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多功能树脂反应釜在铼回收生产线的应用设计

时间:2018-03-06 09:06 作者:pwj 点击:

摘要:铼是一种国家重要的战略储备稀有金属,具有良好的热硬性,在利用树脂吸附交换法回收铼金属的生产线,对树脂的清洗、解吸、再生工艺尤为重要,本文通过对现场生产技术的难点研究讨论,提出了一种新型多功能树脂处理反应釜,通过实际验证,解决了现场技术难点。
  冶炼烟气含铼淋洗液中杂质含量种类较多,虽然经过除杂处理,杂质含量已降低至微量,但是由于离子交换树脂富集离子的特性,离子交换树脂中的各种杂质也得到富集,在树脂解吸、再生过程中,由于柱子过流面积设计较大,树脂的密实度不均匀,常造成错流现场,针对此种问题,结合实验室数据,确定以搅拌加热的方式对树脂进行以上工艺操作,现需设计一种符合以上功能的多功能反应釜。
 
1、基本参数设计:
1.1、整体结构设计:

1)釜体部分釜体是物料进行化学反应的空间,由筒体和上下封头组成,通常是密闭的,有时也采用敞开式,主要视反应介质而定,本装置解吸、再生涉及强酸、强碱,采用内部搪瓷釜。
2)传热装置在釜体的内部或外部设置供加热或冷却用的传热装置,通常为釜体外部夹套或釜内蛇管,设计现场反应釜采用外部夹套加热,采用硫酸厂蒸汽余热。
3)搅拌装置为使物料混合均匀,接触良好,需在釜内设置搅拌装置。搅拌装置由搅拌轴和搅拌器组成。其转动由电动机经减速器减到适宜转速后,再经联轴器来带动 ,立式搅拌轴悬臂式。
4)轴封装置由于搅拌轴是动的,而釜体封头是静的,所以在搅拌轴伸出之处必需进行密封(轴封),轴封的作用是保持设备内的压力(或真空度),防止反应物料逸出和杂质渗入。轴封通常采用填料密封或机械密封。
5)其它结构主要包括人孔、手孔、各种接管、温度计、压力表、视镜、安全泄放装置等。

1.2、技术特性及参数设计:
  反应釜的技术参数通常包括:操作容积及全体积;釜内及夹套内(蛇管)的工作压力、工作温度、工作介质、腐蚀情况、传热面积 ;搅拌器型式、转速及轴功率 ;推荐材料 ;装配哪些接口管等。
  1)釜体积计算(间歇釜式反应器)V=VR/φ                          
表1,罐体长径比经验表

  式中 V—反应器实际体积,m3; VR—反应器有效体积,m3;f—装料系数,一般为 0.4 ~ 0.85,带搅拌的反应釜 0.7 ~ 0.8,易起泡沫和在沸腾下操作的设备 0.4 ~ 0.6。
  设计计算体积为 :V=3/0.4 ~ 3/0.6=7.5 ~ 5m3,结合实际取 5m3釜较为合适。
  2) 反应器直径和高度的计算在已知搅拌器的操作容积后,首先要选择罐体适宜的长径比 (H/Di),以确定罐体直径和高度。选择罐体长径比主要考虑以下两方面因素 :
①  径比对搅拌功率的影响 :在转速不变的情况下,P D5(其中,D—搅拌器直径,P—搅拌功率),P 随釜体直径的增大,而增加很多,减小长径比只能无谓地损耗一些搅拌功率。
②  长径比对传热的影响 :当容积一定时,H/Di越高,越有利于传热。
  长径比的确定通常采用经验值 , 见表 1。在确定了长径比和装料系数之后,先忽略罐底容积,此时
计算公式
  其中,  v-- 封头容积,经过计算结合 5 立方标准釜参数 2.94m,选取 2.94m。
  3) 搅拌器及转速的选择搅拌器由于粘度不是太高,转速在 80 ~ 120r/min。
  减 速 机 采 用 摆 线 针 齿 行 星 减 速 机 :减 速 比87 ~ 9,转速 16 ~ 160r/min,功率 0.6 ~ 30k W。特点是传动效率高,结构紧凑,拆装方便,寿命长,承载能力高,工作平稳,允许正反转。选型电机 YB132M-4-7.5(防爆)。
  4) 仪表设计该反应釜设计测温点一处(测量范围 0-100℃);设有蒸气压压力表 1 块,管道 ± 压力表各 1 块(测量范围负压 :-0.01 ~ 0.1MPa,正压 0-1.0MPa)。

2、现场应用实例:
  2015 年 11 月,本厂综合车间应用以上反应釜对饱和 7#、8# 树脂进行了解析,设备运转正常,生产高铼酸铵较以往静止过流反应釜解析率提高 10% 左右,且采用多功能树脂对解吸后树脂进行再生达到预期效果。

3、结语:
  在铼回收生产中根据现场实际首次采用多功能树脂处理装置 ,较老式静态反应釜具有解吸接触面积大、反应温度易控制等优点,优化了树脂解吸、再生工艺。