耙式反應器在檸檬渣處理中的應用

吳衛偉

（南京天華化學工程有限公司，江蘇南京211178）

化學工程

耙式反應器在檸檬渣處理中的應用

吳衛偉

（南京天華化學工程有限公司，江蘇南京211178）

針對檸檬渣這種物料特性，設計了檸檬渣處理過程中適用的耙式反應器，介紹了其原理、結構。包涵設計過程中需要克服的難點。長時間運行實踐證明，耙式反應器可以應用在檸檬渣處理工藝上，其運行效果基本滿足要求，可以在行業內推廣使用。

耙式反應器；檸檬渣處理；節能環保

0 概述

檸檬渣是化工廠的廢渣，其形如泥團狀，呈白色，是一種以CaSO4·2H2O為主要成分的工業廢渣，與天然石膏類似。有些企業利用檸檬渣經過處理可以替代天然石膏用于水泥生產，變廢為寶，即有效地治理了環境污染，又具有良好的經濟效益。

耙式反應器利用間歇操作的特點，將檸檬渣的反應和干燥在同一個設備內進行。從進料口投入CaSO4·2H2O為主要成分的檸檬渣，在合適的溫度和壓力下，脫水形成CaSO4·1/2H2O作為主要產物，水分從抽氣口被載氣帶出反應器，具體反映方程式如下：

1 耙式反應器

耙式設備是化工生產中應用較多的設備之一，其中耙式干燥機早在上世紀50年代開始應用于染料行業，目前已經廣泛應用于染料、化工、焦化、輕工等部門。在生產實踐中，耙式干燥機被證實是一種適應性強、安全可靠的通用性干燥設備。

其結構如圖1所示，主要采用空心軸安裝在帶有夾套的臥式罐體內，空腔耙體均勻對稱安裝的空心主軸上，耙體端部有可拆式或固定焊接式耙齒，在空心主軸兩端分別安裝軸承座，軸承座內調心滾子軸承支撐空心主軸，旋轉接頭安裝在空心主軸上，加料口設置在罐體上部，電機減速箱通過鏈輪與鏈條帶動空心主軸轉動。

耙式反應器特點[1]：（1）結構簡單、操作方便、機械性能穩定可靠。（2）適用性強，應用廣泛，干燥速度快。幾乎對所有不同性質、不同物料狀態都適用，特別適用于易氧化、膏狀物料。（3）產品質量高，干燥過程中耙齒不斷正反轉，被干燥物料攪拌均勻，避免了物料過熱。濕份也容易逸出。（4）易于操作，可回收揮發氣體，環境污染小。（5）產品粒度細，不需要粉碎操作程序。

圖1

2 操作數據

物料參數如下：

（1）檸檬渣含水量（進料）：~20%

（2）物料溫度：常溫

（3）批次處理量：14 t

（4）松散堆積密度：800~1000 kg/m3（5）物料特性：腐蝕性和弱酸性

（6）操作壓力：0.6 MPa

（7）操作溫度：165℃

3 耙式反應器參數

根據客戶提供的參數，經過工藝計算，我司設計的耙式反應器設備規格如下：

（1）罐體直徑：Φ2200 mm

（2）罐體長度：8000 mm

（3）罐體材質：Q345R

4 工作原理

檸檬渣在耙式反應器內的處理過程為間歇操作。間接換熱與直接接觸換熱同時進行。常溫檸檬渣從罐體上方正中間加入，在不斷轉動的耙齒攪拌下，物料被軸向和周向攪動，與殼體內壁面接觸的表面不斷被更新，殼體外半管與空心軸內通入一定壓力的蒸汽，利用蒸汽與檸檬渣間接換熱。同時罐體上方設有蒸汽入口，往罐體內直接加入帶壓蒸汽，此蒸汽與檸檬渣直接接觸換熱。氣化的水分通過罐體上部的抽氣口抽出罐體。檸檬渣在罐體內反應換熱一段時間后，打開罐體底部出料口卸料。

5 設計難點

（1）鑒于檸檬渣的磨蝕性和腐蝕性，將耙齒與炒料板的焊接結構優化設計成方便更換的可拆卸結構，抄料板與耙齒本體之間采用兩個螺栓連接。螺栓上配放松螺母，且螺栓上開孔捆綁鈦絲防止緊固件脫離。

（2）耙式反應器與普通真空耙式干燥機的明顯區別是內部罐體通入帶壓蒸汽，針對此工況，設計特殊的軸端密封結構實現罐體內正壓操作無泄漏。

（3）為防止物料的結團和粘壁，在罐體內部放有攪拌棒，在耙齒形成的六個象限里各放一根，我們采用4寸內徑的無縫鋼管作為攪拌棒，隨著耙齒的轉動可將粘結的物料擊碎。但是攪拌棒在運轉過程中容易磨碎變形，間隔一定時間需要檢查一次，及時更換損壞嚴重的攪拌棒。

6 應用效果

我們設計出來的耙式反應器已經在某公司投入使用，處理效果基本達到工藝要求。可以將以CaSO4·2H2O為主要成分的檸檬渣脫水形成CaSO4·1/2H2O。耙式反應器應用在檸檬渣處理工藝上集反應、干燥于一身。有效節約成本。且消耗蒸汽量比對流干燥設備等其他形式的減少20%左右。

7 結語

總之，針對檸檬渣處理工藝設計出的耙式反應器結構合理，采用特殊的密封結構實現檸檬渣在罐體內正壓操作無泄漏；可拆式攪拌耙齒能夠適應這種磨蝕性和腐蝕性強的物料；放置在罐體內的攪拌棒能夠防止物料粘壁。長時間運行證明，反應器滿足工藝要求。其應用在檸檬渣處理工業上是成功的。

[1]徐建茹，沈玲娟．耙式反應器在有機垃圾處理中的應用[J]．石油和化工設備，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

吳衛偉（1983－），女，河北邯鄲人，碩士，工程師，從事化工干燥及反應設備設計工作。E－mail：haw3000@163.com。