CN103759014A - 一种立式低压非接触式反应器的轴封装置 - Google Patents

Abstract

一种立式低压非接触式反应器的轴封装置，涉及釜式反应器。设有搅拌轴、静环、动环、反应器本体、联轴器、电机支座、搅拌电机；所述搅拌轴通过联轴器与搅拌电机的主轴连接，所述静环与反应器本体相连，动环与搅拌轴相连，静环与动环之间的间隙处灌注用于封压的封压液体，所述电机支座设于搅拌电机底部。应用于立式低压釜式反应器，采用液体封压技术，能够有效地减少腐蚀液反应物料对反应器轴封的磨损及腐蚀问题，在一定范围内通过改变轴封液体的种类及注入的液体高度来调节液封压力，使其适应更宽泛的反应种类及条件，具有无传动、无摩擦、结构简单、便于生产、维护方便、高效可行等优点，可调节液封压力，维修率低、寿命长。

Description

一种立式低压非接触式反应器的轴封装置

技术领域

本发明涉及釜式反应器，尤其是涉及能有效解决低压设备的轴封磨损及腐蚀问题并具有优秀低压密封效果的一种立式低压非接触式反应器的轴封装置。

背景技术

釜式反应器在高纯湿法冶金、精细化工等领域有极广泛的应用。为使传热和传质加速、提高反应速度，获得最大的经济效益，通常在釜式反应器上配置机械式搅拌浆，以降低釜式反应器内的温度梯度、浓度梯度，加快达到反应平衡。为了防止釜式反应器内挥发性气体（酸雾等）泄漏，机械搅拌装置采用轴封来解决反应器传递外置动力的旋转搅拌轴和静态反应器壳体间的动静对密封问题。

釜式反应器的轴封泄漏将导致设备检修作业的频次增加，釜内挥发性物质的逸出，导致操作安全性下降，职业危害上升，严重影响釜式反应器的使用寿命和装置的平稳运行。釜式反应器轴封技术的发展很快，目前大部分旋转密封已经由传统的填料密封转向机械密封。

在湿法冶金工艺中，利用了矿物中不同物质在酸液中不同的溶解特性，在常温条件下，用酸浸洗的方式溶解有效成份。液固分离后，达到富集目标组分（液相或固相）的目的。工艺中常用的酸常用原料有硫酸、磷酸、盐酸、氢氟酸、硝酸等，此类物料对反应设备的金属壳体有很强的腐蚀作用，即使反应区域采用防腐措施，但由于该类物质的高挥发性，极易从釜式反应器的轴封出通过动静对密封处逸出。此外，若浆料中的超细固体颗粒会被挥发性气体夹带，严重磨蚀及磨损反应装置的动静对轴封，加快轴封的检修频度。如果设备轴封选用不当，会导致反应物料的泄漏，造成环境污染，在运转中需要经常维修，浪费资源，严重影响生产。

精细化工生产中，由于反应物质的多样化，生产条件下会有酸雾或其他气相介质等体从釜式反应器动静对轴封的缝隙逸出，导致生产区域的职业卫生条件恶化，不安全因素增加。

目前常用的轴封技术有填料密封、机械密封、离心密封。

填料密封装置是转动设备上最早采用的一种旋转密封，在釜式反应器上得到广泛应用，主要由填料箱、填料、填料环和填料压盖等组成，其结构简单、拆装方便，填料密封主要靠轴的外表面和填料相互接触来实现。轴封的严密性可通过松紧填料压盖的方法来调整。如果填料压得太紧，虽能减少泄漏，但填料与轴摩擦损失增加，降低了轴和填料的寿命，严重时会造成发热、碳化冒烟，甚至将轴封（填料）烧毁。若填料压得太松，则泄漏量增加，引发职业安全卫生事故隐患，填料密封的密封性能主要取决于填料材料性能的好坏，填料密封的检修周期短。由于结构、加工精度等原因，不可避免地会有一定量泄漏。常用的填料有：浸氟石棉填料、碳纤维、氟纤维填料和聚四氟乙烯编织填料等，依据所处理物料特性选取不同的与之相适应的填料。

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、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，同时使密封端面得到润滑，由此获得长周期的密封效果。但机械密封并不适用于具有高腐蚀性反应介质的反应器，介质的腐蚀或溶解会导致摩擦面粗糙随之损伤与其对磨的材料，而反应物料中的不溶性固体颗粒则会加剧密封接触端面的磨损而导致泄漏。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。

袁苏春（袁苏春.湿法(半水法)磷酸生产中轴封技术的探讨[J].中山大学学报论丛，2002.6，22(3):250-252.）探讨了湿法磷酸生产中轴封的选用，认为离心密封（及此类）非接触式、无磨损的密封技术是最适合用于有高腐蚀物料反应的。离心密封的原理是利用副叶轮旋转带动流体产生离心力以克服泄漏的装置。离心密封的优点：允许采用较大的密封间隙，适合含有固相颗粒的介质的密封，可做到无泄漏，无磨损，寿命长。缺点：消耗功率较大，只适用于低压差和流量稳定的场合，而且还需要辅助以停车密封。停车密封是离心密封的重要组成部份，当转速降低或停车时，离心密封失去密封能力，停车密封即能自动投入工作，阻止泄漏，因此结构相对复杂。常用的离心密封有油封圈式和飞铁式两种。

通过查阅文献得知，关于非接触式的反应器轴封装置报道不多。

公开号为TW414276，名称为“非接触式轴封装置”的发明，公开了一种非接触式轴封装置，包括：在轴方向面对设置在被轴封机器的回转轴的回转密封环的静止密封环，在此静止密封环形成的给气孔数量n被设定在3～24个，插设于各给气孔的各限制机构的孔径d被设定在Φ0.05～3.0mm，且以下的无次元量α符合l≦α≦200；α=8hD/nd2其中h：密封面间隙；D：轴径；藉此，确保其密封性，其轴封装置复杂。

公开号为TWM274474，名称为“非接触性轴封之构造”的发明公开了一种非接触性轴封之构造，其包括有静止环、旋转环等二刚性元件，静止环藉由一外部压力而抵向旋转环，其中一刚性元件之接触面除均布有若干径向延伸的槽外，于各槽以外的接触面上，另凹设有若干凹陷区，藉以减少二刚性元件之接触面积，有效降低启动初始时之阻力，并于二刚性元件相对转动时藉由凹陷区建立起液动压力以助于非接触轴封之轴承效果者。

从已公开的离心密封非接触式轴封装置文献分析，其加工精度要求高，调试复杂，操作略有偏差，即发生泄漏，导致挥发性气体逸出。

发明内容

本发明的目的在于提供可有效解决强腐蚀、挥发性液－固（或液－液）反应体系的立式反应器轴封磨损及腐蚀问题，提高釜式反应器轴封气性密程度，依靠可调节的液体高度封压以实现密封效果的一种立式低压非接触式反应器的轴封装置。

本发明设有搅拌轴、静环、动环、反应器本体、联轴器、电机支座、搅拌电机；所述搅拌轴通过联轴器与搅拌电机的主轴连接，所述静环与反应器本体相连，动环与搅拌轴相连，静环与动环之间的间隙处灌注用于封压的封压液体，所述电机支座设于搅拌电机底部。

所述静环与动环之间的间隙宽度（记为环隙）可为15～20mm。

本发明应用于立式低压釜式反应器，采用液体封压技术，能够有效地减少腐蚀液固（粉体）反应物料对反应器轴封的磨损及腐蚀问题，在一定范围内通过改变轴封液体的种类及注入的液体高度来调节液封压力，使其适应更宽泛的反应种类及条件，具有无传动、无摩擦、结构简单、便于生产、维护方便、高效可行等优点，尤其解决了强腐蚀反应物料在接近常压的反应过程由于挥发性腐蚀气体对轴封装置的严重磨蚀问题，操作简单、灵活，一定范围内可调节液封压力，维修率低、寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的静环结构组成示意图。

图3为本发明实施例的动环结构组成示意图。

具体实施方式

参见图1～3，本发明实施例设有搅拌轴1、静环2、动环3、反应器本体5、联轴器6、电机支座7、搅拌电机8；所述搅拌轴1通过联轴器6与搅拌电机8的主轴连接，所述静环2与反应器本体5相连，动环3与搅拌轴1相连，静环2与动环3之间的间隙处灌注用于封压的封压液体4，所述电机支座7设于搅拌电机8底部。

所述静环2与动环3之间的间隙宽度（记为环隙）可为15～20mm。在图1中，标记L为静环2的高度（即动静对的深度）。

静环2是一种凹式承槽的密封环，动环3是一种凸式插榫的密封环，由静环2与动环3组成凹式承槽与凸式插榫配合的密封形式，密封“动静对”由釜式反应器本体顶部固定的静环和由搅拌轴适当位置联接固定的动环的承插槽榫“动静对”组成。环状结构的凸式插榫镶入、设定于双环状结构的凹式承槽内的相对位置，双层环状结构的静环的内表面与单层环状结构动环的内外表面构成一个非固体接触的轴封间隙。在静、动环的间隙处，注入封压用液体，利用液体自身静压柱阻隔反应器内的气相挥发性气体与外界空间接触。由于本发明“立式低压非接触式反应器的轴封”的结构简单，当釜式反应器处理物料为强腐蚀挥发性液体、反应釜内采用耐腐蚀内衬时，本发明可采用耐腐涂层，基于本发明的密封压力由“液柱”提供，无刚性接触端面，相比与机械密封等其它密封装置，其加工精度要求大大降低，同时“液封”消除了接触式轴封装置的摩擦磨蚀问题。

本发明应用于立式低压（～600Pa）反应器中所采用的立式静动对非接触式轴封装置。该装置结构简单，操作方便，稳定可靠，成本低廉。特别适合具有强腐蚀、强挥发性的液－固（或液－液）低压反应体系的反应器。

本发明加装与反应器本体相连的静环2、与搅拌轴相连的动环3及间隙处灌注的封压液体4，取代现有的填料函或其它更为复杂形式的轴封。根据搅拌轴直径和反应器体积，动静对的间隙可设置为15～20mm，动静对深度L由工艺条件决定，当L=700mm时，采用水为封压液体时，可提供600～650Pa左右的液封压差。

经实践证明，本发明在核定压差范围的工况下运行，反应器操作平稳，无泄漏、符合本发明的立式低压非刚性接触、加工方便、长时间可靠平稳的要求。

Claims (2)

1.一种立式低压非接触式反应器的轴封装置，其特征在于设有搅拌轴、静环、动环、反应器本体、联轴器、电机支座、搅拌电机；所述搅拌轴通过联轴器与搅拌电机的主轴连接，所述静环与反应器本体相连，动环与搅拌轴相连，静环与动环之间的间隙处灌注用于封压的封压液体，所述电机支座设于搅拌电机底部。

2.如权利要求1所述一种立式低压非接触式反应器的轴封装置，其特征在于所述静环与动环之间的间隙宽度为15～20mm。

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