耙式反应器在柠檬渣处理中的应用

吴卫伟

（南京天华化学工程有限公司，江苏南京211178）

化学工程

耙式反应器在柠檬渣处理中的应用

吴卫伟

（南京天华化学工程有限公司，江苏南京211178）

针对柠檬渣这种物料特性，设计了柠檬渣处理过程中适用的耙式反应器，介绍了其原理、结构。包涵设计过程中需要克服的难点。长时间运行实践证明，耙式反应器可以应用在柠檬渣处理工艺上，其运行效果基本满足要求，可以在行业内推广使用。

耙式反应器；柠檬渣处理；节能环保

0 概述

柠檬渣是化工厂的废渣，其形如泥团状，呈白色，是一种以CaSO4·2H2O为主要成分的工业废渣，与天然石膏类似。有些企业利用柠檬渣经过处理可以替代天然石膏用于水泥生产，变废为宝，即有效地治理了环境污染，又具有良好的经济效益。

耙式反应器利用间歇操作的特点，将柠檬渣的反应和干燥在同一个设备内进行。从进料口投入CaSO4·2H2O为主要成分的柠檬渣，在合适的温度和压力下，脱水形成CaSO4·1/2H2O作为主要产物，水分从抽气口被载气带出反应器，具体反映方程式如下：

1 耙式反应器

耙式设备是化工生产中应用较多的设备之一，其中耙式干燥机早在上世纪50年代开始应用于染料行业，目前已经广泛应用于染料、化工、焦化、轻工等部门。在生产实践中，耙式干燥机被证实是一种适应性强、安全可靠的通用性干燥设备。

其结构如图1所示，主要采用空心轴安装在带有夹套的卧式罐体内，空腔耙体均匀对称安装的空心主轴上，耙体端部有可拆式或固定焊接式耙齿，在空心主轴两端分别安装轴承座，轴承座内调心滚子轴承支撑空心主轴，旋转接头安装在空心主轴上，加料口设置在罐体上部，电机减速箱通过链轮与链条带动空心主轴转动。

耙式反应器特点[1]：（1）结构简单、操作方便、机械性能稳定可靠。（2）适用性强，应用广泛，干燥速度快。几乎对所有不同性质、不同物料状态都适用，特别适用于易氧化、膏状物料。（3）产品质量高，干燥过程中耙齿不断正反转，被干燥物料搅拌均匀，避免了物料过热。湿份也容易逸出。（4）易于操作，可回收挥发气体，环境污染小。（5）产品粒度细，不需要粉碎操作程序。

图1

2 操作数据

物料参数如下：

（1）柠檬渣含水量（进料）：~20%

（2）物料温度：常温

（3）批次处理量：14 t

（4）松散堆积密度：800~1000 kg/m3（5）物料特性：腐蚀性和弱酸性

（6）操作压力：0.6 MPa

（7）操作温度：165℃

3 耙式反应器参数

根据客户提供的参数，经过工艺计算，我司设计的耙式反应器设备规格如下：

（1）罐体直径：Φ2200 mm

（2）罐体长度：8000 mm

（3）罐体材质：Q345R

4 工作原理

柠檬渣在耙式反应器内的处理过程为间歇操作。间接换热与直接接触换热同时进行。常温柠檬渣从罐体上方正中间加入，在不断转动的耙齿搅拌下，物料被轴向和周向搅动，与壳体内壁面接触的表面不断被更新，壳体外半管与空心轴内通入一定压力的蒸汽，利用蒸汽与柠檬渣间接换热。同时罐体上方设有蒸汽入口，往罐体内直接加入带压蒸汽，此蒸汽与柠檬渣直接接触换热。气化的水分通过罐体上部的抽气口抽出罐体。柠檬渣在罐体内反应换热一段时间后，打开罐体底部出料口卸料。

5 设计难点

（1）鉴于柠檬渣的磨蚀性和腐蚀性，将耙齿与炒料板的焊接结构优化设计成方便更换的可拆卸结构，抄料板与耙齿本体之间采用两个螺栓连接。螺栓上配放松螺母，且螺栓上开孔捆绑钛丝防止紧固件脱离。

（2）耙式反应器与普通真空耙式干燥机的明显区别是内部罐体通入带压蒸汽，针对此工况，设计特殊的轴端密封结构实现罐体内正压操作无泄漏。

（3）为防止物料的结团和粘壁，在罐体内部放有搅拌棒，在耙齿形成的六个象限里各放一根，我们采用4寸内径的无缝钢管作为搅拌棒，随着耙齿的转动可将粘结的物料击碎。但是搅拌棒在运转过程中容易磨碎变形，间隔一定时间需要检查一次，及时更换损坏严重的搅拌棒。

6 应用效果

我们设计出来的耙式反应器已经在某公司投入使用，处理效果基本达到工艺要求。可以将以CaSO4·2H2O为主要成分的柠檬渣脱水形成CaSO4·1/2H2O。耙式反应器应用在柠檬渣处理工艺上集反应、干燥于一身。有效节约成本。且消耗蒸汽量比对流干燥设备等其他形式的减少20%左右。

7 结语

总之，针对柠檬渣处理工艺设计出的耙式反应器结构合理，采用特殊的密封结构实现柠檬渣在罐体内正压操作无泄漏；可拆式搅拌耙齿能够适应这种磨蚀性和腐蚀性强的物料；放置在罐体内的搅拌棒能够防止物料粘壁。长时间运行证明，反应器满足工艺要求。其应用在柠檬渣处理工业上是成功的。

[1]徐建茹，沈玲娟．耙式反应器在有机垃圾处理中的应用[J]．石油和化工设备，2008，8（8）：19．

Application of Rake Reactor in Lemon Slag Treatment

WU Wei-wei
（Nanjing Tianhua Chemical Engineering Co.，Ltd.，Nanjing，Jiangsu 211178，China）

On the based of material characteristics of lemon slag，this paper designs a rake reactor which is suitable for the processing of lemon slag.Introducesing principle、structure of the rake reactor and the difficulties thatneed to be overcome in the design process.Long running practice proves thatthe rake reactor can be applied on the lemon slag treatment process.It can be used widely in the lemon slag treatment industry.

rake reactor;lemon slag treatment;energy conservation and environmental protection

1006-4184（2017）7-0034-03

2017-04-24

吴卫伟（1983－），女，河北邯郸人，硕士，工程师，从事化工干燥及反应设备设计工作。E－mail：haw3000@163.com。