厉益骏

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

我国搪玻璃容器标准HG/T 2036-2005“搪玻璃容器参数”[1]和GB/T 25026-2010“搪玻璃闭式搅拌容器”[2]二项标准所列容器基本结构尺寸，系列最大公称容积为40 m3。那么：大于40 m3的搪玻璃搅拌容器的基本结构尺寸是什么？如何确定较为合理？这已经是摆在我们行业面前必须考虑的问题。

随着我国改革开放的深入，各类工业技术的迅速发展，装备大型化已势在必行。为了满足用户的需求，国内规模较大的搪玻璃容器制造企业已经或正在建造大型的搪玻璃容器搪烧炉窑。如北京华腾大唐设备有限公司已建成80 m3炉窑，淄博太极工业搪瓷有限公司已建成100 m3炉窑。江苏工搪化工设备有限公司计划建造100 m3炉窑，溧阳云龙化工设备有限公司已建成125 m3炉窑，江苏扬阳化工设备制造有限公司已建成150 m3炉窑。搪烧炉是制造搪玻璃容器的核心装置，国内大型搪烧炉窑的建成，充分体现了国家工业技术的发展，促进了大型搪玻璃产品的诞生。

目前，国内化工、医药企业的大型化，生产的发展需要有大型的搪玻璃搅拌容器。从用户向搪玻璃工厂订货情况得知，50 m3至80 m3的搪玻璃容器用户订货已渐成批量。江苏扬阳公司已拿到150 m3搪玻璃搅拌容器的订单。所以，提出大型搪玻璃搅拌容器基本结构尺寸的建议能适应国家工业发展的需要，将为用户对大型搪玻璃容器的选用和制造厂对产品的选项提供参考价值。

1 大型容器公称容积的确定

我国搪玻璃容器标准的公称容积系列，原则上遵循优先数和优先数系[3]，R10一组数列进行排列。这是一组十分先进的数系，该优先数列是由公比的项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比数列，它的公比数为1.25。因此，按其数列排列，40 m3之后，应该是50 m3、63 m3、80 m3、100 m3、125 m3、160 m3、200 m3。这七种容积系列的排列能做到同一系列中任意相邻两优先数常用值的相对差近似不变，即优先数理论值对数值构成一个等差数列。对工业产品而言，当参数值从最小到最大，具有很宽的数值范围时，按等比数系分级，能以较少的品种规格，经济合理地满足用户的全部需要。

以上七种公称容积的搪玻璃搅拌容器，它们对应的公称直径，筒体长度的结构尺寸以及搅拌容器安装形式是什么？国外未找到相应的参数资料。

中国是世界搪玻璃大国，这个课题还是应该由我们自己来解决。因此，根据我国搪玻璃容器制造的特点及炉窑结构的实际情况，密切结合搅拌学对搅拌容器设计结构尺寸确定的条件要求以及结合对搪玻璃搅拌容器设计的经验，经综合计算、比较，现提出以下七种大型搪玻璃搅拌容积基本结构尺寸的建议。

2 基本结构尺寸确定的原则和假设条件

搪玻璃容器是化工通用设备，它会在不同介质、不同的工况条件下设计、计算、使用，确定基本结构尺寸时必须设定相关的依据条件，选取某种搅拌桨形式，对其进行有针对性的设计，然后再兼顾其他工况和搅拌形式的需求，否则无法进行设计计算，更不可能确定其基本结构尺寸。

2.1 条件设定及说明[4]：

（1）物料比重为1。

（2）物料黏度为 500 cP（1 cP=10-3Pa · s）（属于低粘度的物料）。

（3）搅拌桨为叶轮式（即三叶后掠式），其桨叶回转直径为0.5倍容器直径。转速130 r/min，从理论推导，此时桨叶回转对容器内物料有效作用高度为桨叶回转直径的1.5至1.8倍。

（4）搅拌器安装形式

搅拌器对容器的安装形式可分上入式、侧入式及下入式。搪玻璃设备40 m3及以下容积为上入式安装（因我国已有标准产品）见图1。因此建议50 m3及以上容积采用下入式搅拌器，见图2。

日本神钢汎公司的样本显示，从15 m3容积开始，要求采用下入式搅拌器，他们的容积系列由15 m3至80 m3，全为下入式搅拌器。

随着产品公称容积的增大，容器直径及长度将增加，上入式搅拌器轴长度必须增长，轴变粗。由于目前搪玻璃容器还不能在容器内对搅拌轴设置中间轴承或底轴承的结构，为了控制轴的下端在运转时的偏摆量，确保轴上端密封不漏及保证搅拌轴的强度和刚度，计算后的搅拌轴径会很粗、很重，且安装也很困难。这种越来越粗大的搅拌器上入式结构，对大型容器是不合理的，应该变更。改为下入式搅拌器。下入式搅拌器搅拌轴将会很短，重量轻，轴端搅拌器运行时偏摆量大为减少。但下端的轴封，保证运转时不漏液，有一定技术难度。

2.2 容器高径比的计算和确定[5]

高径比的计算与确定，是容器结构尺寸设计的核心。

（1）必须考虑搅拌桨对物料的作用高度

搪玻璃闭式搅拌容器高径比的确定，首先是搅拌桨叶回转时对物料作用的液柱高度，配置叶轮式搅拌器的容器，如上设定，其搅拌桨叶对物料的作用高度，原则上以装料容积液柱高度的0.5 ～ 0.6比值范围为合适，搅拌的有效性能得以实现。

容器高径比大，且结构细长，其上述比值在0.5或以下，搅拌时，会出现一部分远离搅拌桨叶的液体处于静止状态，化工反应受到影响。

当容器高径比过小，且结构矮胖，其上述比值大于0.60或以上，在搅拌时，会出现整个容积的物料过于强烈循环，在挡板条件较差的搪玻璃容器内，液面中间会产生凹坑，并可能吸入空气（气蚀现象）会影响搅拌效果。

（2）必须与搪烧炉窑的结构相吻合

中国的大型搪烧炉窑，多数是电加热的卧式侧开门的马弗炉，每一容积档次的马弗炉，其设计的长、宽、高都有一定的比值。我们设计的容器要适应在中国的搪烧炉中搪烧，其高径比过大与过小都是欠缺的。

（3）吊烧和烧架支撑搪烧对容器高径比的要求

高径比过大，容器结构细长，烧成时，两支点距离大，高温时，容器刚度大幅下降，筒体容易产生过大的绕度和变形，对产品是不允许的。

2.3 设计计算系数的确定

（1）容积系数：取0.95，即公称容器除以0.95，得到全容积。

（2）装料容积：取0.9，即全容积乘以0.9得到装料容积。

3 大型搪玻璃闭式搅拌容器基本结构尺寸的建议

大型搪玻璃闭式搅拌容器的简图见图1与图2，尺寸见表1。

图1 上入式大型搪玻璃闭式搅拌容器Fig. 1 Large fi berglass closed mixing vessel with top inserted agitator

表1 大型搪玻璃闭式搅拌容器基本结构尺寸的建议Table. 1 Recommendation of basic structural size for large fi berglass closed mixing vessel

图2 下入式大型搪玻璃闭式搅拌容器Fig. 2 Large fi berglass closed mixing vessel with bottom inserted agitator

4 搪玻璃容器下入式搅拌器

我国大型钢制容器下入式搅拌器的使用已大量应用。搪玻璃容器由于制造和结构的特殊性，其下入式搅拌器的结构要比钢制容器的结构复杂，且技术难度较高。

淄博三田化工装备有限公司在搪玻璃容器下入式搅拌器制造技术上已经先行了一步。已为山东淄博市某大型化工厂制造了8台16 m3的搪玻璃容器下入式搅拌器，使用18个月不渗漏，不更换，一直保持正常运转，也为博兴县某大型化工厂制造了16台30 m3的搪玻璃容器下入式搅拌器，已使用2年2个月不渗漏，只有部分部件经一次维修，其他一直保持正常运转。

这套由填料密封加径向双端面机械密封所组成的复合件，运转平稳，不渗漏，维修量小，搅拌器稳定性高，经走访用户与使用现场，认为这是一套成功的搪玻璃下入式搅拌器装置，目前，淄博三田化工装备有限公司已经申报技术专利。

[1] HG/T 2036搪玻璃容器参数[S].

[2] GB/T 25026搪玻璃闭式搅拌容器[S].

[3] GB 321优先数和优先数系[S].

[4] 搪瓷与搪玻璃[M].北京：轻工业出版社.

[5] 化工工艺设计手册[M].北京：化工工业出版社.