多功能樹脂反應釜在錸回收生產(chǎn)線的應用設計

徐元博

（陜西省華縣金鉬股份硫酸廠，陜西 渭南，714101）

多功能樹脂反應釜在錸回收生產(chǎn)線的應用設計

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)技術的難點研究討論，提出了一種新型多功能樹脂處理反應釜，通過實際驗證，解決了現(xiàn)場技術難點。

錸；樹脂；反應釜；錯流；攪拌速度；負壓；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計較大，樹脂的密實度不均勻，常造成錯流現(xiàn)場，針對此種問題，結合實驗室數(shù)據(jù)，確定以攪拌加熱的方式對樹脂進行以上工藝操作，現(xiàn)需設計一種符合以上功能的多功能反應釜。

1 基本參數(shù)設計

1.1 整體結構設計

1）釜體部分

釜體是物料進行化學反應的空間，由筒體和上下封頭組成，通常是密閉的，有時也采用敞開式，主要視反應介質(zhì)而定，本裝置解吸、再生涉及強酸、強堿，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，設計現(xiàn)場反應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)設置攪拌裝置。攪拌裝置由攪拌軸和攪拌器組成。其轉(zhuǎn)動由電動機經(jīng)減速器減到適宜轉(zhuǎn)速后，再經(jīng)聯(lián)軸器來帶動,立式攪拌軸懸臂式。

4）軸封裝置

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

5）其它結構

主要包括人孔、手孔、各種接管、溫度計、壓力表、視鏡、安全泄放裝置等。

1.2 技術特性及參數(shù)設計

反應釜的技術參數(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）釜體積計算（間歇釜式反應器）

V=VR/φ

表1 罐體長徑比經(jīng)驗表

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

設計計算體積為：V=3/0.4～3/0.6=7.5～5m3，結合實際取5m3釜較為合適。

2)反應器直徑和高度的計算

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：當容積一定時，H/Di越高，越有利于傳熱。

長徑比的確定通常采用經(jīng)驗值,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

將上式計算結果圓整成標準直徑，代入下式得出罐體高度

其中， v--封頭容積，經(jīng)過計算結合5立方標準釜參數(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。

減速機采用擺線針齒行星減速機：減速比87～9，轉(zhuǎn)速16～160r/min，功率0.6～30kW。特點是傳動效率高，結構緊湊，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：YB132M-4-7.5（防爆）。

4)儀表設計

該反應釜設計測溫點一處（測量范圍0-100℃）；

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

2 現(xiàn)場應用實例

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

3 結語

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

（References）

[1] 王鴻飛, 梁秀山.機械設計基礎[M].北京：北京石油大學出版社, 2001.

[2] 夏晨, 李樸.反應釜設計及其溫度控制系統(tǒng)[J].化工自動化及儀表, 2004, 31（1）：66～69.