第一節 反應釜簡介與類型
說完管道與閥門，我們就要講解發酵車間的絕對主角——反應釜了。無論是什麼發酵項目，都必須要用到供菌種和培養基賴以生活的容器，其中的區別無非是材質和大小罷了。在我們車間的生產中，反應釜和攪拌器是主要生產設備，也是我們設備維修工作人員最主要的戰場，最需要關注的地方。在車間，我的工作時間大部分是在反應釜的裏麵或者上麵完成的，它包括了我們前麵敘述的不鏽鋼、管道和閥門，還包括了我們即將闡述的發酵罐、攪拌器、電機、機封，在反應釜的上麵你會發現有行車（橋式起重機），在它的來料、放料管道附近你會發現泵，基本上所有的發酵設備都是為反應釜所服務的，所以我們應該對它有一個詳細一些的了解與掌握。
反應釜概念
先來看反應釜的定義，反應釜是廣泛應用於石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品，用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，例如反應器、反應鍋、分解鍋、聚合反應釜等；材質一般有碳錳鋼、不鏽 圖3-1反應釜立麵和側麵圖 鋼、合金及其它複合材料等，按受力方式常分有正壓和真空兩種。
金屬反應釜一般采用304、316L等不鏽鋼材料製造，車間選用的是304。
反應釜分類
反應釜的類型根據反應釜的製造結構可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜三大類，每一種結構都有他的適用範圍和優缺點。
圖3-2反應釜工作結構示意圖
反應釜按材質及用途可有以下幾種：
不鏽鋼反應釜
不鏽鋼反應釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。材質一般有碳錳鋼、不鏽鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾）合金及其它複合材料；根據反應釜的製造結構可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜 三大類。
不鏽鋼反應釜攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進式或框式等，攪拌裝置在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉，也可根據我們生產上所需求的工藝要求任意選配。目前車間一直在做攪拌器方麵的試驗，希望能夠通過對攪拌器增減配件的方式獲得更好的攪拌作用，收獲更大的攪拌切力，以提升溶氧等參數。
不鏽鋼反應釜的密封型式不同可分為：填料密封機械密封和磁力密封。加熱方式有電加熱、熱水加熱、導熱油循環加熱、外(內)盤管加熱等，冷卻方式為夾套冷卻和釜內盤管冷卻。
不鏽鋼反應釜廣泛應用於石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品，用來完成硫化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，例如反應器、反應釜、分解鍋、聚合釜等。
不鏽鋼反應釜的加熱方式
1、水加溫
在溫度要求不高時可采用水加熱，比如車間裏的熱水罐。其加熱係統有敞開式和密閉式兩種。敞開式較簡單，它由循環泵、水槽、管道及控製閥門的調節器所組成，當采用高壓水時，設備機械強度要求高，反應釜外表麵需要焊上蛇管，蛇管與釜壁之間有間隙，從而使熱阻增加，循環熱水的傳熱效果降低。
2、蒸汽加熱
加熱溫度在100℃以下時，可用一個大氣壓以下的蒸汽來加熱；100~180℃範圍內，用飽和蒸汽；當溫度更高時，可采用高壓過熱蒸汽。
3、用其它介質加熱
若工藝要求必須在高溫下操作或欲避免采用高壓的加熱係統時，可用其它介質來代替水和蒸汽，如礦物油（275～300℃）、聯苯醚混合劑（沸點258℃）、熔鹽（140～540℃）、液態鉛（熔點327℃）等。
4、電加熱
將電阻絲纏繞在反應釜筒體的絕緣層上，或安裝在離反應釜若幹距離的特設絕緣體上，因此，在電阻絲與反應釜體之間形成了不大的空間間隙。
前三種方法獲得高溫均需在釜體上增設夾套，由於溫度變化的幅度大，使釜的夾套及殼體承受溫度變化而產生溫差壓力。采用電加熱時，設備較輕便簡單，溫度較易調節，而且不用泵、爐子、煙囪等設施，開動也非常簡單，危險性不高，成本費用較低，但操作費用較其它加熱方法高，熱效率在85%以下，因此適用於加熱溫度在400℃以下和電能價格較低的地方。
搪玻璃反應釜
搪玻璃反應釜是將含高二氧化矽的玻璃，襯在鋼製容器的內表麵，經高溫灼燒而牢固地密著於金屬表麵上成為複合材料製品。因此搪玻璃反應釜具有玻璃的穩定性和金屬強度的雙重優點，是一種優良的耐腐蝕設備。搪玻璃反應釜有它自己的一套技術規範：1、使用壓力範圍0.2---0.4Mpa；2、耐酸性：對各種有機酸、無機酸、有機溶劑均有較好的抗蝕性；3、耐堿性：搪玻璃對堿性溶液抗蝕性較酸溶液差。4、操作溫度：搪玻璃設備加熱和冷卻時，應緩慢進行。一般搪玻璃設備使用溫度為0－200℃，耐溫急變性≥200℃；5、瓷層厚度：玻璃設備的瓷層厚度約為0.8-2.0mm，搪玻璃設備附件的瓷層厚度約在0.6-1.8mm；6、耐壓電：搪玻璃具有良好的絕緣性，當搪玻璃在規定厚度內用20KV高頻電火花檢查瓷層時，高頻電火花不能擊穿瓷層；7、耐衝擊性：玻璃層的內應力越小，彈性越好，硬度越大，抗彎抗壓強度越高，則耐衝擊就越好。
磁力攪拌反應釜
該反應釜較為少見，至少我們車間用的比較少，性能很好，密封性更好，它采用靜密封結構，攪拌器與電機傳動間采用磁力偶合器聯接，由於它沒有接觸的傳遞力矩，以靜密封取代動密封，所以能徹底解決我們常用的機械密封與填料密封的泄漏問題，使整個介質各攪拌部件完全處於絕對密封的狀態中進行工作，因此，更適合用於各種易燃易爆、劇毒、貴重介質及其它滲透力極強的化學介質進行反應，通常用於石油、化工、有機合成、高分子材料聚合、食品等工藝中進行硫化、氟化、氫化、氧化反應的最理想的無泄漏反應設備。總而言之一句話，它不漏。
不飽和聚酯樹脂全套設備
不飽和聚脂樹脂設備是比較特殊的反應釜式設備，它由立式冷凝器、臥式冷凝器、反應釜、儲水器、分餾柱五部分組成。
適用範圍：用於生產不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、ABS樹脂、油漆的關鍵設備。
該類型反應釜的密封型式可分為：填料密封，機械密封和磁力密封。
除了以上幾種反應釜外，還有蒸汽反應釜等類型。
反應釜的安裝使用
還記得我們公司在安裝325方大型發酵罐時那些宏偉的情景麼,巨大的吊車，19米高的發酵罐，一米多的固定螺栓，多少人多少個日夜奮鬥在那裏，為的隻是將發酵罐盡早的樹立在地基上，完美的矗立著。下麵我們再了解一下發酵罐的安裝需要注意那些內容。
1、發酵罐應安裝在堅固、平整的工作台上，工作台高度根據使用情況決定，設備與工作台四周應留有一定的空間（≥360cm），以便安裝與後期維修。
2、發酵罐安裝時要求傳動軸與地水平麵垂直，不垂直度（傾斜度）不得大於設備總高度的1/1000。
3、 設備本身各工藝接管上的自備件，安全閥，必須按反應釜的要求配備。
4、 安裝完畢檢查各連接部件及傳動部位是否牢固可靠，各連接管道、管口、密封件及整機做氣密試驗，應無泡、冒、滴、漏現象。
5、 開機前減速機注入46#機械油，打開電機防護罩用手轉動風葉檢查有無卡怠現象，攪拌槳有無刮壁現象，清理釜內汙物，方可開機。空車運轉30分鍾無不正常噪音、振動，方可正式投料生產。另視生產情況定期更換減速機油。
第二節 反應釜的維護與保養
我們的發酵罐雖然很大，大到似乎可以忽略一些細小的創傷或劃痕，但是在使用中仍需要加倍的愛護，才能延長它的使用壽命，保持它不鏽蝕的光潔表麵和良好的力學性能。
反應釜在使用中的注意事項有：（1）反應釜應嚴格按產品銘牌上標定的工作壓力和工作溫度操作使用，以免造成危險。（2）應嚴格遵守產品使用說明書中關於冷卻、注油等方麵的規定，做好設備的維護和保養。 （3）罐體所有閥門在使用時，應緩慢轉動閥杆（針），壓緊密封麵，達到密封效果。關閉時不易用力過猛，以免損壞密封麵。（4）電氣控製儀表應由專人操作，並按規定設置過載保護設施（在車間，所有涉及到電力的操作全部需要交由專業電工來完成）。
反應釜在日常生產中會發生各種各樣的故障或者不良現象，其中有：（1）殼體損壞，腐蝕，透孔或有裂紋，原因有介質腐蝕（點蝕、晶體間腐蝕）、熱應力影響產生裂紋或堿性脆裂、物料磨損使表麵變薄，對應的處理方法有：采用耐腐蝕材料的殼體，產生裂紋時需要及時焊補，厚度超過涉及最低值時需要更換。（2）反應釜故障最高的一個現象就是超溫超壓，原因可能有很多種，比如儀表失靈，控製不嚴格、誤操作或原料配比不當，產生了劇烈反應、進氣閥失靈進氣壓力過大、壓力高等，為了防止類似的現象發生，需要我們維修人員做的是及時巡回檢查，嚴格執行操作規程，發生超溫超壓時要采取適當的操作方法在確保自身安全的前提下緊急放壓，並關閉進氣閥等（容器內的壓力和溫度一般情況下都是成正比的）。（3）攪拌器脫落或者攪拌器刮壁時會發出異常的聲響，在檢查時應特別注意分辨，一旦確認脫落或刮壁，馬上倒罐停車重新進行校正，並上緊所有螺栓，反應釜有異常聲響還可能是攪拌軸彎曲的太厲害或者是機架上的軸承壞了，這時可以通過反應釜的透視鏡進行觀察，如果彎曲程度能接受就等放罐後再用氣割烘烤找正，太過彎曲的話也必須要倒罐停車了，否則一批料要好幾天，帶病運行的話會對整個反應釜係統造成嚴重影響。如果是軸承壞了就等放罐後再修理，如何修理軸承這一點我們在後麵的文章中會相繼講述。
反應釜日常檢查事項有：
1、聽減速機和電機聲音是否正常，摸減速機、電機、機座軸承等各部位的開車溫度情況：一般溫度 ≤ 40℃、 最高溫度 ≤60℃（手背在上可停留8秒以上為正常）。這方麵要講的一點就是，我們廠會給每個員工每年都配備幾套耳塞，我想，作為維修人員，我們真的用不上，如果在巡回檢查時嫌聲音太吵而戴上耳塞的話，會錯過很多設備告訴你的運行信息，請記住，維修人員是不用耳塞的。
2、經常檢查減速機有無漏油現象，軸封是否完好，看油泵是否上油是否有滲漏，檢查減速箱內油位和油質的變化情況，釜用機封油盒內是否缺油，必要時補加或更換新的機油。
3、檢查安全閥、防爆膜、壓力表、溫度計等安全裝置是否準確靈敏好用，安全閥、壓力表是否已校驗，並鉛封完好，壓力表的紅線是否劃正確，防爆膜是否內漏，壓力表每年都要做至少一次檢驗，廠裏麵配備了專用的校驗表和校驗儀器，在我們日常維護的計劃中應該將壓力表以及其它保護裝備的校驗具體出來，形成周期，形成規製。
4、經常傾聽反應釜內有無異常的振動和響聲，車間內聲音很響，因為每天都會有至少六個罐的電機和管道在響，它們的聲音應該是和諧的，雖然音量很大但是不會刺耳，如果你經常聽的話。聲音，是我們辨別一件設備是否完好的一個重要方麵，要熟記正常運行狀態下車間內的各種聲音，甚至包括人員對話，時間長了肯定會有不少收獲。
5、保持攪拌軸清潔，對圓螺母連接的軸，檢查攪拌軸轉動方向是否按順時針方向旋轉，千萬不能反轉。
6、定期檢查攪拌、內列管等反應釜內附件情況，並緊固鬆動螺栓，必要時更換有關零部件。寫到這一條的時候，真的很有感觸，因為每一天都會放一到兩批料，相應的我們每一天都要下一兩次罐，在罐內檢查的時候，總會想，其實世界和未來離我們並不遙遠，罐口上麵就是了。反應釜內的檢查包括攪拌螺栓的鬆緊、軸套（鋼套和四氟軸瓦）的磨損，攪拌器運行是否靈活無抱死，內列管螺栓是否鬆動，PH、溶氧電極和稱重電極是否完好等。
7、檢查反應釜所有進出口閥是否完好可用，若有問題必須及時處理；閥門相關請參看第二章內容。
8、檢查反應釜的法蘭和機座等有無螺栓鬆動，安全護罩是否完好可靠，由於我們用的是皮帶輪，所以會在其外部套上一個保護罩。我所經手的故障中，總會有保護罩脫落的身影，就是因為反應釜係統運行時，電機和攪拌的振動太過強烈，保護罩緊固螺栓吃不了勁，或斷或鬆的，這點我們每次進罐前都需要仔細查看。
9、檢查反應釜本體有無裂紋、變形、鼓包、穿孔、腐蝕、泄漏等現象，保溫、油漆等是不是完整，有無脫落、燒焦情況，這個算是相對次要的，因為發生的頻率不是很高，一般一些小的劃痕什麼的就會積聚著等大修的時候一並處理，我們要做的是防止傷痕或腐蝕進一步擴大，隨時跟蹤。
10、做好設備衛生，保證無油汙、設備見本色。車間會每個星期都進行一次衛生檢查，目的就是這個，人要臉樹要皮，設備也要穿新衣。沒事的時候多打掃打掃發酵罐和配套設備，就當運動了，也利於健身。
反應釜相應設備保養與維護時要注意的一些方麵：
1、高效過濾器的使用期限一般為半年（視期間設備的使用頻率而定）。如果過濾阻力太大或失去過濾能力致影響正常生產，則需清洗或更換（建議直接更換，不作清洗，因清洗操作後不能可靠保證過濾器的性能）。
2、清洗發酵罐時，請用軟毛刷進行刷洗，不要用硬器刮擦，以免損傷發酵罐表麵。
3、配套儀表應每年校驗一次，以確保正常使用。
4、電器、儀表、傳感器等電氣設備嚴禁直接與水、汽接觸，防止受潮。
5、設備停止使用時，應及時清洗幹淨，排盡發酵罐及各管道中的餘水；鬆開發酵罐罐蓋及手孔螺絲，防止密封圈產生永久變形。
6、發酵罐附屬的碳鋼設備應定期（一年一次）除鏽刷油漆，防止鏽蝕老化。
7、經常檢查減速器油位，如潤滑油不夠，需及時增加。
8、定期更換減速器潤滑油，以延長其使用壽命。
9、如果發酵罐暫時不用，則需對發酵罐進行空消，並排盡罐內及各管道內的餘水。
日常生產操作的注意事項
1、必須確保所有單件設備能正常運行時再使用反應釜係統，比如不能等進罐後才發現電機無法提速、攪拌是過於彎曲的等。
2、在消毒過濾器時，流經空氣過濾器的蒸汽壓力不得超過0.17MPa，否則過濾器濾芯會被損壞，失去過濾能力。
3、在發酵過程中，應確保罐壓不超過0.17MPa。
4、在實消過程中，夾套通蒸汽預熱時，必須控製進汽壓力在設備的工作壓力範圍內（不應超過0.2MPa），否則會引起發酵罐的損壞。
5、在空消及實消時，一定要排盡發酵罐夾套內的餘水。否則可能會導致發酵罐內筒體壓扁，造成設備損壞；在實消時，還會造成冷凝水過多導致培養液被稀釋，從而無法達到工藝要求。
6、在空消、實消結束後冷卻過程中，嚴禁發酵罐內產生負壓，以免造成汙染，甚至損壞設備。
7、在各操作過程中，必須保持空氣管道中的壓力大於發酵罐的罐壓，否則會引起發酵罐中的液體倒流進入過濾器中，堵塞過濾器濾芯或使過濾器失效。
8、最後一個也是最重要的一點，就是如果遇到自己解決不了的突發問題時請及時向領導彙報，協商協調出一套合理的維修方案來，千萬不要強行拆卸或維修。因為每一個罐在什麼時候進都是有生產計劃的，一批料受影響的同時還會影響其它批次的物料生產，還因為不懂裝懂會造成別人甚至自己也無法忍受的後果，說不知道不清楚的時候，並不會有人嘲笑你。不可能有人什麼都會，即使是在發酵領域。大家都是在用時間來積累經驗，用故障來成長的。
第三節 攪拌器簡介
在發酵三年，和攪拌器也打了三年的交道，對之可以說是又愛又恨，說不清道不明的情緒。一方麵攪拌很耐用，一般不會有事；另一方麵就是一旦有事就不會小，需要龐大的工作量來維護維修。記得剛開始，我是有輕度恐高症的，第一次隔空跨上攪拌葉的時候，兩條腿真的是控製不住的哆嗦，看著下麵八九米的高度，就怕自己一失足掉下去（雖然有速差器的保護，但，那也怕啊），更怕自己手裏的工具掉下去砸到下麵的同事。但不上不行啊，攪拌葉螺栓和聯軸器螺栓都在等著緊呢。好在這樣的事情一般不會太多，車間十二台大型發酵罐，基本上每個月上去一到兩次的樣子。
攪拌器概要
攪拌器是指攪動液體使之發生某種方式的循環流動，從而使物料混合均勻或使物理、化學過程加速的設備。攪拌器在工業生產中的應用有：（1）氣泡在液體中的分散，如使空氣分散於發酵液中，以提供發酵過程所需的氧，比如我們在溶氧降低的時候會把攪拌轉速提到最大；（2）液滴在與其不互溶的液體中的分散，如油分散於水中製成乳濁液；（3）固體顆粒在液體中的懸浮，如向樹脂溶液中加入顏料，以調製塗料，再比如配料工序投豆粕和澱粉時需要開著攪拌以加速物料融合；（4）互溶液體的混合，如使溶液稀釋，或為加速互溶組分間的化學反應等。此外，攪拌器還可以強化液體與固體壁麵之間的傳熱，並使物料受熱均勻。攪拌的方法有機械攪拌和氣流攪拌。
攪拌時液體的運動從尺度上分為總體流動和湍流脈動。總體流動的流量稱為循環量，加大循環量有利於提高宏觀混合的調勻度。湍流脈動的強度與流體離開攪拌器時的速度有關，加強湍流脈動有利於減小分隔尺度與分隔強度。不同的過程對這兩種流動有不同的要求。液滴、氣泡的分散，需要強烈的湍流脈動；固體顆粒的均勻懸浮，有賴於總體流動。攪拌時能量在這兩種流動上的分配，是攪拌器設計中的重要問題。這段講述套用到我們的攪拌上就是說湍流是指液體間的上下流動，如果我們需要讓攪拌提高氧氣在發酵液中的分散程度，那麼就需要攪拌產生強烈的湍流；總體流動是指發酵液圍繞著攪拌軸作的圓周運動，它是發酵液最大的轉動方式，在繞軸轉動的同時，發酵液自身也會有一個上下的流動，等同於行星間的自轉和跟轉，差不多的意思。而這兩種流動方式是可以根據攪拌的形狀和力量來調節的，至於如何調節那就是我們的攪拌供應商無錫浩特隆的事情了，畢竟這是流體力學的事情，甚至可能涉及到混沌現象，出於自身學識的限製，我就不多說了。
在攪拌混合物時，兩相的密度差、粘度及界麵張力對攪拌操作有很大影響。密度差和界麵張力越小，物係越易於達到穩定的分散；粘度越大越不利於形成良好的循環流動和足夠的湍流脈動，並消耗較大的攪拌功率。
攪拌的作用大致有以下幾種，而且在每一個攪拌過程它們其實都是同時存在的，所以我們需要根據生產的實際需要來控製攪拌形式以達到最主要的攪拌目的。
混合
混合就是把一個相分布到另一個相中。應用行業：糖漿、香波、洗滌液、果汁濃縮液、酸奶、甜點、混合奶製品、油墨、瓷釉等。
分散
分散是把大物粒粉碎分成幾個小物粒。應用行業：懸浮液、藥丸包衣、藥物解聚、塗料分散、唇膏、蔬菜濃湯、芥末混合物、催化劑、消光劑、金屬，顏料、改性瀝青、納米材料的製備和解聚等。
乳化
乳化就是把一個相均勻穩定的分布到另一個相中。應用行業：藥乳液、藥膏、雪花膏、麵膜、麵霜、乳化香精、油水乳化、乳化瀝青、樹脂化、蠟乳化、水性聚氨酯乳化、農藥等。
均質
均質就是把粒徑大小不一的物料分散成均勻的物粒。 應用行業：藥乳液、藥膏、雪花膏、麵膜、麵霜、組織勻漿、奶製品均質、果汁、打印墨水、果醬等。
攪拌器的類型
常用攪拌器的類型主要有下列幾種：
1、旋槳式攪拌器，它是由2～3片推進式螺旋槳葉構成，工作時轉速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5～15m/s，轉速高的缺陷就是推進力小，不能攪拌濃稠液體，這個道理和汽車也是一樣的，掛一檔的時候可以產生很高的牽引力但是轉速較低，掛5檔的時候轉速很高，速度很快但是不能用來爬陡坡。旋槳式攪拌器主要造成軸向液流，產生較大的循環量，適用於攪拌低粘度 (＜2Pa·s)液體、乳濁液及固體微粒含量低於10％的懸浮液。攪拌器的轉軸可水平也可以斜向插入槽內，此時液流的循環回路不對稱，可增加湍動，防止液麵凹陷。