目前國內(nèi)精細(xì)化工發(fā)展速度比較快,反應(yīng)釜的應(yīng)用普及化。為了使傳熱和傳質(zhì)加速、提高反應(yīng)速度,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益,經(jīng)常在反應(yīng)釜上配置機械攪拌漿,為了防止物料泄漏,機械攪拌漿需要軸封來解決密封問題。反應(yīng)釜的軸封泄漏將導(dǎo)致進(jìn)入設(shè)備檢修作業(yè)的頻次增加,增加了不安全的因素,也嚴(yán)重影響反應(yīng)釜的使用壽命及生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運行,反應(yīng)釜軸封技術(shù)的發(fā)展趨勢的探索變得非常關(guān)鍵,目前大部分旋轉(zhuǎn)密封已經(jīng)由填料密封轉(zhuǎn)向機械密封,有向全封閉密封發(fā)展的趨勢。
密封分動密封和靜密封,反應(yīng)釜機械攪拌密封屬于動密封中的旋轉(zhuǎn)密封,作為攪拌反應(yīng)釜的重要部件,軸封的作用是保持設(shè)備內(nèi)一定的正壓力或負(fù)壓力,而設(shè)備內(nèi)的物料不會溢出或外界雜質(zhì)不會進(jìn)入,目前反應(yīng)釜的軸封仍以填料密封和機械密封為主,兩種密封在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上都有較大發(fā)展,尤其機械密封的發(fā)展比較快;目前國外先進(jìn)國家反應(yīng)釜的密封發(fā)展趨勢為全封閉密封,在處理高溫高壓情況下,腐蝕性較強、易燃易爆、有毒物料時優(yōu)勢表現(xiàn)尤為突出,必將成為未來反應(yīng)釜解決軸封泄漏的主要途徑。
填料密封是轉(zhuǎn)動設(shè)備上最早采用的一種旋轉(zhuǎn)密封,在反應(yīng)釜上得到廣泛應(yīng)用,填料密封的主要密封性能取決于填料材料性能的好壞。隨著新材料的不斷出現(xiàn),填料結(jié)構(gòu)形式也有很大變化,用做填料的材料應(yīng)具備如下特性。同時滿足上述條件的材料較少,如碳纖維、氟纖維、柔性石墨等性能好,使用范圍廣,但價格貴;棉、麻等纖維填料價格便宜,但適用范圍窄。填料密封受到填料材質(zhì)的制約,目前只在低壓、低速的工況下,填料密封才被采用;近年來,隨著機械密封的發(fā)展和它特有的一系列優(yōu)點,如機械密封的泄漏率為填料密封的1% ,功率消耗約為填料密封的30%等,填料密封大有被機械密封取代的趨勢。
機械密封的密封性好、性能穩(wěn)定、泄露量少、摩擦功耗少、使用周期長、對軸磨損很小,能夠滿足多種工況的要求,在化工、石油化工等部門已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高、價格較貴、維修不方便。機械密封也稱端面密封,至少有一對垂直于軸線的端面,該端面在流體壓力和補償機械外彈力(或磁力)的作用下,加上輔助密封的配合,與另一個端面保持貼合并相對滑動,從而達(dá)到密封的目的。由于兩個密封端面的緊密貼合,使密封面之間的交界(密封界面)形成微小間隙,當(dāng)有壓介質(zhì)通過此間隙時,形成極薄的液膜,形成阻力,防止介質(zhì)泄露,使端面得到潤滑,由此獲得長期的密封效果。合理選用摩擦副材料及不同材料的合理組對,對取得良好的密封效果十分重要。作為摩擦副材料,應(yīng)滿足下列要求。
1、具有一定的耐磨性,要求動、靜環(huán)的使用壽命大于8000小時。無論摩擦副的材料選用的多么合理,機械密封都會隨著時間的推移,摩擦副因自身磨損和輔助密封的老化而導(dǎo)致泄露,而且機械密封要求的檢維修的技術(shù)比較高,制造的成本比較高,需要有一定數(shù)量的備品備件儲備來保證設(shè)備長期運行。全封閉密封有磁力攪拌密封、氣流攪拌和外流體攪拌相結(jié)合的兩種方式,確保設(shè)備無泄露。磁力攪拌密封的工作原理: 套裝在輸入機械能轉(zhuǎn)子上的外磁轉(zhuǎn)子和套裝在攪拌軸上的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子,用隔離套使內(nèi)外轉(zhuǎn)子隔離,靠內(nèi)外磁場進(jìn)行傳動,隔離套起到全封閉作用。磁力攪拌密封優(yōu)點: 無接觸和摩擦,功耗小,效率高;超載時內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子相對滑脫,可保護(hù)電機過載;可承受較高的壓力,且維護(hù)工作量小。其缺點: 筒體內(nèi)滑動軸承與介質(zhì)直接接觸影響軸承的使用壽命;筒體內(nèi)滑動軸承的摩擦熱靠介質(zhì)帶走,要求介質(zhì)在偏離工況時不聚合,對介質(zhì)的使用范圍有限制;溫度高時會造成磁性材料嚴(yán)重退磁而失效,使用溫度受到限制;隔離套的厚度影響傳遞力矩,且轉(zhuǎn)速高時造成較大渦流和磁滯等損耗。
目前國外推廣的氣流攪拌和外流攪拌相結(jié)合的方式,將機械攪拌徹底取消,將軸封改為靜密封,這將大大減少因軸封泄露將導(dǎo)致進(jìn)入設(shè)備進(jìn)人檢修作業(yè)的頻次,減少了不安全因素,從而提高反應(yīng)釜的使用壽命及裝置平穩(wěn)運行時間。氣流攪拌的原理是利用氣體鼓泡通過液體層,對液體產(chǎn)生攪拌作用,或使氣泡群以密集狀態(tài)上升借所謂氣升作用促進(jìn)液體產(chǎn)生對流循環(huán)。與機械攪拌相比,僅氣泡的作用對液體所進(jìn)行的攪拌是比較弱的,尤其在高黏度的介質(zhì)時效果更差,這就需要采取與外流體攪拌相結(jié)合的途徑。外流體攪拌的原理,利用將反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)從下部抽出,流經(jīng)外界動力設(shè)備(如機泵)加壓后沿著筒體切線方向進(jìn)入釜內(nèi),帶壓液體進(jìn)入后將帶動釜內(nèi)的液體沿著切線方向旋轉(zhuǎn),從而達(dá)到攪拌的目的。攪拌的效果可由動力設(shè)備的流量、揚程的變化控制,使化工反應(yīng)變成可控反應(yīng)。
按照目前國內(nèi)的工業(yè)發(fā)展速度和趨勢上看,填料密封將被機械密封完全取代,而全封閉密封將成為未來反應(yīng)釜解決軸封泄露的主要途徑。
