－直邊高度；h２－曲面高度；Ｓ－厚度圖4橢圓形封頭19反應釜的傳熱裝置反應釜中物料在反應過程中要吸熱或放熱，有時還要反復進行。反應釜作為傳熱容器，使外來熱源傳入物料以加熱物料，或使物料的熱能用熱載體吸收以冷卻物料。依據(jù)熱源不同反應釜釜體可設計成不同形式。為反應釜物料提供熱源有兩種形式，即直接加熱和間接加熱。如用燃料燃燒的直接火焰、電阻或電感應等直接加熱發(fā)方式對反應釜加熱時，反應釜釜體多為單層圓筒形容器，由金屬板材制成。用氣相或液相熱載體對反應釜間接加熱，釜體就有各種型式的傳熱裝置。釜體外部最常用的是平滑夾套和螺旋盤管夾套；釜體內(nèi)部常用浸入式熱交換盤管（蛇管）。為了增加傳熱面積，有的釜內(nèi)設置了傳熱擋板。反應釜的傳熱裝置反應釜中物料在反應過程中要吸熱或放熱，有時20平滑夾套在筒體和筒底底裝設平滑的夾套是間接方式最通用的傳熱設施，也叫整體夾套或簡稱為夾套，適用于液態(tài)或氣態(tài)的各種熱載體加熱反應釜中物料。通常，平滑夾套設計的高度為筒體高的0.65倍左右，相當于反應釜的裝料系數(shù)的下限。容積１m3以下的反應釜，夾套的寬度一般在５０mm左右；３m3以上反應釜，約為７５mm；１０m3反應釜夾套約寬１００mm。在夾套內(nèi)通入氣態(tài)或液態(tài)熱載體，筒體承受外來壓力，帶夾套的筒體要按外壓容器考慮，厚度要經(jīng)過計算。在操作中要注意控制夾套內(nèi)的壓力不超過設計規(guī)定值，否則筒體可能被壓癟。平滑夾套在筒體和筒底底裝設平滑的夾套是間接方式最通用的傳熱設21原則上釜內(nèi)裝料高度應超過夾套高度，以避免形成“干燒”，使釜內(nèi)物料出現(xiàn)局部過熱和結焦現(xiàn)象。為了適應反應物料不同的液面高度，同時也便于調(diào)節(jié)加熱速度，可將夾套設計成２～３段。對于原料分段加入的反應釜，例如醇酸樹脂反應釜，可避免器壁反應物過熱。經(jīng)驗表明，夾套位置適當降低較好，設計成兩段是比較恰當?shù)?。另外，為了提高加熱效率，需要提高熱載體在夾套內(nèi)的流速，以提高夾套側流體的給熱系數(shù)，并防止流體從進口走“短路”直達出口，形成部分“死角”，有必要在夾套中間設置螺旋導板，螺旋導板與夾套壁的間隙要小些，以減少熱載體從間隙處通過的流量。為了減少由于筒壁與夾套壁溫度不同而產(chǎn)生的溫差應力，常在高溫樹脂反應釜的上部夾套中設置膨脹節(jié)，底部夾套由于封頭有一定的補償能力，不再設置膨脹節(jié)。原則上釜內(nèi)裝料高度應超過夾套高度，以避免形成“干燒”，使釜內(nèi)22螺旋盤管夾套在反應釜筒體釜底焊接整管、半管或成型軋材的螺旋盤管式夾套，是近年來通行的釜體外部傳熱裝置，其中以半管式應用為廣泛。螺旋半管夾套有３個特點：可以減少筒體和封頭的壁厚，節(jié)省金屬材料。由于蒸汽或?qū)嵊偷葻彷d體都有一定壓力，夾套反應釜按外壓容器計算，所以筒體和封頭壁厚較大。而半管式反應釜，由于半管尺寸小，加上筒體和封頭上焊了較多螺旋半圓管，大大增加了剛性和承壓能力，不必按外壓容器計算，壁厚大大減小。例如同樣為１２m3的醇酸樹脂反應釜，夾套式反應釜筒體的名義壁厚為１６mm，釜底為２０mm；而半管式反應釜的筒體和釜底的名義壁厚僅為１０mm。螺旋盤管夾套在反應釜筒體釜底焊接整管、半管或成型軋材的螺旋盤23提高傳熱效率由于半管截面積小，熱載體流速大，所以給熱系數(shù)也大，提高了傳熱效率。適合于液態(tài)熱載體對反應釜的加熱。節(jié)約能量半管的總容積比夾套的總容積小得多，以１２m3樹脂反應釜為例，夾套的總容積為1.8m3，而半管總容積僅為0.2m3，兩者相差８倍。樹脂反應釜在生產(chǎn)過程中，要不斷進行升溫和降溫，夾套容量大，在反復升溫、降溫過程中，就要多消耗一些能量。提高傳熱效率由于半管截面積小，熱載體流速大，所以給熱系數(shù)24但半管反應釜也有不足之處；它的制造難度大，所以雖然節(jié)省一些材料，但因制造費工，設備總造價還是與夾套反應釜相近。其次，半管式反應釜焊縫太多，焊接質(zhì)量難以保證，加上溫差應力的影響，半管焊縫泄漏的可能性和幾率比夾套大得多。使用過程中有發(fā)生過焊縫泄漏事故的實例。在實踐中發(fā)現(xiàn)需要反復進行加熱和冷卻的反應釜，泄漏嚴重，而只進行加熱、不需要強制冷卻的反應釜，在制造質(zhì)量較高情況下很少出現(xiàn)泄漏。因此，半管式反應釜最適宜用于液相熱載體加熱和冷卻的低溫樹脂反應釜和只作加熱用的高溫樹脂反應釜。但半管反應釜也有不足之處；它的制造難度大，所以雖然節(jié)省一些材25浸入式傳熱裝置為了加大傳熱面積，加快升、降溫速度，不論夾套釜或半管釜，都可以在釜內(nèi)設置浸入式熱交換裝置。一般反應釜容量大于６m3時，就要考慮加浸入式盤管。盤管有單排式和雙排式等。以分段設置為宜。盤管設置數(shù)量按工藝要求而定。盤管設計成能經(jīng)受較高的壓力，其制造質(zhì)量應經(jīng)嚴格的檢驗，以防泄漏。浸入式傳熱裝置為了加大傳熱面積，加快升、降溫速度，不論夾套釜26反應釜的攪拌裝置攪拌是化工生產(chǎn)中經(jīng)常應用的單元操作。它可使液－液或液－固相間得以充分的混合、分散或溶解。它能使物料強烈流動，從而強化傳熱過程，使化學反應加速進行。在樹脂等生產(chǎn)過程中，反應釜的攪拌對提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率起著重要作用。反應釜的攪拌裝置攪拌是化工生產(chǎn)中經(jīng)常應用的單元操作。它可使27反應釜的冷凝回流設備

反應釜的冷凝回流設備主要是蒸出管、冷凝器和分水器，從反應釜出來的蒸汽經(jīng)蒸出管進入冷凝器冷凝，冷凝液進入分水器，使水與溶劑（如二甲苯）分離，溶劑回流到反應釜，水從分水器下端排出。（1）蒸出管蒸出管，又稱直管冷凝器，根據(jù)不同品種樹脂的反應要求，有不同形式。如生產(chǎn)乳液時，蒸出氣體很少，通常使用直管。一般使用帶夾的直立式圓管，管徑較粗，根據(jù)需要夾套中通入冷水或蒸汽，以起到使氣體冷凝回流入反應釜，或使氣體快速蒸出到冷凝器中冷凝的作用。反應釜的冷凝回流設備28（2）冷凝器冷凝器是樹脂反應釜重要的配套設備，其結構大多是列管式（也叫管殼式），以臥式傾斜安裝的居多。從材質(zhì)上看，除少數(shù)場合使用鋁管冷凝外，幾乎都用不銹鋼冷凝器，管程與物料接觸的全用不銹鋼，通水的部分可用碳鋼。冷凝器的大小依據(jù)冷凝物料的數(shù)量和冷凝速度選用。（3）分水器也稱油水分離器。它的作用是將經(jīng)冷凝器冷凝下來的液體進行分離，上部的溶劑回收利用或經(jīng)Ｕ型回流管返回反應釜內(nèi)，下部的水不定期排放掉。分水器的容量以略大于釜內(nèi)反應所可能產(chǎn)生的水量為原則。（2）冷凝器29稀釋罐稀釋罐又稱兌稀罐、稀釋釜，它是樹脂反應釜的配套設備，在稀釋罐中，樹脂用稀釋劑予以稀釋，使之達到工藝要求的固體分和粘度。影響高分子聚合物溶脹和溶解過程的因素，除與高分子的結構、特性及稀釋劑的特性有關外，也與二者間相互擴散速率有關。為了增加樹脂與稀釋劑的接觸，加快分子擴散速率，獲得均勻的樹脂溶液，在稀釋過程中需要攪拌。攪拌的同時改善了傳熱狀況，如樹脂反應完成后通過泵送、真空抽送或依靠位差自流進入稀釋罐時，一般需要冷卻，攪拌加快了冷卻速度。稀釋罐稀釋罐又稱兌稀罐、稀釋釜，它是樹脂反應釜的配套設備，30稀釋用的稀釋劑，根據(jù)工藝要求，可能是一種，也可能是幾種。加入稀釋劑的方法，大體上有兩種：一種是先在稀釋罐中加入樹脂，然后加入稀釋劑，此謂正兌??；另一種是先在稀釋罐中加入稀釋劑，然后再加入樹脂，此謂“反兌稀”?！胺磧断　崩鋮s速度快，稀釋罐內(nèi)壁不易結皮。但稀釋時揮發(fā)的稀釋劑較多，需要配備較大的回流冷凝器。稀釋罐的結構與反應釜相似，一般都是一個立式的帶攪拌的容器，需要有傳熱結構---夾套或者帶內(nèi)部盤管。稀釋罐的攪拌，并不需要很激烈。所以一般采用槳式攪拌的容器或開啟式折葉渦輪攪拌器，罐壁加擋板。反應釜的傳動大多用擺線針輪減速機。稀釋用的稀釋劑，根據(jù)工藝要求，可能是一種，也可能是幾種。加入31稀釋罐的傳熱結構，在大多數(shù)情況下是為了冷卻罐內(nèi)的樹脂液。但有時也有需要加熱的時候，如在稀釋罐中的樹脂液未及時過濾，在需要過濾時，溫度較低而不適合過濾的要求，這時就要給稀釋罐內(nèi)的樹脂液加熱（一般用蒸汽）。稀釋罐的傳熱結構可以用夾套或內(nèi)部盤管。使用內(nèi)部盤管時，筒體不受外壓，罐內(nèi)是常壓的，可按常壓容器設計和制造，罐體較薄，造價較低。所以使用這種結構的較多。稀釋罐的傳熱結構，在大多數(shù)情況下是為了冷卻罐內(nèi)的樹脂液。但有32由于稀釋時，稀釋劑要揮發(fā)，所以要在稀釋罐頂部設置回流冷凝器，回收稀釋劑，保護環(huán)境?；亓骼淠饔弥惫芑蛄泄苁?，垂直安裝于稀釋罐出氣口上。稀釋劑冷凝后回流入稀釋罐，不凝性氣體排至大氣中。稀釋罐的容量一般取與之配套的反應釜容量的1.5～2倍，為了給兌稀操作留一點調(diào)整粘度與固體分的余地，稀釋罐的容量可以略大于反應釜2倍容量。由于稀釋時，稀釋劑要揮發(fā)，所以要在稀釋罐頂部設置回流冷凝器，33加熱設備在樹脂生產(chǎn)過程中，溫度的控制特別重要。按照工藝要求，使反應在規(guī)定的溫度下進行，既能縮短工時，又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。另外，在整個生產(chǎn)周期中，減少加熱和冷卻占用時間，對提高單機的產(chǎn)量，也有重要的意義。對于樹脂反應釜來說，加熱方式可分為直接加熱和間接加熱，常用的加熱方式如下：加熱設備在樹脂生產(chǎn)過程中，溫度的控制特別重要。按照工藝要求，34直接加熱間接加熱燃料燃燒火焰加熱電加熱熱載體加熱固體燃料（煤或焦碳）液體燃料:柴油氣體燃料:煤氣或天然氣工頻電感加熱電阻遠紅外加熱電熱棒加熱:直接或間接蒸汽加熱熱水加熱:熱水或加壓熱水導熱油液相加熱聯(lián)苯混合物氣相加熱直接加熱間接加熱燃料燃燒火焰加熱電加熱熱載體加熱固體燃料（煤35加熱方式的選擇要因地制宜，綜合考慮。生產(chǎn)工藝提出的要求如加熱溫度、加熱速度，是否需要冷卻及冷卻的速度，要求達到的溫度精度，對自控的要求等。以生產(chǎn)丙烯酸樹脂和乳液為例，蒸汽加熱和熱水加熱都能達到加熱溫度，但熱水加熱更緩和、更均勻，溫度自控更精確，避免了局部過熱現(xiàn)象，對提高產(chǎn)品質(zhì)量起到很重要的作用。加熱方式的選擇要因地制宜，綜合考慮。36生產(chǎn)規(guī)模及設備容量的大小近年來導熱油加熱很流行，但它也有系統(tǒng)龐大、復雜附屬設備多、耗電量大、占地面積大、占用人員多以及投資費用高等缺點。所以，若生產(chǎn)規(guī)模很小或設備容量很小，很可能用電加熱更經(jīng)濟。當?shù)丶艾F(xiàn)場環(huán)境的條件有些地方水電資源充足，用電不緊張，可適當多考慮用一些電加熱（要作經(jīng)濟技術對比）。有些工廠場地面積小，無堆煤存灰之處，就不宜選用燃煤熱油爐。有些環(huán)境要求防爆，選用的加熱方式是否符合要求，還要征得當?shù)叵啦块T的同意。生產(chǎn)規(guī)模及設備容量的大小近年來導熱油加熱很流行，但它也有371.燃料燃燒火焰加熱燃料燃燒火焰加熱通稱直接火加熱或明火加熱，也稱爐灶加熱。即將反應釜安置在爐灶之上，在爐膛直接燃燒煤、焦碳、柴油、煤氣或天然氣等燃料，火焰直接燒及釜底及釜壁。這是最原始、最古老的加熱方法，但由于它簡單易行，投資費用低，至今還有使用。1.燃料燃燒火焰加熱382.電加熱（1）工頻電感加熱工頻電感加熱是利用渦流損耗在鐵殼中所產(chǎn)生的熱量對釜內(nèi)物料進行加熱。工頻電感加熱多用于高溫反應型的樹脂生產(chǎn)，它的優(yōu)點是取材容易，施工簡單，加熱比較均勻，控制溫度方便，作業(yè)環(huán)境比較清潔，缺點是功率因素低，約０.65-0.70,熱效率低，耗電量大，運行費用高。2.電加熱39（2）電阻遠紅外加熱電阻遠紅外加熱是７０年代發(fā)展起來的一種加熱新技術。它的主要優(yōu)點是功率因素高（約0.97）、熱效率高、省電、節(jié)能。據(jù)介紹，它比工頻電感加熱可節(jié)能２５％左右。而且安全、衛(wèi)生、無噪音。電阻遠紅外加熱反應釜受熱均勻，若配用可控硅調(diào)功器，能方便地調(diào)控溫度。電阻遠紅外加熱的缺點是一次投資費用高，冷卻不方便，使用壽命一般不及工頻電感長。（2）電阻遠紅外加熱40（3）電熱棒加熱

電熱棒是管狀電熱元件的俗稱。它是用金屬作外殼，管中放入合金電阻絲作發(fā)熱體，在空隙部分緊密填充具有良好絕緣和導熱性能的結晶氧化鎂而組成的一種電加熱元件。（3）電熱棒加熱

電熱棒是管狀電熱元件的俗稱。它是用金屬作41電熱棒的使用主要有兩種方式。一種方式是直接插入釜內(nèi)物料中加熱，這種方式，熱效率當然很高，但由于樹脂反應釜內(nèi)的液體大多是易燃易爆的，故一般不推薦采用。另一種方式是將電熱棒插入反應釜夾套中，加熱中間熱載體，中間熱載體處于自然對流狀態(tài)。中間熱載體受熱同時給反應釜加熱。

電熱棒的使用主要有兩種方式。一種方式是直接插入釜內(nèi)物料中加熱42這種方法的缺點是中間熱載體沒有強制循環(huán)，電熱棒表面的高溫使其局部過熱、分解、變質(zhì)，使用壽命大大地縮短；同時，電熱棒表面也容易結焦，使傳熱效率降低。中間熱載體大多用導熱油或聯(lián)苯混合物。這種方法的缺點是中間熱載體沒有強制循環(huán)，電熱棒表面的高溫使其43解決夾套中熱載體不流動的缺點，有兩種改進的方法。一種方法是在釜外單獨設置2臺熱油泵，使電熱棒所在的釜底夾套部分的導熱油定期輪換流動，以沖刷電熱棒表面，使之不結焦。這種方法與冷油箱配合，還可以起到冷卻作用。另一種方法是在夾套底部插一個小型攪拌器，此攪拌器也是定期輪換作正反向轉(zhuǎn)動，使導熱油不停地沖刷電熱棒表面。解決夾套中熱載體不流動的缺點，有兩種改進的方法。一種方法是在44.蒸汽加熱蒸汽加熱即飽和水蒸氣加熱，是低溫樹脂最常用的加熱方法。將蒸汽從上部通入反應釜的夾套或釜內(nèi)的蛇管中，然后將冷凝水從夾套或蛇管下方通過疏水器排出，這樣就可以方便地完成加熱操作，由于飽和水蒸氣的溫度與壓力有對應關系，通過壓力的調(diào)節(jié)，就能控制加熱溫度。下表中摘錄了部分飽和水蒸氣的壓力與溫度的對應關系。.蒸汽加熱蒸汽加熱即飽和水蒸氣加熱，是低溫樹脂最常用的加熱方45表壓，Ｍp溫度，℃表壓，Ｍp溫度，℃0.10.20.30.40.5120.2

133.3

143.4

151.7

158.70.6

0.7

0.8

0.9

1.0164.7

170.4

175.1

179.9

183.5飽和水蒸氣壓力與溫度對照表表壓，Ｍp溫度，℃表壓，Ｍp溫度，℃0.1120.2

46從上表可以看出要加熱到150℃左右，加上加熱時需要的溫差，大約用0.6-0.7ＭＰa壓力的蒸汽即可行。如加熱溫度再提高，由于壓力太大，對一般夾套反應釜是不適宜的。因此蒸汽加熱通常用于反應溫度150℃以下的樹脂生產(chǎn)。從上表可以看出要加熱到150℃左右，加上加熱時需要的溫差，大47利用蒸汽加熱，要注意幾個問題。①在開始加熱時，要把夾套中的空氣排盡。一般多在夾套頂端、蒸汽入口對面設置排氣旋塞，以排除不凝性氣體。②冷凝水要及時排除，否則部分傳熱面積被浸泡，將使傳熱效果變壞。要通過蒸水器排出，不要使蒸汽從旁路直接溢出，以免浪費能源。③夾套通入蒸汽傳熱，反應釜本體受外壓，所以蒸汽壓力不能超過設備設計壓力，特別當夾套上未安裝安全閥時，更要注意，以免釜體被壓癟。使用蒸汽加熱，對反應釜冷卻也很方便，只要在蒸汽出口處接冷卻水入口，在蒸汽入口處接冷卻出口即可。利用蒸汽加熱，要注意幾個問題。48熱水加熱熱水加熱的優(yōu)點是加熱均勻、緩和，不會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象。其缺點是其給熱系數(shù)不大。普通熱水加熱的溫度范圍為40-100℃，但加壓熱水（過熱水）加熱，其溫度視壓力的大小可提高很多。如用表壓0.7ＭＰa的蒸汽通過一個高效換熱器可將水加熱到１50℃左右，加壓熱水（約0.4ＭＰa）經(jīng)離心泵密閉旋環(huán)，向反應釜供熱．反應釜可采用半管加熱結構，對溫度可進行自動調(diào)節(jié)，加熱均勻，操作方便．可應用在150℃以下反應的樹脂生產(chǎn)，如丙烯樹脂和乳液等。熱水加熱熱水加熱的優(yōu)點是加熱均勻、緩和，不會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)49導熱油加熱為了加熱均勻，能精確調(diào)控溫度并滿足安全生產(chǎn)要求，在復合材料生產(chǎn)的很多場合，都不能使用直接火加熱。除去幾種電加熱方法外，普遍使用間接加熱法。間接加熱，就是通過熱載體來加熱。除了上面提到的以水為熱載體的水蒸氣加熱和熱水加熱外，還有多種熱載體．無機鹽、熔融金屬和合金，也可作為熱載體，可用于400℃以上高溫的特殊情況。一般對于150-385℃范圍，大多使用有機熱載體加熱。以前，汽缸油、汽輪機油等石油類物質(zhì)也曾用作熱載體．由于它們耐熱性能差，使用中很快氧化、變稠，壽命很短，現(xiàn)已基本淘汰。導熱油加熱為了加熱均勻，能精確調(diào)控溫度并滿足安全生產(chǎn)要求，在50目前廣泛使用的有機熱載體加熱方法主要有導熱油液相加熱和聯(lián)苯混合物氣相加熱。采用導熱油液相加熱的方式具有加熱均勻、能在較低壓力下獲得較高的溫度、熱效率高（0.7-0.85）、節(jié)能、安全性好、無污染、方便操作，并易于實現(xiàn)自動控制溫度等優(yōu)點，是復合材料行業(yè)大型樹脂裝置比較理想的加熱方式，自80年代以來，得到迅速推廣。目前廣泛使用的有機熱載體加熱方法主要有導熱油液相加熱和聯(lián)苯混51下圖為典型的導熱油液相加熱流程。圖5熱油加熱裝置簡要流程圖（加熱）

1－熱油爐；2－膨脹槽；3－用熱設備；4－熱油貯槽；

5－注油泵；6－過濾器；7－熱油循環(huán)泵導熱油加熱流程下圖為典型的導熱油液相加熱流程。圖5熱油加熱裝置簡要52導熱油經(jīng)熱油循環(huán)泵注入熱油爐加熱，然后去加熱用熱設備，再回流到熱油循環(huán)泵，如此不斷循環(huán)，將熱油爐的熱量傳遞給用熱設備，達到加熱的目的。導熱油受熱后，其自身體積要膨脹，所以要在高于系統(tǒng)所有設備1.5-2m以上的地方設置高位膨脹槽，膨脹槽與系統(tǒng)用膨脹管連接，一般都接在熱油循環(huán)泵的進口管上。膨脹槽設溢流管，如系統(tǒng)中加油過多，受熱膨脹后溢出，可流入熱油貯槽。熱油貯槽也可以經(jīng)油泵向系統(tǒng)中補加導熱油。如熱油貯槽的位置比熱油爐低，在系統(tǒng)檢修或發(fā)生事故時應將導熱油放入熱油槽。否則為安全計要另設泄油貯槽。導熱油經(jīng)熱油循環(huán)泵注入熱油爐加熱，然后去加熱用熱設備，再回流53閥門Ｋ1處的管路通常稱之為旁路，在以往的工程實踐中，常有人犯了不設旁路的常識性錯誤。試想，假如沒有旁路，當用熱設備停止加熱時，系統(tǒng)中的導熱油停止流動，那么導熱油在熱油爐內(nèi)就可能過熱、變質(zhì)、甚至炭化成焦炭狀固體。所以不但一定要設旁路，而且最好能根據(jù)通過熱油爐的流量或爐進出口的壓差進行自控。其目的就是無論用熱設備工藝情況如何變化，都要保證有足夠的流量的導熱油通過熱油爐。閥門Ｋ1處的管路通常稱之為旁路，在以往的工程實踐中，常有人犯54圖6熱油加熱裝置簡要流程圖（加熱和冷卻）1-熱油爐；2-膨脹槽；3-用熱設備；4-冷油冷卻器；5-冷油貯槽6-冷油循環(huán)泵；7-熱油槽；8-注油泵；9-過濾器；10-熱油循環(huán)泵圖6熱油加熱裝置簡要流程圖（加熱和冷卻）55圖6為除了加熱，同時還能進行冷卻的流程圖。此流程中有兩套系統(tǒng)：熱油系統(tǒng)和冷油系統(tǒng)，熱油系統(tǒng)與圖5加熱流程相同。當需要冷卻時，啟用冷油系統(tǒng)，應注意，此時熱油爐和熱油循環(huán)泵不能停。應先打開閥門Ｋ1，使熱油通過Ｋ１閥從旁路進行循環(huán)。然后倒換用熱設備的進出口閥門，關閉Ｋ2、Ｋ４開啟Ｋ3、Ｋ5，啟動冷油循環(huán)泵，將冷油貯槽的冷油送入用熱設備，置換熱油，對用熱設備進行冷卻。熱交換后的通過冷油冷卻器冷卻，再進入冷油貯槽，如此循環(huán)，直至達到冷卻要求。從圖6中可以看出熱油系統(tǒng)和冷油系統(tǒng)裝置的區(qū)別。熱油系統(tǒng)中，熱油貯槽并末串聯(lián)在循環(huán)回路中，熱脹冷縮問題由膨脹槽來解決。冷油系統(tǒng)中，冷油貯槽串聯(lián)在循環(huán)回路中，但冷油貯槽不充滿，通大氣，所以不需要膨脹槽。近年的加熱流程中增加了自動控制系統(tǒng)，如熱油爐熱油出口溫度和反應釜內(nèi)溫度的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，熱油爐流量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。此外在膨脹槽管路安裝中也有不同改進。圖6為除了加熱，同時還能進行冷卻的流程圖。此流程中有兩套系統(tǒng)56熱油爐熱油爐用來加熱導熱熱油，是熱油加熱系統(tǒng)的關鍵設備。熱油爐選用是否得當，直接影響操作的安全、熱效率的高低及裝置的成本。與蒸汽鍋爐不同的是，熱油爐中的熱載體是有機物，而不是水，為了避免導熱油在爐內(nèi)局部過熱而結焦，就要求導熱油在爐管內(nèi)有較高的流速，必須有循環(huán)泵使之強制循環(huán)。所以熱油爐大多采用管式爐結構。熱油爐熱油爐用來加熱導熱熱油，是熱油加熱系統(tǒng)的關鍵設備。熱油57熱油系統(tǒng)的附屬設備熱油系統(tǒng)除熱油爐外，附屬設備還有導熱油循環(huán)泵、高位膨脹槽、過濾器、貯槽、冷卻器等。①導熱油循環(huán)泵熱油系統(tǒng)的導熱油要作強制循環(huán)，必須有循環(huán)泵提供動力。對同時具備加熱和冷卻功能的熱油系統(tǒng)，需要分別設置熱油循環(huán)泵和冷卻循環(huán)泵。熱油系統(tǒng)的附屬設備熱油系統(tǒng)除熱油爐外，附屬設備還有導熱油循58②高位膨脹槽膨脹槽是熱油系統(tǒng)中一個重要設備,其主要功能是：a吸收整個系統(tǒng)中導熱油因溫度升高所產(chǎn)生的膨脹量；b補充系統(tǒng)中因泄漏等原因造成導熱油的損失；c該槽處于高位，起著補充壓頭的作用；d當新油裝入系統(tǒng)后，操作時起排氣作用；e在突然停電時，可以用膨脹槽的冷油置換熱油爐爐管中熱油，以保護導熱油不結焦；f在向系統(tǒng)補加油時，可把油注入膨脹槽，再由膨脹槽自流到系統(tǒng)中。這種注油方法對降低高位膨脹槽的油溫有利；g當系統(tǒng)需要氮封時，可在膨脹槽液面上通入氮氣。膨脹槽有立式和臥式兩種，其容積一般應不小于系統(tǒng)中導熱油運行量膨脹值的1.3倍。膨脹槽安裝、使用要注意下列問題：②高位膨脹槽膨脹槽是熱油系統(tǒng)中一個重要設備,其主要功59a.膨脹槽的安裝位置，應使槽底高出系統(tǒng)中所有用熱和供熱設備導熱油液面最高點1.5m以上，并且不要安裝在熱油爐的正上方，以防導熱油因膨脹或系統(tǒng)意外進水導致噴出而引起火災。b.膨脹槽下部應連接適合的膨脹管，膨脹管的直徑一般不大于主管線直徑的一半。c.高位膨脹槽的膨脹管應該接在循環(huán)泵的進口側，由于它給泵的進口提供了較高的壓頭，可防止離心油泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。d.膨脹槽應配有液面計和最低報警器，并設有溢流管，溢流管應接到貯槽上。a.膨脹槽的安裝位置，應使槽底高出系統(tǒng)中所有用熱和供熱設備60③過濾器導熱油系統(tǒng)使用的過濾器有兩種。一種是粗過濾器，目的是過濾鐵銹、焊渣、導熱油的結焦物等較大的機械雜質(zhì)，一般為筒狀不銹鋼絲網(wǎng)過濾器。安裝位置都在熱油循環(huán)泵前，主要起到保護油泵的作用。一些裝置的過濾器，在操作正常后把過濾網(wǎng)取出，以減小系統(tǒng)的阻力，節(jié)約能源。另一種是細過濾器，目前常用粉末冶金微孔過濾器。粉末冶金微孔過濾器由殼體和幾根可拆卸的粉末冶金過濾管制成，過濾管上布滿孔徑約20μm的微孔，能除去導熱油中因氧化和過熱而形成的膠質(zhì)和炭粒等微小雜質(zhì)。③過濾器導熱油系統(tǒng)使用的過濾器有兩種。一種是粗過濾器，61④貯槽當系統(tǒng)檢修或發(fā)生意外事故時需要將系統(tǒng)中的導熱油放入貯槽內(nèi)，貯槽的容積應不小于導熱油總量的1.2倍，其位置應盡可能設在加熱系統(tǒng)的最低位置。⑤冷卻器加熱和冷卻兼用的流程，需要設置冷卻器。目前常用的冷卻器是管殼式冷卻器，材質(zhì)大多是碳鋼，冷卻用水大多使用經(jīng)冷卻塔冷卻的工業(yè)循環(huán)水。但由于循環(huán)水中含鹽濃度高及微生物作用，對冷卻器的腐蝕相當嚴重，一般使用２-３年，冷卻器中的換熱管就要發(fā)生穿孔而漏水。為此，應對工業(yè)循環(huán)水進行化學處理或采用不銹鋼材料作冷卻器的換熱管和管板。④貯槽當系統(tǒng)檢修或發(fā)生意外事故時需要將系統(tǒng)中的導熱油放62導熱油導熱油加熱使用的好壞，導熱油壽命的長短，主要與流程設計是否合理、操作是否得當及導熱油本身的質(zhì)量有關。導熱油的質(zhì)量要求：熱穩(wěn)定性好，抗氧化性好；在溫度指標范圍內(nèi)，能在較長時間內(nèi)不變質(zhì)或少變質(zhì)；具有良好的熱傳導性；沸點或初餾點高，蒸汽壓低，能在高溫下以液相運行，而且壓力較低；閃點較高，有利于安全生產(chǎn)；毒性低、滲透性小、無刺激性氣味；凝固點低，因此可用于寒冷地區(qū)，不易堵塞設備和管道；粘度小，有利于輸送；對鋼材不腐蝕，以降低設備造價；貨源充足，價格合理。導熱油導熱油加熱使用的好壞，導熱油壽命的長短，主要與流程設63①導熱油的品種導熱油的品種很多，從其組成和來源可分為合成型導熱油和礦物型導熱油兩大類。合成型導熱油，如氫化三聯(lián)苯、三乙基聯(lián)苯、二芐基甲苯、烷基萘等，它們一般耐高溫（大多達340～350℃），熱穩(wěn)定性好，使用壽命長，但相應的價格也較高。礦物油型導熱油是經(jīng)過精致加工的石油煉制產(chǎn)品，加有少量添加劑（如抗氧化添加劑、清凈分散劑、降凝添加劑等）而成。主要有烷烴型和芳烴型兩種類型，前者在較高溫度下的抗氧化能力較強。依據(jù)最高工作溫度，礦物型導熱油分為不同規(guī)格，不同廠家生產(chǎn)的牌號也不一樣。這類導熱油雖然性能不如合成型導熱油，但較易生產(chǎn)，價格較低，如質(zhì)量可靠，使用得當，基本上以能滿足生產(chǎn)要求。

不同品種的導熱油不宜混用。如必須混合使用時，混用前應由導熱油生產(chǎn)單位提供混用條件和要求。①導熱油的品種導熱油的品種很多，從其組成和來源可分為合成64②導熱油的報廢和更新導熱油長期在高溫下使用，由于氧化和高溫裂解，其品質(zhì)會緩慢地發(fā)生變化。直觀地看，顏色逐漸變深，粘度加大，油內(nèi)殘?zhí)己吭黾樱瑥幕灁?shù)值可看出閃點逐漸降低而酸度升高。按化工部《有機載熱體加熱爐安全技術規(guī)程》的規(guī)定，有機載熱體應每半年取樣分析一次，并注意觀察以下四項質(zhì)量指標：粘度變化大于15%時應引起重視，閃點變化達到20%以上時應重視；酸值達到0.5mgＫＯＨ／g時應引起重視；殘?zhí)迹ㄙ|(zhì)量百分數(shù)）達到1.5時引起重視。若上述四項指標中有兩項不合格時，應更新或再生。②導熱油的報廢和更新導熱油長期在高溫下使用，由于氧化和高65熱油液相加熱的缺點①系統(tǒng)比較復雜，附屬設備比較多，其中熱油泵、鼓風機、引風機等都要連續(xù)運轉(zhuǎn)，耗電量較大。②由于系統(tǒng)設備多，加上有關安全規(guī)定要求的安全距離較大，整個系統(tǒng)占地面積較大。③操作要求比較嚴格，占用操作人員較多。④導熱油最高工作溫度有限制，即使使用合成類導熱油，最高溫度也不能超過350℃，礦物類導熱油，根據(jù)品種不同，使用溫度還要低些。⑤導熱油價格較貴，而且前期使用壽命一般也不長（用得好的可超過5年），再加上廠房設備的投資及運轉(zhuǎn)的費用，使它的使用受到限制，一般導熱油加熱適用于規(guī)模較大的生產(chǎn)。⑥熱油爐開車后切忌開開停停，所以它不適用于臨時性、經(jīng)常需要停車的生產(chǎn)方式。熱油液相加熱的缺點①系統(tǒng)比較復雜，附屬設備比較多，其中熱油66作業(yè)題1.簡述設備工藝設計包括的內(nèi)容。2.從制造材質(zhì)上進行分類命名,反應釜有那幾類,各有何特點?3.間歇式反應釜通常由那些裝置組成?4.UP生產(chǎn)中,反應釜和稀釋釜有何作用?5.簡述樹脂反應釜的加熱方式.作業(yè)題1.簡述設備工藝設計包括的內(nèi)容。67第4章設備工藝設計本階段工作通常在工藝流程設計、物料衡算及熱量衡算工作完成的基礎上進行。但有時需和物料衡算及熱量衡算聯(lián)合計算。設備的工藝設計包括定型設備（標準設備）和非定型設備（非標準設備）兩大類。定型設備通過選型計算確定規(guī)格、型號，非定型設備則通過設計與計算，確定設備的結構及工藝尺寸。第4章設備工藝設計本階段工作通常在工藝流程設計、物料684.1定型設備選用定型設備最多的是流體動力過程、冷凍操作和機械操作中的設備，其他單元過程亦有可供選用，如不銹鋼反應罐、搪玻璃反應罐及貯罐、冷凝器、離心機等都廣泛用于復合材料產(chǎn)品的生產(chǎn)中。在選擇時，必須充分考慮工藝上的要求和各種定型設備的規(guī)格、性能、技術特性與使用條件的適應。在選擇設備時一般先確定設備的類型，然后確定其規(guī)格。4.1定型設備選用定型設備最多的是流體動力過程、冷凍操作和69物料輸送泵（1）選擇泵型泵型的選擇一般從以下幾方面考慮：物料狀態(tài)（如含固量、含氣量、壓力及溫度等）；物料性質(zhì)（如腐蝕性、毒性、易燃易爆等）泵的安裝位置情況（包括環(huán)境溫度、海拔高度、裝置平立面、布置要求等）。（2）確定流量和揚程流量按最大流量或正常流量的1.1～1.2倍計算，所需揚程（或壓差）按泵的布置情況利用柏努利方程求出，再根據(jù)工藝過程情況采用1.05～1.1的安全系數(shù)。（3）選擇泵的型號根據(jù)流量和揚程按選定的泵型從樣本手冊和說明書確定具體型號，并列出該泵的技術特性數(shù)據(jù)和安裝尺寸以便定貨及車間布置設計后序工作。物料輸送泵（1）選擇泵型泵型的選擇一般從以下幾方面考慮70真空泵選擇（1）按真空泵的特性和系統(tǒng)的特性要求及有關環(huán)境選定合適的泵型，真空泵的特性見表4-1。（2）估算被抽真空系統(tǒng)空氣泄露量。（3）按系統(tǒng)泄露量，由產(chǎn)品樣本或有關設計手冊選定真空泵的具體型號，并列出技術特性數(shù)據(jù)和安裝尺寸，以便定貨及后序設計工作。真空泵選擇（1）按真空泵的特性和系統(tǒng)的特性要求及有關環(huán)境選71表4-１常用真空泵的特性真空泵類型特性活塞泵抽氣量大，適于真空度較高、含水蒸汽少的場合。水環(huán)泵抽氣量小，極限真空度較低，適合于排水蒸汽的場合。旋片泵抽氣量小，極限真空度高，適合于水蒸汽少的場合。水噴射泵抽氣量一般，極限真空度較低。結構簡單，無運動部件，安裝、操作、管理都方便。廣泛用于真空要求不高、有水蒸氣或腐蝕氣體及毒性氣體存在的場合。蒸氣噴射泵抽氣量大，結構簡單，無運動部件，不需電動力，由一級到多級可適合各種場合，缺點是消耗水蒸氣和水量大。表4-１常用真空泵的特性真空泵類型特性活塞泵抽氣量大，724.2非定型設備設計

（一）管殼式換熱器（二）塔設備（三）攪拌反應釜裝置（四）加熱設備4.2非定型設備設計（一）管殼式換熱器73攪拌反應釜裝置復合材料中所用樹脂生產(chǎn)的核心裝置是攪拌反應釜。間歇式生產(chǎn)工藝的反應裝置包括配有攪拌器的反應釜和相應的加料、冷凝回流裝置等，根據(jù)生產(chǎn)品種不同，在裝置形式和包含內(nèi)容上略有差別。下圖為溶劑法醇酸樹脂的反應裝置。攪拌反應釜裝置復合材料中所用樹脂生產(chǎn)的核心裝置是攪拌反應釜74溶劑法醇酸樹脂裝置示意圖１－反應釜；２－冷凝器；３－分水器；４－高位槽；５－溫度計；６－視鏡；７－回流管；８－排水閥溶劑法醇酸樹脂裝置示意圖75反應釜的種類反應釜是反應裝置的主體設備。對反應釜有不同的分類命名方法。如前所述，反應釜按生產(chǎn)產(chǎn)品不同，可命名為醇酸樹脂反應釜、不飽和聚酯樹脂反應釜、乳液反應釜等。可按所進行的反應，稱為醇解釜、酯化釜、聚合釜等。也可按反應溫度的高低，稱為高溫樹脂反應釜（150—300℃）和低溫樹脂反應釜（60—150℃）。有的按反應釜加熱的方式，稱為直接火加熱反應釜、電阻遠紅外加熱反應釜、工頻電感加熱反應釜等。習慣上多從制造材質(zhì)上進行分類命名，主要有碳鋼反應釜、復合鋼板反應釜、不銹鋼反應釜和搪玻璃反應釜等４類。反應釜的種類反應釜是反應裝置的主體設備。對反應釜有不同的分類76碳鋼反應釜碳鋼反應釜由于易生銹和不耐化學介質(zhì)腐蝕，又有使反應物顏色加深的弊病，現(xiàn)在基本上已很少使用。復合鋼板反應釜所用復合鋼板是由一層不銹鋼板熱扎而成，它主要用在采用工頻電感應加熱的場合，與物料接觸的是不銹鋼，碳鋼層主要用于電感應加熱?，F(xiàn)在使用最廣的是不銹鋼反應釜和搪玻璃反應釜。碳鋼反應釜碳鋼反應釜由于易生銹和不耐化學介質(zhì)腐蝕，又有使反應77不銹鋼反應釜不銹鋼反應釜具有以下特點:不銹鋼材質(zhì)具有優(yōu)良的機械性能，反應釜設計得當，可承受較高的工作壓力，也可承受塊狀固體物料加料時的沖擊。耐熱性能好，工作溫度范圍很廣（－１９６～６００℃）,在較高溫度下不會氧化起皮，可用于直接火加熱。具有高的腐蝕性能，無生銹現(xiàn)象。傳熱效果比搪玻璃反應釜好，升溫和降溫速度較快。有優(yōu)良的加工性能，可按工藝要求，制成各種不同形狀和結構的反應釜，還可以打磨拋光。但是用不銹鋼材制造的造價較高，比搪玻璃反應釜要貴好幾倍。接觸鹵族元素（氟、氯、溴等）時會產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，不銹鋼反應釜不能在有鹵族元素介質(zhì)存在的情況下工作。不銹鋼反應釜不銹鋼反應釜具有以下特點:78搪玻璃反應釜搪玻璃反應釜又稱搪瓷反應釜，是將含有二氧化硅的玻璃質(zhì)釉涂于低碳鋼制成的容器表面，經(jīng)高溫燒結而成。形成的搪玻璃襯里耐腐蝕性能好，能耐一般無機酸、有機酸、弱堿液（t≤６０℃，pＨ≤１２）、有機溶劑等介質(zhì)的腐蝕，但不耐氫氟酸、強堿及溫度高于１８０℃的濃磷酸的腐蝕。此外，搪玻璃襯里表面光滑，物料粘附少，容易清洗。因此，搪玻璃反應釜可以用作樹脂生產(chǎn)的反應釜。但它畢竟是用兩種不同物理性能的材料復合而成，而且玻璃釉質(zhì)脆性大，因此它在耐壓、耐溫、抗機械沖擊等方面還是有許多不足之處。搪玻璃反應釜搪玻璃反應釜又稱搪瓷反應釜，是將含有二氧化硅的玻79①允許工作壓力有限制。一般釜內(nèi)為０.３９ＭＰa，夾套內(nèi)為０.５９ＭＰa。由于搪玻璃設備的法蘭密封及軸封的嚴密程度要比非搪玻璃設備差（燒結時變形所致），所以它不宜用于真空度大于８０kＰa的工作場合。②允許工作溫度有限制。一般只能在２００℃以下使用。③溫度急劇變化時，瓷釉容易出現(xiàn)破損。④搪玻璃層脆，抗機械沖擊能力很低。⑤傳熱較慢，而且導電性差。由于導電性差，物料在釜內(nèi)運動時容易產(chǎn)生靜電荷的積聚。因此，必須采取防靜電措施。由于以上原因，搪玻璃反應釜主要適用于較低溫度下反應的樹脂生產(chǎn)，如用作生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂稀釋釜、乳液等的反應釜。反應釜從形式上有敞開式和密封式之分。在樹脂生產(chǎn)中，除個別品種外，現(xiàn)在廣泛使用密封式反應釜。①允許工作壓力有限制。一般釜內(nèi)為０.３９ＭＰa，夾套內(nèi)為０.80反應釜的結構間歇式反應釜通常為圓筒形立式反應器，同時作為傳熱容器，一般由容器、釜內(nèi)和釜外傳熱裝置、攪拌裝置和相應的傳動、密封裝置以及其他附件組成。它根據(jù)釜體的結構、傳熱裝置和攪拌器形式而有多種不同型式。敞開式反應釜結構比較簡單，由筒體和筒底（下封頭）組成，一般裝有活動釜蓋，傳動和攪拌裝置為可移動式。密封式反應釜由釜蓋（上封頭）、筒體與筒底組成。在釜蓋上安裝傳動和密封裝置，以連接攪拌裝置，并設置人孔、視鏡、溫度計孔、取樣裝置及各種接管、閥門等。根據(jù)生產(chǎn)品種和加熱方式裝配不同的釜內(nèi)和釜外傳熱裝置，在筒底大多有出料閥。圖2為生產(chǎn)醇酸樹脂的密封式反應釜結構示意圖。反應釜的結構間歇式反應釜通常為圓筒形立式反應器，同時作為傳81圖2醇酸樹脂反應釜（熱載體加熱）１－減速機（帶電機）；２－機架；３－填料箱；４－上封頭；５－打沫翅；６－夾套；７－攪拌軸；８－蛇管；９－攪拌器；１０－筒體；１１－下封頭圖2醇酸樹脂反應釜（熱載體加熱）82不同用途的反應釜開孔數(shù)量不同，例如醇酸樹脂釜蓋開孔至少有10個，圖3為釜蓋開孔示意圖。圖3反應釜釜蓋開孔示意圖

１－人孔；２－惰性氣體通入口；３－回流液入口；４－溫度計；５－投光孔；６－視鏡；７－排空或安全閥接口；８－攪拌軸（軸封）；９－蒸汽出口；１０－取樣孔；１１－加料口不同用途的反應釜開孔數(shù)量不同，例如醇酸樹脂釜蓋開孔至少有1083反應釜釜蓋的開孔配置，也隨釜蓋直徑的大小、出料方式的不同而略有差異。如釜蓋直徑較小，布孔布置不足，有的可一孔多用，如在人孔蓋上設視鏡；在一個進料口上設置一個水平總管，供幾種原料管路并聯(lián)連接；若布孔位置富余，為了減少打開人孔的次數(shù)并減輕勞動強度，有的反應釜另外開設手孔；直接火加熱的反應釜，從安全角度考慮，都不在釜底接管，出料采用一個插底管，大多利用抽真空的方法從釜蓋上出料；取樣則大多利用插入液面下的取樣管用真空取樣，也有從釜體下部側面取樣的。反應釜釜蓋的開孔配置，也隨釜蓋直徑的大小、出料方式的不同而略84反應釜的壁厚，隨反應釜的容積增大而增加，如釜徑1m以下的不銹鋼的筒體壁厚為3-4mm；釜徑2m以上時，則最低壁厚為8-10mm。具體尺寸依據(jù)反應釜操作情況而定。釜底厚度一般要比筒體為大。例如12m3以熱載體加熱的醇樹脂反應釜的釜底厚度為20mm，筒體厚度為16mm。反應釜筒體的長徑比（H/D）通常在1~1.3之間，依據(jù)反應釜容積的大小而有變化。如一般樹脂反應釜容積在12m3以下時，長徑比通常在1.1左右,若容積增大至20m3以上，由于需要的傳熱面積增大，因而長徑比通常要增大1.2~1.3倍。此外，根據(jù)生產(chǎn)品種不同，反應釜的長徑比也有差別。一般不銹鋼反應釜的釜蓋和釜底多采用標準的橢圓形封頭，如圖4所示。反應釜的壁厚，隨反應釜的容積增大而增加，如釜徑1m以下的不銹85圖4橢圓形封頭T－封頭內(nèi)徑；h１－直邊高度；h２－曲面高度；Ｓ－厚度圖4橢圓形封頭86反應釜的傳熱裝置反應釜中物料在反應過程中要吸熱或放熱，有時還要反復進行。反應釜作為傳熱容器，使外來熱源傳入物料以加熱物料，或使物料的熱能用熱載體吸收以冷卻物料。依據(jù)熱源不同反應釜釜體可設計成不同形式。為反應釜物料提供熱源有兩種形式，即直接加熱和間接加熱。如用燃料燃燒的直接火焰、電阻或電感應等直接加熱發(fā)方式對反應釜加熱時，反應釜釜體多為單層圓筒形容器，由金屬板材制成。用氣相或液相熱載體對反應釜間接加熱，釜體就有各種型式的傳熱裝置。釜體外部最常用的是平滑夾套和螺旋盤管夾套；釜體內(nèi)部常用浸入式熱交換盤管（蛇管）。為了增加傳熱面積，有的釜內(nèi)設置了傳熱擋板。反應釜的傳熱裝置反應釜中物料在反應過程中要吸熱或放熱，有時87平滑夾套在筒體和筒底底裝設平滑的夾套是間接方式最通用的傳熱設施，也叫整體夾套或簡稱為夾套，適用于液態(tài)或氣態(tài)的各種熱載體加熱反應釜中物料。通常，平滑夾套設計的高度為筒體高的0.65倍左右，相當于反應釜的裝料系數(shù)的下限。容積１m3以下的反應釜，夾套的寬度一般在５０mm左右；３m3以上反應釜，約為７５mm；１０m3反應釜夾套約寬１００mm。在夾套內(nèi)通入氣態(tài)或液態(tài)熱載體，筒體承受外來壓力，帶夾套的筒體要按外壓容器考慮，厚度要經(jīng)過計算。在操作中要注意控制夾套內(nèi)的壓力不超過設計規(guī)定值，否則筒體可能被壓癟。平滑夾套在筒體和筒底底裝設平滑的夾套是間接方式最通用的傳熱設88原則上釜內(nèi)裝料高度應超過夾套高度，以避免形成“干燒”，使釜內(nèi)物料出現(xiàn)局部過熱和結焦現(xiàn)象。為了適應反應物料不同的液面高度，同時也便于調(diào)節(jié)加熱速度，可將夾套設計成２～３段。對于原料分段加入的反應釜，例如醇酸樹脂反應釜，可避免器壁反應物過熱。經(jīng)驗表明，夾套位置適當降低較好，設計成兩段是比較恰當?shù)?。另外，為了提高加熱效率，需要提高熱載體在夾套內(nèi)的流速，以提高夾套側流體的給熱系數(shù)，并防止流體從進口走“短路”直達出口，形成部分“死角”，有必要在夾套中間設置螺旋導板，螺旋導板與夾套壁的間隙要小些，以減少熱載體從間隙處通過的流量。為了減少由于筒壁與夾套壁溫度不同而產(chǎn)生的溫差應力，常在高溫樹脂反應釜的上部夾套中設置膨脹節(jié)，底部夾套由于封頭有一定的補償能力，不再設置膨脹節(jié)。原則上釜內(nèi)裝料高度應超過夾套高度，以避免形成“干燒”，使釜內(nèi)89螺旋盤管夾套在反應釜筒體釜底焊接整管、半管或成型軋材的螺旋盤管式夾套，是近年來通行的釜體外部傳熱裝置，其中以半管式應用為廣泛。螺旋半管夾套有３個特點：可以減少筒體和封頭的壁厚，節(jié)省金屬材料。由于蒸汽或?qū)嵊偷葻彷d體都有一定壓力，夾套反應釜按外壓容器計算，所以筒體和封頭壁厚較大。而半管式反應釜，由于半管尺寸小，加上筒體和封頭上焊了較多螺旋半圓管，大大增加了剛性和承壓能力，不必按外壓容器計算，壁厚大大減小。例如同樣為１２m3的醇酸樹脂反應釜，夾套式反應釜筒體的名義壁厚為１６mm，釜底為２０mm；而半管式反應釜的筒體和釜底的名義壁厚僅為１０mm。螺旋盤管夾套在反應釜筒體釜底焊接整管、半管或成型軋材的螺旋盤90提高傳熱效率由于半管截面積小，熱載體流速大，所以給熱系數(shù)也大，提高了傳熱效率。適合于液態(tài)熱載體對反應釜的加熱。節(jié)約能量半管的總容積比夾套的總容積小得多，以１２m3樹脂反應釜為例，夾套的總容積為1.8m3，而半管總容積僅為0.2m3，兩者相差８倍。樹脂反應釜在生產(chǎn)過程中，要不斷進行升溫和降溫，夾套容量大，在反復升溫、降溫過程中，就要多消耗一些能量。提高傳熱效率由于半管截面積小，熱載體流速大，所以給熱系數(shù)91但半管反應釜也有不足之處；它的制造難度大，所以雖然節(jié)省一些材料，但因制造費工，設備總造價還是與夾套反應釜相近。其次，半管式反應釜焊縫太多，焊接質(zhì)量難以保證，加上溫差應力的影響，半管焊縫泄漏的可能性和幾率比夾套大得多。使用過程中有發(fā)生過焊縫泄漏事故的實例。在實踐中發(fā)現(xiàn)需要反復進行加熱和冷卻的反應釜，泄漏嚴重，而只進行加熱、不需要強制冷卻的反應釜，在制造質(zhì)量較高情況下很少出現(xiàn)泄漏。因此，半管式反應釜最適宜用于液相熱載體加熱和冷卻的低溫樹脂反應釜和只作加熱用的高溫樹脂反應釜。但半管反應釜也有不足之處；它的制造難度大，所以雖然節(jié)省一些材92浸入式傳熱裝置為了加大傳熱面積，加快升、降溫速度，不論夾套釜或半管釜，都可以在釜內(nèi)設置浸入式熱交換裝置。一般反應釜容量大于６m3時，就要考慮加浸入式盤管。盤管有單排式和雙排式等。以分段設置為宜。盤管設置數(shù)量按工藝要求而定。盤管設計成能經(jīng)受較高的壓力，其制造質(zhì)量應經(jīng)嚴格的檢驗，以防泄漏。浸入式傳熱裝置為了加大傳熱面積，加快升、降溫速度，不論夾套釜93反應釜的攪拌裝置攪拌是化工生產(chǎn)中經(jīng)常應用的單元操作。它可使液－液或液－固相間得以充分的混合、分散或溶解。它能使物料強烈流動，從而強化傳熱過程，使化學反應加速進行。在樹脂等生產(chǎn)過程中，反應釜的攪拌對提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率起著重要作用。反應釜的攪拌裝置攪拌是化工生產(chǎn)中經(jīng)常應用的單元操作。它可使94反應釜的冷凝回流設備

反應釜的冷凝回流設備主要是蒸出管、冷凝器和分水器，從反應釜出來的蒸汽經(jīng)蒸出管進入冷凝器冷凝，冷凝液進入分水器，使水與溶劑（如二甲苯）分離，溶劑回流到反應釜，水從分水器下端排出。（1）蒸出管蒸出管，又稱直管冷凝器，根據(jù)不同品種樹脂的反應要求，有不同形式。如生產(chǎn)乳液時，蒸出氣體很少，通常使用直管。一般使用帶夾的直立式圓管，管徑較粗，根據(jù)需要夾套中通入冷水或蒸汽，以起到使氣體冷凝回流入反應釜，或使氣體快速蒸出到冷凝器中冷凝的作用。反應釜的冷凝回流設備95（2）冷凝器冷凝器是樹脂反應釜重要的配套設備，其結構大多是列管式（也叫管殼式），以臥式傾斜安裝的居多。從材質(zhì)上看，除少數(shù)場合使用鋁管冷凝外，幾乎都用不銹鋼冷凝器，管程與物料接觸的全用不銹鋼，通水的部分可用碳鋼。冷凝器的大小依據(jù)冷凝物料的數(shù)量和冷凝速度選用。（3）分水器也稱油水分離器。它的作用是將經(jīng)冷凝器冷凝下來的液體進行分離，上部的溶劑回收利用或經(jīng)Ｕ型回流管返回反應釜內(nèi)，下部的水不定期排放掉。分水器的容量以略大于釜內(nèi)反應所可能產(chǎn)生的水量為原則。（2）冷凝器96稀釋罐稀釋罐又稱兌稀罐、稀釋釜，它是樹脂反應釜的配套設備，在稀釋罐中，樹脂用稀釋劑予以稀釋，使之達到工藝要求的固體分和粘度。影響高分子聚合物溶脹和溶解過程的因素，除與高分子的結構、特性及稀釋劑的特性有關外，也與二者間相互擴散速率有關。為了增加樹脂與稀釋劑的接觸，加快分子擴散速率，獲得均勻的樹脂溶液，在稀釋過程中需要攪拌。攪拌的同時改善了傳熱狀況，如樹脂反應完成后通過泵送、真空抽送或依靠位差自流進入稀釋罐時，一般需要冷卻，攪拌加快了冷卻速度。稀釋罐稀釋罐又稱兌稀罐、稀釋釜，它是樹脂反應釜的配套設備，97稀釋用的稀釋劑，根據(jù)工藝要求，可能是一種，也可能是幾種。加入稀釋劑的方法，大體上有兩種：一種是先在稀釋罐中加入樹脂，然后加入稀釋劑，此謂正兌?。涣硪环N是先在稀釋罐中加入稀釋劑，然后再加入樹脂，此謂“反兌稀”?！胺磧断　崩鋮s速度快，稀釋罐內(nèi)壁不易結皮。但稀釋時揮發(fā)的稀釋劑較多，需要配備較大的回流冷凝器。稀釋罐的結構與反應釜相似，一般都是一個立式的帶攪拌的容器，需要有傳熱結構---夾套或者帶內(nèi)部盤管。稀釋罐的攪拌，并不需要很激烈。所以一般采用槳式攪拌的容器或開啟式折葉渦輪攪拌器，罐壁加擋板。反應釜的傳動大多用擺線針輪減速機。稀釋用的稀釋劑，根據(jù)工藝要求，可能是一種，也可能是幾種。加入98稀釋罐的傳熱結構，在大多數(shù)情況下是為了冷卻罐內(nèi)的樹脂液。但有時也有需要加熱的時候，如在稀釋罐中的樹脂液未及時過濾，在需要過濾時，溫度較低而不適合過濾的要求，這時就要給稀釋罐內(nèi)的樹脂液加熱（一般用蒸汽）。稀釋罐的傳熱結構可以用夾套或內(nèi)部盤管。使用內(nèi)部盤管時，筒體不受外壓，罐內(nèi)是常壓的，可按常壓容器設計和制造，罐體較薄，造價較低。所以使用這種結構的較多。稀釋罐的傳熱結構，在大多數(shù)情況下是為了冷卻罐內(nèi)的樹脂液。但有99由于稀釋時，稀釋劑要揮發(fā)，所以要在稀釋罐頂部設置回流冷凝器，回收稀釋劑，保護環(huán)境?；亓骼淠饔弥惫芑蛄泄苁剑怪卑惭b于稀釋罐出氣口上。稀釋劑冷凝后回流入稀釋罐，不凝性氣體排至大氣中。稀釋罐的容量一般取與之配套的反應釜容量的1.5～2倍，為了給兌稀操作留一點調(diào)整粘度與固體分的余地，稀釋罐的容量可以略大于反應釜2倍容量。由于稀釋時，稀釋劑要揮發(fā)，所以要在稀釋罐頂部設置回流冷凝器，100加熱設備在樹脂生產(chǎn)過程中，溫度的控制特別重要。按照工藝要求，使反應在規(guī)定的溫度下進行，既能縮短工時，又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。另外，在整個生產(chǎn)周期中，減少加熱和冷卻占用時間，對提高單機的產(chǎn)量，也有重要的意義。對于樹脂反應釜來說，加熱方式可分為直接加熱和間接加熱，常用的加熱方式如下：加熱設備在樹脂生產(chǎn)過程中，溫度的控制特別重要。按照工藝要求，101直接加熱間接加熱燃料燃燒火焰加熱電加熱熱載體加熱固體燃料（煤或焦碳）液體燃料:柴油氣體燃料:煤氣或天然氣工頻電感加熱電阻遠紅外加熱電熱棒加熱:直接或間接蒸汽加熱熱水加熱:熱水或加壓熱水導熱油液相加熱聯(lián)苯混合物氣相加熱直接加熱間接加熱燃料燃燒火焰加熱電加熱熱載體加熱固體燃料（煤102加熱方式的選擇要因地制宜，綜合考慮。生產(chǎn)工藝提出的要求如加熱溫度、加熱速度，是否需要冷卻及冷卻的速度，要求達到的溫度精度，對自控的要求等。以生產(chǎn)丙烯酸樹脂和乳液為例，蒸汽加熱和熱水加熱都能達到加熱溫度，但熱水加熱更緩和、更均勻，溫度自控更精確，避免了局部過熱現(xiàn)象，對提高產(chǎn)品質(zhì)量起到很重要的作用。加熱方式的選擇要因地制宜，綜合考慮。103生產(chǎn)規(guī)模及設備容量的大小近年來導熱油加熱很流行，但它也有系統(tǒng)龐大、復雜附屬設備多、耗電量大、占地面積大、占用人員多以及投資費用高等缺點。所以，若生產(chǎn)規(guī)模很小或設備容量很小，很可能用電加熱更經(jīng)濟。當?shù)丶艾F(xiàn)場環(huán)境的條件有些地方水電資源充足，用電不緊張，可適當多考慮用一些電加熱（要作經(jīng)濟技術對比）。有些工廠場地面積小，無堆煤存灰之處，就不宜選用燃煤熱油爐。有些環(huán)境要求防爆，選用的加熱方式是否符合要求，還要征得當?shù)叵啦块T的同意。生產(chǎn)規(guī)模及設備容量的大小近年來導熱油加熱很流行，但它也有1041.燃料燃燒火焰加熱燃料燃燒火焰加熱通稱直接火加熱或明火加熱，也稱爐灶加熱。即將反應釜安置在爐灶之上，在爐膛直接燃燒煤、焦碳、柴油、煤氣或天然氣等燃料，火焰直接燒及釜底及釜壁。這是最原始、最古老的加熱方法，但由于它簡單易行，投資費用低，至今還有使用。1.燃料燃燒火焰加熱1052.電加熱（1）工頻電感加熱工頻電感加熱是利用渦流損耗在鐵殼中所產(chǎn)生的熱量對釜內(nèi)物料進行加熱。工頻電感加熱多用于高溫反應型的樹脂生產(chǎn)，它的優(yōu)點是取材容易，施工簡單，加熱比較均勻，控制溫度方便，作業(yè)環(huán)境比較清潔，缺點是功率因素低，約０.65-0.70,熱效率低，耗電量大，運行費用高。2.電加熱106（2）電阻遠紅外加熱電阻遠紅外加熱是７０年代發(fā)展起來的一種加熱新技術。它的主要優(yōu)點是功率因素高（約0.97）、熱效率高、省電、節(jié)能。據(jù)介紹，它比工頻電感加熱可節(jié)能２５％左右。而且安全、衛(wèi)生、無噪音。電阻遠紅外加熱反應釜受熱均勻，若配用可控硅調(diào)功器，能方便地調(diào)控溫度。電阻遠紅外加熱的缺點是一次投資費用高，冷卻不方便，使用壽命一般不及工頻電感長。（2）電阻遠紅外加熱107（3）電熱棒加熱

電熱棒是管狀電熱元件的俗稱。它是用金屬作外殼，管中放入合金電阻絲作發(fā)熱體，在空隙部分緊密填充具有良好絕緣和導熱性能的結晶氧化鎂而組成的一種電加熱元件。（3）電熱棒加熱

電熱棒是管狀電熱元件的俗稱。它是用金屬作108電熱棒的使用主要有兩種方式。一種方式是直接插入釜內(nèi)物料中加熱，這種方式，熱效率當然很高，但由于樹脂反應釜內(nèi)的液體大多是易燃易爆的，故一般不推薦采用。另一種方式是將電熱棒插入反應釜夾套中，加熱中間熱載體，中間熱載體處于自然對流狀態(tài)。中間熱載體受熱同時給反應釜加熱。

電熱棒的使用主要有兩種方式。一種方式是直接插入釜內(nèi)物料中加熱109這種方法的缺點是中間熱載體沒有強制循環(huán)，電熱棒表面的高溫使其局部過熱、分解、變質(zhì)，使用壽命大大地縮短；同時，電熱棒表面也容易結焦，使傳熱效率降低。中間熱載體大多用導熱油或聯(lián)苯混合物。這種方法的缺點是中間熱載體沒有強制循環(huán)，電熱棒表面的高溫使其110解決夾套中熱載體不流動的缺點，有兩種改進的方法。一種方法是在釜外單獨設置2臺熱油泵，使電熱棒所在的釜底夾套部分的導熱油定期輪換流動，以沖刷電熱棒表面，使之不結焦。這種方法與冷油箱配合，還可以起到冷卻作用。另一種方法是在夾套底部插一個小型攪拌器，此攪拌器也是定期輪換作正反向轉(zhuǎn)動，使導熱油不停地沖刷電熱棒表面。解決夾套中熱載體不流動的缺點，有兩種改進的方法。一種方法是在111.蒸汽加熱蒸汽加熱即飽和水蒸氣加熱，是低溫樹脂最常用的加熱方法。將蒸汽從上部通入反應釜的夾套或釜內(nèi)的蛇管中，然后將冷凝水從夾套或蛇管下方通過疏水器排出，這樣就可以方便地完成加熱操作，由于飽和水蒸氣的溫度與壓力有對應關系，通過壓力的調(diào)節(jié)，就能控制加熱溫度。下表中摘錄了部分飽和水蒸氣的壓力與溫度的對應關系。.蒸汽加熱蒸汽加熱即飽和水蒸氣加熱，是低溫樹脂最常用的加熱方112表壓，Ｍp溫度，℃表壓，Ｍp溫度，℃0.10.20.30.40.5120.2

133.3

143.4

151.7

158.70.6

0.7

0.8

0.9

1.0164.7

170.4

175.1

179.9

183.5飽和水蒸氣壓力與溫度對照表表壓，Ｍp溫度，℃表壓，Ｍp溫度，℃0.1120.2

113從上表可以看出要加熱到150℃左右，加上加熱時需要的溫差，大約用0.6-0.7ＭＰa壓力的蒸汽即可行。如加熱溫度再提高，由于壓力太大，對一般夾套反應釜是不適宜的。因此蒸汽加熱通常用于反應溫度150℃以下的樹脂生產(chǎn)。從上表可以看出要加熱到150℃左右，加上加熱時需要的溫差，大114利用蒸汽加熱，要注意幾個問題。①在開始加熱時，要把夾套中的空氣排盡。一般多在夾套頂端、蒸汽入口對面設置排氣旋塞，以排除不凝性氣體。②冷凝水要及時排除，否則部分傳熱面積被浸泡，將使傳熱效果變壞。要通過蒸水器排出，不要使蒸汽從旁路直接溢出，以免浪費能源。③夾套通入蒸汽傳熱，反應釜本體受外壓，所以蒸汽壓力不能超過設備設計壓力，特別當夾套上未安裝安全閥時，更要注意，以免釜體被壓癟。使用蒸汽加熱，對反應釜冷卻也很方便，只要在蒸汽出口處接冷卻水入口，在蒸汽入口處接冷卻出口即可。利用蒸汽加熱，要注意幾個問題。115熱水加熱熱水加熱的優(yōu)點是加熱均勻、緩和，不會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象。其缺點是其給熱系數(shù)不大。普通熱水加熱的溫度范圍為40-100℃，但加壓熱水（過熱水）加熱，其溫度視壓力的大小可提高很多。如用表壓0.7ＭＰa的蒸汽通過一個高效換熱器可將水加熱到１50℃左右，加壓熱水（約0.4ＭＰa）經(jīng)離心泵密閉旋環(huán)，向反應釜供熱．反應釜可采用半管加熱結構，對溫度可進行自動調(diào)節(jié)，加熱均勻，操作方便．可應用在150℃以下反應的樹脂生產(chǎn)，如丙烯樹脂和乳液等。熱水加熱熱水加熱的優(yōu)點是加熱均勻、緩和，不會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)116導熱油加熱為了加熱均勻，能精確調(diào)控溫度并滿足安全生產(chǎn)要求，在復合材料生產(chǎn)的很多場合，都不能使用直接火加熱。除去幾種電加熱方法外，普遍使用間接加熱法。間接加熱，就是通過熱載體來加熱。除了上面提到的以水為熱載體的水蒸氣加熱和熱水加熱外，還有多種熱載體．無機鹽、熔融金屬和合金，也可作為熱載體，可用于400℃以上高溫的特殊情況。一般對于150-385℃范圍，大多使用有機熱載體加熱。以前，汽缸油、汽輪機油等石油類物質(zhì)也曾用作熱載體．由于它們耐熱性能差，使用中很快氧化、變稠，壽命很短，現(xiàn)已基本淘汰。導熱油加熱為了加熱均勻，能精確調(diào)控溫度并滿足安全生產(chǎn)要求，在117目前廣泛使用的有機熱載體加熱方法主要有導熱油液相加熱和聯(lián)苯混合物氣相加熱。采用導熱油液相加熱的方式具有加熱均勻、能在較低壓力下獲得較高的溫度、熱效率高（0.7-0.85）、節(jié)能、安全性好、無污染、方便操作，并易于實現(xiàn)自動控制溫度等優(yōu)點，是復合材料行業(yè)大型樹脂裝置比較理想的加熱方式，自80年代以來，得到迅速推廣。目前廣泛使用的有機熱載體加熱方法主要有導熱油液相加熱和聯(lián)苯混118下圖為典型的導熱油液相加熱流程。圖5熱油加熱裝置簡要流程圖（加熱）

1－熱油爐；2－膨脹槽；3－用熱設備；4－熱油貯槽；

5－注油泵；6－過濾器；7－熱油循環(huán)泵導熱油加熱流程下圖為典型的導熱油液相加熱流程。圖5熱油加熱裝置簡要119導熱油經(jīng)熱油循環(huán)泵注入熱油爐加熱，然后去加熱用熱設備，再回流到熱油循環(huán)泵，如此不斷循環(huán)，將熱油爐的熱量傳遞給用熱設備，達到加熱的目的。導熱油受熱后，其自身體積要膨脹，所以要在高于系統(tǒng)所有設備1.5-2m以上的地方設置高位膨脹槽，膨脹槽與系統(tǒng)用膨脹管連接，一般都接在熱油循環(huán)泵的進口管上。膨脹槽設溢流管，如系統(tǒng)中加油過多，受熱膨脹后溢出，可流入熱油貯槽。熱油