一种搪玻璃蒸馏釜的制作方法

本实用新型涉及化工机械设备领域，特别涉及一种搪玻璃蒸馏釜。

背景技术：

搪玻璃蒸馏釜，作为一种化工生产中蒸馏所使用的釜，主要是为解决生产过程中当物料中含有固状物及高沸点物时需间断检修清理的问题而设计的。它一般包括蒸馏釜壳体，在蒸馏釜壳体上方是上封头，上封头上有气体出口，上封头下方有除沫器，除沫器下方为贮料室，贮料室上部有进料口，室内设立式蒸发器，蒸馏釜下部为固状物及高沸点物沉降室，在沉降室内设搅拌器，搅拌器轴通过轴封与外部电机相连，蒸馏釜底部设固状物及高沸点物排出口，其优点是可随时排出固状物及高沸点物，无须间断检修清理，保证生产连续进行。

在使用过程中，影响搪玻璃蒸馏釜使用寿命的主要因素是不锈钢内衬上的瓷釉层，其主要破坏形式为爆瓷，由于搪玻璃蒸馏釜对温度、物料和机械动力很敏感，稍有操作不当或工艺控制不当，都会造成瓷釉层破坏，据不完全统计，在搪玻璃蒸馏釜使用期限内，其破坏情况和比例如下所示：罐身占36%，下液口占14%，大法兰占7.9%，罐盖占6.65%，釜体变形占3.22%，搅拌温度计管占3.22%。因此，如何减少罐身的损坏率是值得研究的课题。

通过分析罐身受损部位发现，在现有使用的搪玻璃蒸馏釜中，往往未注意物料的冲击力和蒸汽的冲击力，即现有进料方式是将物料从进料口直接转入蒸馏釜内，即使蒸馏釜内光滑平整，釜底圆弧过渡，但由于物料冲击力较大，对釜底还是会造成较大的冲击载荷，虽然这种冲击载荷在瓷釉层承受范围之内，但在数次冲击后，瓷釉层抗疲劳强度下降导致强度降低并开始出现裂纹倾向，当强度下降至某一临界值时，瓷釉层内产生暗裂纹，继续受力后，瓷釉层内的暗裂纹演变为明裂纹，进而引发爆瓷现象；在通过蒸汽进口向蒸馏釜的夹层内通入高温蒸汽时，高温蒸汽往往直接对不锈钢内衬造成局部热冲击，由于温度的骤升，不锈钢内衬往往还来不及均匀散热而产生局部高温，局部高温的产生致使不锈钢内衬本身各处的热膨胀系数不尽相同而产生较大的热应力，这就进一步促使瓷釉层产生更大的应力，这种应力随着数次通入蒸汽之后不断被放大，当超过许用应力后，瓷釉层将被破坏。有鉴于此，在一些搪玻璃蒸馏釜中，蒸汽进口处都设置了蒸汽挡板，以降低蒸汽的冲击力，采用这种方式虽起到了一定作用，但这种方式不仅不利于蒸汽迅速充满夹层以消除不均匀加热，同时还会对蒸汽挡板的材料要求和安装要求较高，其功能单一，使用不方便，依然不能有效解决实际问题，其适应性较差。

另外，现有搪玻璃蒸馏釜只注重釜内搪玻璃层的防腐，而并未考虑到不锈钢内衬的防腐，在高温蒸汽下，不锈钢表面往往会发生氢蚀而生成白点，这种白点为裂纹提供了裂纹源，而裂纹的产生则是不锈钢内衬破裂的根本原因，虽然不锈钢内衬破裂发生的几率很小，但一旦发生，则会造成巨大的危害。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种搪玻璃蒸馏釜，通过对进料口和蒸汽进口加以改进，并通过在不锈钢内衬的表面涂覆一层导热涂料，以解决上述存在的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：一种搪玻璃蒸馏釜，包括壳体、蒸汽进口和进料口，壳体从里到外依次设有瓷釉层、不锈钢内衬、导热层和不锈钢外衬组成，蒸汽进口处设有若干用于调节气流的导流元件，进料口下部靠近壳体的部分内凹形成发散部，发散部用于将进入釜内的物料发散雾化。

由于上述结构的设置，在不锈钢内衬的表面设有一层导热层，即在不锈钢内衬未涂覆瓷釉层的一面涂覆导热涂料，导热涂料一方面可以保护不锈钢内衬免受热冲击，还能大幅提高不锈钢内衬的防腐能力，可完全消除不锈钢内衬破裂的影响，同时还能促进不锈钢内衬均匀受热，能有效降低不锈钢内衬产生的热应力；在蒸汽进口处设置导流元件，其主要是为了改变蒸汽进入蒸馏釜的夹层内的冲击方向，使蒸汽能够以切线方向与不锈钢内衬发生热交换，这样不仅能够大幅消除蒸汽对不锈钢内衬的热冲击，同时由于未明显降低蒸汽的冲击载荷，具有较大冲击力的蒸汽有利于其在夹层内能快速充满并与不锈钢内衬发生热交换，进一步消除了不锈钢内衬的不均匀受热，减小了瓷釉层产生的应力，进而可降低瓷釉层发生爆瓷的几率；另外，导流元件的引入也可同时对蒸汽的流量、分布和冲击力作出调整，以使蒸汽能够更加适应具体情况的要求，相比于气体阀门控制蒸汽流量，其功能更加丰富，操作、安装和检修也更加方便，实用性较强；在进料口设置发散部，主要是为了使物料分散化，使进入釜内的物料的冲击力由集中变为分散，进而降低了冲击强度，能有效减小物料冲击带来的影响，进一步减低瓷釉层被损坏的概率。

进一步，为了使本实用新型的发散部能更好的实施，发散部包括唇口和裙部，进料口下部的管壁向内凹形成唇口，进料口与壳体衔接形成壳体开口，唇口沿壳体开口外边缘向外延伸形成裙部，唇口和裙部自为一体形成发散部的V形结构。物料在经过唇口时，由于管壁口径突然减小，物料之间相互挤压并形成压强，当经过唇口到达裙部后，由于管壁口径突然增大，物料之间的压强在一瞬间释放，致使原本相互挤压的物料被疏散开，形成蓬松的物料，当蓬松的物料经过壳体开口进入釜内时，壳体开口的边缘压迫物料，致使物料发生分散，其中一部分物料甚至发生雾化，最终使进入釜内的物料较为分散，其携带的冲击能量较低，对瓷釉层的影响较小。

进一步，考虑到发散部与物料会产生较大的摩擦力而磨损发散部，发散部内表面设有聚四氟乙烯层，通过聚四氟乙烯层能够大幅降低发散部的磨损，进一步地说，聚四氟乙烯层的厚度为50-150μm，优选为120μm。

进一步，为了使导热层能够更好地实施，导热层由导热涂料涂覆而成，所述导热涂料按重量份计由以下原料组成：乙烯基树脂34-39份，改性石墨烯1-3份，沥青碳纤维丝10-12份，云母粉6-8份，稀土复合氧化物粉末5-7份，醋酸丁酯18-30份，气相二氧化硅0.5-1份，分散剂1-1.5份和流平剂0.5-1份，所述稀土复合氧化物粉末选自La_0.7Sr_0.3Fe_0.8Ni_0.2O₃、Sr_0.8Dy_0.2CoO_2.6、La_0.7Sr_0.3Co_0.9Cu_0.1O₃、La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃中的一种或多种组合，优选为La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃。

上述配方中，石墨烯由于具有优秀的强韧性和断裂强度等性能，将其加入涂料中，其具有的高度致密性能能够阻挡氢原子的渗透，使氢原子无法穿过导热涂料，进而防止了氢原子腐蚀不锈钢内衬；气相二氧化硅在本实施例中作为防沉剂，蓬松粉末状、多孔的气相二氧化硅可有效提高涂料内填料的悬浮性，阻止分层现象的发生，使涂料保持良好的稳定性；稀土复合氧化物邮局具有优异的氧化还原催化性能，其一般用于燃料电池领域中，在本实用新型中作为阻氢物质加入，利用其优秀的析氢性能，能够有效地防止氢原子和导热涂料内的氢原子渗入不锈钢内衬内，配合石墨烯的作用，能有效杜绝氢原子的侵入，进而完全消除了不锈钢内衬破碎的问题。通过上述原料制得的导热涂料具有了良好的导热、柔性和稳定性，在受到拉伸、压缩、热胀冷缩时，不易出现龟裂、褶皱、裂纹等缺陷，压缩形变率极低，固化后的涂层不易脱落，防腐蚀能力强。

进一步，为了增强石墨烯与其他有机组分之间界面的结合强度，石墨烯需要进行改性处理，改性石墨烯的厚度为10-20nm，其制备方法为：将厚度为10-20nm的石墨烯与无水乙醇按质量比为1：80的配比关系共混于搅拌器中并充分搅拌，然后加入0.6wt%的硅烷偶联剂搅拌均匀，再将混合物放入超声波乳化分散器充分分散，最后取出混合物并放入烘箱中烘干即得。

进一步，本实用新型的导热涂料的制备和使用方法包括以下步骤：

步骤1、将有乙烯基树脂和分散剂加入反应器内，然后用搅拌机以800r/min的转速对混合组分进行搅拌直至分散均匀，得到基料；

步骤2、向步骤1得到的基料中依次加入沥青碳纤维丝、改性石墨烯、云母粉、气相二氧化硅、稀土复合氧化物粉末，然后加入醋酸丁酯，用搅拌机对混合料进行充分搅拌，搅拌速度为1000r/min，直至分散均匀，得到初始涂料；

步骤3、将流平剂加入步骤2的初始涂料中，用分散机分散均匀后得到未固化的涂料，将未固化的涂料泵入空气喷枪的储料罐中，然后用空气喷枪喷涂在处理过的不锈钢衬板表面，静置至涂层流平后，于140℃下真空烘烤固化成膜，然后再保温10min，随炉冷却至室温后即得。

进一步，蒸汽进口与不锈钢外衬衔接形成外衬开口，至少一个导流元件刚性地设置在蒸汽进口处，且至少一个导流元件的前端与外衬开口外边缘横截面的间距为0-3cm。以更好地对蒸汽的流向、流量、分布和冲击力作出调整。

进一步，在蒸汽进口轴线的两侧，至少包括两个分开的导流元件，从而用于调节、阻挡或转向蒸汽进口内的蒸汽。

进一步，导流元件至少包括一个叶片块，一个叶片块具有多个相互耦联的叶片，且叶片块的各叶片能共同围绕一个轴线转动，以更好地定向蒸汽和控制蒸汽的冲击强度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.在不锈钢内衬的表面设有一层导热层，即在不锈钢内衬未涂覆瓷釉层的一面涂覆导热涂料，导热涂料一方面可以保护不锈钢内衬免受热冲击，还能大幅提高不锈钢内衬的防腐能力，可完全消除不锈钢内衬破裂的影响，同时还能促进不锈钢内衬均匀受热，能有效降低不锈钢内衬产生的热应力，进而减小了瓷釉层爆瓷的几率；

2.在蒸汽进口处设置导流元件，其主要是为了改变蒸汽进入蒸馏釜的夹层内的冲击方向，使蒸汽能够以切线方向与不锈钢内衬发生热交换，这样不仅能够大幅消除蒸汽对不锈钢内衬的热冲击，同时由于未明显降低蒸汽的冲击载荷，具有较大冲击力的蒸汽有利于其在夹层内能快速充满并与不锈钢内衬发生热交换，进一步消除了不锈钢内衬的不均匀受热，减小了瓷釉层产生的应力，进而可降低瓷釉层发生爆瓷的几率；另外，导流元件的引入也可同时对蒸汽的流量、分布和冲击力作出调整，以使蒸汽能够更加适应具体情况的要求，相比于气体阀门控制蒸汽流量，其功能更加丰富，操作、安装和检修也更加方便，实用性较强；

3.在进料口设置发散部，主要是为了使物料分散化，使进入釜内的物料的冲击力由集中变为分散，进而降低了冲击强度，能有效减小物料冲击带来的影响，进一步减低瓷釉层被损坏的概率。

附图说明

图1是本实用新型的一种搪玻璃蒸馏釜主视结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大结构示意图；

图3是本实用新型中搪玻璃蒸馏釜的进料口结构示意图；

图4是本实用新型中搪玻璃蒸馏釜的蒸汽进口结构示意图；

图5是图4结构的另一种情况；

图6是图4中调节导流元件的转动调节状态；

图7是图5中调节导流元件的转动调节状态。

图中标记：1为壳体，101为壳体开口，2为蒸汽进口，3为进料口，4为瓷釉层，5为不锈钢内衬，6为不锈钢外衬，601为外衬开口，7为导热层，8为发散部，801为唇口，802为裙部，9为聚四氟乙烯层，10为刚性导流元件， 11为叶片块，12为叶片。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图7所示，一种搪玻璃蒸馏釜，包括壳体1、蒸汽进口2和进料口3，壳体1从里到外依次设有瓷釉层4、不锈钢内衬5、导热层7和不锈钢外衬6组成，蒸汽进口2处设有若干用于调节气流的导流元件，进料口3下部靠近壳体1的部分内凹形成发散部8，发散部8用于将进入釜内的物料发散雾化。

如图3所示，发散部8包括唇口801和裙部802，进料口3下部的管壁向内凹形成唇口801，进料口3与壳体1衔接形成壳体开口101，唇口801沿壳体开口101外边缘向外延伸形成裙部802，唇口801和裙部802自为一体形成发散部8的V形结构。发散部8的V形结构既可关于进料口3轴线对称设置，也可沿进料口3轴线一侧设置，其都能实现对物料发散雾化，当然，最优方案则是将发散部8的V形结构关于进料口3轴线对称设置。更进一步说，发散部8的唇口801离壳体开口101的距离不宜过大，也即是说，裙部802的轴线长度不宜过大，其最好保持在2-10cm之内，最佳距离为5cm，这样可最大限度地对物料进行发散雾化，相应地，唇口801的最小口径应尽可能小，但不应影响物料的进料速度，发散部8管壁口径沿着轴线应平滑过渡至最小口径，以防止物料受到突然增压而固结成块状；对于裙部802，裙部802的管径变化应尽可能大，其最大管径最好不小于原进料口3的管径，以便于物料的突然释压，增强发散雾化效果。

考虑到发散部8与物料会产生较大的摩擦力而磨损发散部8，发散部8内表面可设置一层聚四氟乙烯层9，通过聚四氟乙烯层9能够大幅降低发散部的磨损，进一步地说，聚四氟乙烯层9的厚度根据具体情况可设置为50-150μm，优选为120μm。

如图4和图5所示，蒸汽进口2与不锈钢外衬6衔接形成外衬开口601，至少一个导流元件刚性地设置在蒸汽进口2处，且至少一个导流元件的前端与外衬开口601外边缘横截面的间距为0-3cm。在图4和图5中，刚性导流元件10固定地安装在蒸汽进口2的轴线上，以实现对蒸汽的分流，刚性导流元件10的前端与外衬开口601外边缘横截面齐平或者几乎齐平，以保证蒸汽能够很好地以切线方向流过不锈钢内衬5的壁面，防止蒸汽对外衬开口601边缘的冲击磨损。

更进一步地说，在蒸汽进口2轴线的两侧，至少包括两个分开的导流元件，从而用于调节、阻挡或转向蒸汽进口内的蒸汽。如图4和图5所示，在蒸汽进口2的轴线两侧分别设有调节导流元件，叶片块11和叶片12共同组成调节导流元件，调节导流元件转动连接在蒸汽进口2的内壁上，当转动调节导流元件时，即可实现对蒸汽的调节、阻挡或转向。

更具体地说，在图4和图5中，导流元件至少包括一个叶片块11，一个叶片块11具有多个相互耦联的叶片12（图5中只有刚性导流元件10上设有叶片12，与图4不同），叶片块11的各叶片12能共同围绕一个轴线转动，以更好地实现对蒸汽的调节、阻挡或转向，如图6和图7所示。

在本实用新型中，导热层7由导热涂料涂覆而成，所述导热涂料按重量份计由以下原料组成：乙烯基树脂34-39份，改性石墨烯1-3份，沥青碳纤维丝10-12份，云母粉6-8份，稀土复合氧化物粉末5-7份，醋酸丁酯18-30份，气相二氧化硅0.5-1份，分散剂1-1.5份和流平剂0.5-1份，所述稀土复合氧化物粉末选自La_0.7Sr_0.3Fe_0.8Ni_0.2O₃、Sr_0.8Dy_0.2CoO_2.6、La_0.7Sr_0.3Co_0.9Cu_0.1O₃、La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃中的一种或多种组合，优选为La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃。

为了增强石墨烯与其他有机组分之间界面的结合强度，改性石墨烯的厚度为10-20nm，其制备方法为：将厚度为10-20nm的石墨烯与无水乙醇按质量比为1：80的配比关系共混于搅拌器中并充分搅拌，然后加入0.6wt%的硅烷偶联剂搅拌均匀，再将混合物放入超声波乳化分散器充分分散，最后取出混合物并放入烘箱中烘干即得。

更进一步地说，导热涂料的制备和使用方法包括以下步骤：

步骤1、将有乙烯基树脂和分散剂加入反应器内，然后用搅拌机以800r/min的转速对混合组分进行搅拌直至分散均匀，得到基料；

步骤2、向步骤1得到的基料中依次加入沥青碳纤维丝、改性石墨烯、云母粉、气相二氧化硅、稀土复合氧化物粉末，然后加入醋酸丁酯，用搅拌机对混合料进行充分搅拌，搅拌速度为1000r/min，直至分散均匀，得到初始涂料；

步骤3、将流平剂加入步骤2的初始涂料中，用分散机分散均匀后得到未固化的涂料，将未固化的涂料泵入空气喷枪的储料罐中，然后用空气喷枪喷涂在处理过的不锈钢衬板表面，静置至涂层流平后，于140℃下真空烘烤固化成膜，然后再保温10min，随炉冷却至室温后即得。

实施例一

一种涂覆在搪玻璃蒸馏釜不锈钢内衬表面的导热涂料，导热涂料按重量份计由以下原料组成：乙烯基树脂34份，改性石墨烯1份，沥青碳纤维丝10份，云母粉6份，醋酸丁酯18份，气相二氧化硅0.5份，分散剂1份和流平剂0.5份，Sr_0.8Dy_0.2CoO_2.6粉末5份，其制备方法包括以下步骤：

步骤1、将有乙烯基树脂和BYK-ATU分散剂加入反应器内，然后用搅拌机以800r/min的转速对混合组分进行搅拌直至分散均匀，得到基料；

步骤2、向步骤1得到的基料中依次加入沥青碳纤维丝、改性石墨烯、绢云母粉、气相二氧化硅、Sr_0.8Dy_0.2CoO_2.6粉末，然后加入醋酸丁酯，用搅拌机对混合料进行充分搅拌，搅拌速度为1000r/min，直至分散均匀，得到初始涂料；

步骤3、将BYK-355流平剂加入步骤2的初始涂料中，用分散机分散均匀后得到未固化的涂料，将未固化的涂料泵入空气喷枪的储料罐中，然后用空气喷枪喷涂在处理过的基材表面，静置至涂层流平后，放入高温烘箱于140℃下真空烘烤固化成膜，然后再保温10min，随炉冷却至室温后即得。

实施例二

一种涂覆在搪玻璃蒸馏釜不锈钢内衬表面的导热涂料，导热涂料按重量份计由以下原料组成：乙烯基树脂39份，改性石墨烯3份，沥青碳纤维丝12份，云母粉8份，醋酸丁酯30份，气相二氧化硅1份，分散剂1.5份和流平剂1份，Sr_0.8Dy_0.2CoO_2.6粉末7份，其制备方法包括以下步骤：

步骤1、将有乙烯基树脂和BYK-ATU分散剂加入反应器内，然后用搅拌机以800r/min的转速对混合组分进行搅拌直至分散均匀，得到基料；

步骤2、向步骤1得到的基料中依次加入沥青碳纤维丝、改性石墨烯、绢云母粉、气相二氧化硅、Sr_0.8Dy_0.2CoO_2.6粉末，然后加入醋酸丁酯，用搅拌机对混合料进行充分搅拌，搅拌速度为1000r/min，直至分散均匀，得到初始涂料；

步骤3、将BYK-355流平剂加入步骤2的初始涂料中，用分散机分散均匀后得到未固化的涂料，将未固化的涂料泵入空气喷枪的储料罐中，然后用空气喷枪喷涂在处理过的基材表面，静置至涂层流平后，放入高温烘箱于140℃下真空烘烤固化成膜，然后再保温10min，随炉冷却至室温后即得。

实施例三

一种涂覆在搪玻璃蒸馏釜不锈钢内衬表面的导热涂料，导热涂料按重量份计由以下原料组成：乙烯基树脂35份，改性石墨烯2份，沥青碳纤维丝11份，云母粉6.5份，醋酸丁酯25份，气相二氧化硅0.7份，分散剂1.2份和流平剂0.7份，La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃粉末6.5份，其制备方法包括以下步骤：

步骤1、将有乙烯基树脂和BYK-ATU分散剂加入反应器内，然后用搅拌机以800r/min的转速对混合组分进行搅拌直至分散均匀，得到基料；

步骤2、向步骤1得到的基料中依次加入沥青碳纤维丝、改性石墨烯、绢云母粉、气相二氧化硅、La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃粉末，然后加入醋酸丁酯，用搅拌机对混合料进行充分搅拌，搅拌速度为1000r/min，直至分散均匀，得到初始涂料；

步骤3、将BYK-355流平剂加入步骤2的初始涂料中，用分散机分散均匀后得到未固化的涂料，将未固化的涂料泵入空气喷枪的储料罐中，然后用空气喷枪喷涂在处理过的基材表面，静置至涂层流平后，放入高温烘箱于140℃下真空烘烤固化成膜，然后再保温10min，随炉冷却至室温后即得。

实施例四

一种涂覆在搪玻璃蒸馏釜不锈钢内衬表面的导热涂料，导热涂料按重量份计由以下原料组成：乙烯基树脂36份，改性石墨烯2份，沥青碳纤维丝10份，云母粉7份，醋酸丁酯27份，气相二氧化硅1份，分散剂1.5份和流平剂0.8份，La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃粉末7份，其制备方法包括以下步骤：

步骤1、将有乙烯基树脂和BYK-ATU分散剂加入反应器内，然后用搅拌机以800r/min的转速对混合组分进行搅拌直至分散均匀，得到基料；

步骤2、向步骤1得到的基料中依次加入沥青碳纤维丝、改性石墨烯、绢云母粉、气相二氧化硅、La_0.4Sr_0.6Co_0.9Cu_0.1O₃粉末，然后加入醋酸丁酯，用搅拌机对混合料进行充分搅拌，搅拌速度为1000r/min，直至分散均匀，得到初始涂料；

步骤3、将BYK-355流平剂加入步骤2的初始涂料中，用分散机分散均匀后得到未固化的涂料，将未固化的涂料泵入空气喷枪的储料罐中，然后用空气喷枪喷涂在处理过的基材表面，静置至涂层流平后，放入高温烘箱于140℃下真空烘烤固化成膜，然后再保温10min，随炉冷却至室温后即得。

将上述实施例所得到的涂层进行如下性能测试：

1、耐温性：热重分析仪

2、硬度：邵00硬度计

3、密度：密度天平

4、导热系数：按照ASTM D5470标准执行

5、附着力：按照ISO2409-2007划格法

测试结果如下：

由上表得出，本实用新型的导热涂料具有了良好的导热、柔性和稳定性，在受到拉伸、压缩、热胀冷缩时，不易出现龟裂、褶皱、裂纹等缺陷，压缩形变率极低，固化后的涂层不易脱落，防腐蚀能力强。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。