目前国内精细化工发展速度比较快,反应釜的应用普及化。为了使传热和传质加速、提高反应速度,获得最大的经济效益,经常在反应釜上配置机械搅拌浆,为了防止物料泄漏,机械搅拌浆需要轴封来解决密封问题。反应釜的轴封泄漏将导致进入设备检修作业的频次增加,增加了不安全的因素,也严重影响反应釜的使用寿命及生产装置的平稳运行,反应釜轴封技术的发展趋势的探索变得非常关键,目前大部分旋转密封已经由填料密封转向机械密封,有向全封闭密封发展的趋势。
密封分动密封和静密封,反应釜机械搅拌密封属于动密封中的旋转密封,作为搅拌反应釜的重要部件,轴封的作用是保持设备内一定的正压力或负压力,而设备内的物料不会溢出或外界杂质不会进入,目前反应釜的轴封仍以填料密封和机械密封为主,两种密封在结构和材质上都有较大发展,尤其机械密封的发展比较快;目前国外先进国家反应釜的密封发展趋势为全封闭密封,在处理高温高压情况下,腐蚀性较强、易燃易爆、有毒物料时优势表现尤为突出,必将成为未来反应釜解决轴封泄漏的主要途径。
填料密封是转动设备上最早采用的一种旋转密封,在反应釜上得到广泛应用,填料密封的主要密封性能取决于填料材料性能的好坏。随着新材料的不断出现,填料结构形式也有很大变化,用做填料的材料应具备如下特性。同时满足上述条件的材料较少,如碳纤维、氟纤维、柔性石墨等性能好,使用范围广,但价格贵;棉、麻等纤维填料价格便宜,但适用范围窄。填料密封受到填料材质的制约,目前只在低压、低速的工况下,填料密封才被采用;近年来,随着机械密封的发展和它特有的一系列优点,如机械密封的泄漏率为填料密封的1% ,功率消耗约为填料密封的30%等,填料密封大有被机械密封取代的趋势。
机械密封的密封性好、性能稳定、泄露量少、摩擦功耗少、使用周期长、对轴磨损很小,能够满足多种工况的要求,在化工、石油化工等部门已经得到广泛应用,但其结构复杂、制造精度高、价格较贵、维修不方便。机械密封也称端面密封,至少有一对垂直于轴线的端面,该端面在流体压力和补偿机械外弹力(或磁力)的作用下,加上辅助密封的配合,与另一个端面保持贴合并相对滑动,从而达到密封的目的。由于两个密封端面的紧密贴合,使密封面之间的交界(密封界面)形成微小间隙,当有压介质通过此间隙时,形成极薄的液膜,形成阻力,防止介质泄露,使端面得到润滑,由此获得长期的密封效果。合理选用摩擦副材料及不同材料的合理组对,对取得良好的密封效果十分重要。作为摩擦副材料,应满足下列要求。
1、具有一定的耐磨性,要求动、静环的使用寿命大于8000小时。无论摩擦副的材料选用的多么合理,机械密封都会随着时间的推移,摩擦副因自身磨损和辅助密封的老化而导致泄露,而且机械密封要求的检维修的技术比较高,制造的成本比较高,需要有一定数量的备品备件储备来保证设备长期运行。全封闭密封有磁力搅拌密封、气流搅拌和外流体搅拌相结合的两种方式,确保设备无泄露。磁力搅拌密封的工作原理: 套装在输入机械能转子上的外磁转子和套装在搅拌轴上的内磁转子,用隔离套使内外转子隔离,靠内外磁场进行传动,隔离套起到全封闭作用。磁力搅拌密封优点: 无接触和摩擦,功耗小,效率高;超载时内外磁转子相对滑脱,可保护电机过载;可承受较高的压力,且维护工作量小。其缺点: 筒体内滑动轴承与介质直接接触影响轴承的使用寿命;筒体内滑动轴承的摩擦热靠介质带走,要求介质在偏离工况时不聚合,对介质的使用范围有限制;温度高时会造成磁性材料严重退磁而失效,使用温度受到限制;隔离套的厚度影响传递力矩,且转速高时造成较大涡流和磁滞等损耗。
目前国外推广的气流搅拌和外流搅拌相结合的方式,将机械搅拌彻底取消,将轴封改为静密封,这将大大减少因轴封泄露将导致进入设备进人检修作业的频次,减少了不安全因素,从而提高反应釜的使用寿命及装置平稳运行时间。气流搅拌的原理是利用气体鼓泡通过液体层,对液体产生搅拌作用,或使气泡群以密集状态上升借所谓气升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比,仅气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的,尤其在高黏度的介质时效果更差,这就需要采取与外流体搅拌相结合的途径。外流体搅拌的原理,利用将反应釜内介质从下部抽出,流经外界动力设备(如机泵)加压后沿着筒体切线方向进入釜内,带压液体进入后将带动釜内的液体沿着切线方向旋转,从而达到搅拌的目的。搅拌的效果可由动力设备的流量、扬程的变化控制,使化工反应变成可控反应。
按照目前国内的工业发展速度和趋势上看,填料密封将被机械密封完全取代,而全封闭密封将成为未来反应釜解决轴封泄露的主要途径。
