一、             搪玻璃產(chǎn)品的特性

搪玻璃產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、輕工、食品、冶金和國防工業(yè)系統(tǒng)，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮出巨大的作用。為什么諸多工業(yè)選用搪玻璃產(chǎn)品？首先該從搪玻璃產(chǎn)品所具備的特性展開討論。

目前，世界科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，新材料不斷涌現(xiàn)，而搪玻璃未能被新材料所取代反而在持續(xù)發(fā)展，其理由是搪玻璃材料具備五大特性。

1.       耐腐蝕性

以二氧化硅為主體的玻璃質(zhì)釉經(jīng)高溫?zé)傻牟Ａ樱浠瘜W(xué)穩(wěn)定性很強(qiáng)，能耐各種濃度的鹽酸、有機(jī)酸、無機(jī)酸、弱堿和有機(jī)溶劑的腐蝕（氫氟酸和含氟離子介質(zhì)及180℃以上熱磷酸和50℃以上的強(qiáng)堿溶液不適合）。

特別是化工醫(yī)藥行業(yè)常用的不銹鋼材料，不耐鹽酸的腐蝕，致使使用鹽酸生產(chǎn)場合，成為搪玻璃產(chǎn)品的用武之地。

(1)         搪玻璃層的耐酸性能，因?yàn)榇捎耘浞浇M成成分不同而不同，且搪燒控制溫度也不同。一般的說，含二氧化硅較高的瓷釉，搪燒溫度略高，玻璃層耐酸性能也會(huì)較好。但凡是耐酸性能較好的玻璃層則耐酸性能會(huì)較弱。在化工過程中，往往會(huì)出現(xiàn)酸堿交替場合，所以，對搪玻璃產(chǎn)品的選用，要考慮耐腐蝕的綜合性能。

國標(biāo)GB25025-2010規(guī)定的搪玻璃層的理化性能指標(biāo)見表1-1

 

 

表1-1                搪玻璃試件搪玻璃層的理化性能指標(biāo)

 

 

(2)     國外同行對搪玻璃層的耐腐蝕性能有較深入的研究，可作參考。

如神鋼環(huán)境技術(shù)股份有限公司的新型玻璃9000型，其耐腐蝕性能見圖1-1，圖1-2，圖1-3，圖1-4和圖1-5.

 

表1-2                      543-7搪玻璃釉耐腐蝕性能

 

(3)         國內(nèi)的543-7的搪玻璃釉，在耐腐蝕、抗械沖擊、耐磨損及耐溫差急變性能方面，具有較好的綜合能力，見1-2。

2.       不粘性

玻璃層表面光滑，少死角，則不容易粘附物料，容易清洗，某些生產(chǎn)工藝很需要。

在藥品生產(chǎn)過程中，藥用設(shè)備要求符合GMP要求（即藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范）。GMP要求對盛裝藥品的設(shè)備（容器），結(jié)構(gòu)簡單，表面光滑，少死角，易清洗。這是藥品生產(chǎn)的特殊需要，也是藥品保證純度，不污染細(xì)菌的必需條件。所以，在原料生產(chǎn)中，會(huì)大量選用搪玻璃設(shè)備。總之，或需要有系統(tǒng)清洗的場合，由于玻璃表面不容易粘附物料的特性，搪玻璃設(shè)備成了設(shè)計(jì)者選用的對象，玻璃表面不粘性可與聚四氟乙烯相比美。

3.       隔離性

設(shè)備內(nèi)表面涂搪玻璃層后，會(huì)使介質(zhì)與含鐵的鋼體不會(huì)直接接觸。在生產(chǎn)過程中，介質(zhì)不可能溶入鐵離子，這對藥品，染料等生產(chǎn)尤為重要，藥典對藥品含鐵量有嚴(yán)格要求，在染料工業(yè)中，若染料溶入鐵離子，色度將受影響。

4.       絕緣性

玻璃層絕緣性能良好，在真空試驗(yàn)條件下0.4mm玻璃層能耐20KW高電壓的沖擊。因此，搪玻璃產(chǎn)品適用于介質(zhì)帶電荷操作的工藝過程，以及生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生電荷的工藝場合，有的化學(xué)過程，物料需要外加電荷，促使過程加快，玻璃層的絕緣性正適合了這種場合。

5.       保險(xiǎn)性

玻璃分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不滲透，不溶解。它對液體食品，釀造制品，飲料產(chǎn)品具備很好的保險(xiǎn)性能，能長久地保持其物品的真實(shí)香味。市場上酒類飲品大都用玻璃瓶盛裝，主要是利用玻璃的保險(xiǎn)性。

二、             搪玻璃產(chǎn)品選用注意事項(xiàng)

化工過程千變?nèi)f化，工業(yè)物料種類繁多，何種物料選用搪玻璃產(chǎn)品很難簡而言之，但應(yīng)遵守以下選用注意事項(xiàng)：

1.       其物料及要求應(yīng)符合玻璃襯里的五大特性。

2.         搪玻璃設(shè)備耐溫差急變性能是指產(chǎn)品的搪玻璃面或其反側(cè)金屬基體經(jīng)受突然溫度急變的性能，應(yīng)控制冷急變溫度110℃，熱急變溫度120℃。對生產(chǎn)中溫度急變頻繁，且急變溫度臨近極限值時(shí)，不宜選用。

3.         玻璃層的最低使用溫度可達(dá)-40℃，最高使用溫度可達(dá)300℃，在此范圍內(nèi)玻璃層結(jié)構(gòu)能保持穩(wěn)定。但金屬基體材料應(yīng)符合有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。

4.         玻璃層是非金屬材料，屬于脆性材料，玻璃面不能承受固體物料的直接撞擊，對容器口直接投入固體物料者不宜選用。

5.         工藝過程介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生固體硬結(jié)晶顆粒，宜選用耐磨性能較佳的微晶搪瓷。

三、             搪玻璃產(chǎn)品選用指南

1.       搪玻璃攪拌器的選用

(1)     錨式（框式）攪拌器的作用

搪玻璃錨式、框式攪拌器屬于同一類型的攪拌器，只能認(rèn)為框式是錨式的加強(qiáng)型。

該形式攪拌器適應(yīng)于高粘度物料的攪拌，能使容器內(nèi)整體物料攪動(dòng)而小有死角，攪拌器對流體的主要功能是剪切，由于攪拌錨、框直徑較大，錨、框外側(cè)靠近容器內(nèi)壁，回轉(zhuǎn)時(shí)有相似于括壁的作用，能減薄容器內(nèi)壁的液體層流邊界層，有利于提高夾套傳熱效果。

該型式攪拌器一般設(shè)計(jì)成低速攪拌，轉(zhuǎn)速小于等于80轉(zhuǎn)/分，器內(nèi)液體處于層流狀態(tài)，屬于溫和型攪拌。用于粗結(jié)晶工藝，有利于晶粒長大，提高下道工藝過濾時(shí)結(jié)晶體的收得率。同時(shí)它適用于傳熱的操作，一定程度能提高物料與容器之間的給熱系數(shù)（a₂），對夜夜分散操作，選用該形式的攪拌器較為合適。

(2)     葉輪式（三葉后掠式）攪拌器的作用

搪玻璃標(biāo)準(zhǔn)稱葉輪式攪拌器（國際上通稱三葉后掠式），特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，輸出性能強(qiáng)，消耗動(dòng)力小，適應(yīng)范圍廣，能保證容器內(nèi)流體整體循環(huán)（又稱體積循環(huán)）是目前對中、低粘度物料比較合適的攪拌器形式。

該攪拌器是使流體在葉片推動(dòng)下，產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)，并使流體在葉片剪切作用下，促進(jìn)氣泡和液滴的細(xì)化、混合、擴(kuò)大二者接觸面，加快傳熱，傳質(zhì)過程。

旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片頭部對液體會(huì)產(chǎn)生離心力，將液體排放至容器壁，形成向上、向下的循環(huán)液流，并提高液體與夾套壁的給熱系數(shù)a₂。

葉輪式攪拌器，當(dāng)轉(zhuǎn)速在130轉(zhuǎn)/分時(shí)，循環(huán)量最大而所消耗單位功率最小，適應(yīng)范圍很廣，主要適用于非牛頓型流體的攪拌（即介質(zhì)在操作過程中粘度發(fā)生變化的流體）。

葉輪式攪拌器配上適當(dāng)?shù)恼哿鲹醢澹m用于混合、導(dǎo)熱、聚合、乳化、氣體吸收及懸浮等工藝操作，能以最小的動(dòng)力達(dá)到最有效的攪拌效果。在反應(yīng)進(jìn)行中，物料粘度會(huì)較快上升，而攪拌動(dòng)力的增加比較小，因此適用于聚合的進(jìn)行粘度上升的場合。該攪拌對液體在容器內(nèi)產(chǎn)生上、下循環(huán)特別顯著，使其混合均勻，且單位動(dòng)力的排放量大，使液體有較大的體積循壞速率及湍流強(qiáng)度，適用于要求強(qiáng)烈紊流攪拌的場合。

總之，搪玻璃葉輪式攪拌器對均相混合、固液懸浮、氣液混合、非均相分散等操作都有較好效果，它的特點(diǎn)是：能形成較大的體積循環(huán)，有一定的剪切作用的強(qiáng)烈型攪拌。

(3)     槳式攪拌器的作用

搪玻璃標(biāo)準(zhǔn)槳式攪拌器為二檔直葉或折葉，槳葉數(shù)為4，屬徑流式攪拌。直葉對容器內(nèi)液體形成徑向流動(dòng)效果，若是折葉，會(huì)使容器內(nèi)液體形成以徑向流為主伴有軸向流動(dòng)的效果。

攪拌器轉(zhuǎn)速一般為80轉(zhuǎn)/分、125轉(zhuǎn)/分，屬于慢速型攪拌，槳式攪拌主要對容器內(nèi)液體產(chǎn)生較大的剪切。如果配以合適的擋板，會(huì)獲得一定程度的液體向上下排放的效果。但該攪拌液體對流循環(huán)性較差，一般適用于低粘度物料的分散結(jié)晶操作。

(4)     軸流式攪拌器的作用

該形式搪玻璃攪拌器未列入搪玻璃產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，近年來使用者顯著增加。由于化工醫(yī)藥的發(fā)展，用戶對攪拌器的攪拌效果及節(jié)能十分重視，這種形式的攪拌器最大的特點(diǎn)是容器內(nèi)液體體積循環(huán)速率大，單位容積物料所耗電能小，是目前搪玻璃產(chǎn)品中一種新型的攪拌器。

該攪拌器主要用于固體顆粒懸浮，固體的溶解，氣體在液體中的分散和氣體被液體吸收，不互溶解液體的混合，液體乳化，懸浮聚合，液體混合等工藝過程，特別是用于固液懸浮操作時(shí)，消耗功率最小。

軸流式攪拌器的攪拌液流屬大體積循環(huán)，帶有分布均勻且溫和的切剪功能。槳葉的泵送能力較強(qiáng)，能產(chǎn)生均勻的軸向液體，對較快消除容器內(nèi)二種或幾種物料的濃度與溫度的不均勻性迅速達(dá)到均勻的目的。

2.       搪玻璃換熱容器選用

(1)     汽液相傳熱

物料為蒸汽冷凝操作，選用碟片式冷凝器。

(2)     液液相傳熱

物料為液體，且冷卻或加熱介質(zhì)為液體，選用套筒式換熱器。

(3)     列管式換熱器

適用戒指快速傳熱且傳熱面積較大的工藝操作。

(4)     套管式換熱器

對需要調(diào)整進(jìn)罐物料的溫度，減少物料對罐內(nèi)瓷層的溫差急變，一般在進(jìn)料口加裝套管式換熱器，以提高或降低物料溫度。

3.       搪玻璃貯存容器選用

臥式貯存容器能降低設(shè)備的重心，特別適用于地震多發(fā)地區(qū)以及廠房高度有限的場所。

4.       搪玻璃容器各種配套零部件的選用

(1)     傳動(dòng)裝置選用

①   根據(jù)工藝物料的特性和生產(chǎn)安全規(guī)范，正確選用一般電機(jī)或防爆電動(dòng)機(jī)。

②   圓弧齒減速機(jī)承載能力大，能承受一定的過載，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，傳動(dòng)效率高。適用于工藝過程中粘度變化的物料。

③   擺線針輪減速機(jī)，變比范圍小，噪音小，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，但過載能力小。

(2)     溫度計(jì)套選用

①   葉輪式攪拌器，應(yīng)該選用板式溫度計(jì)套，擋板效果好，加快容器內(nèi)物料反應(yīng)速度。

②   對要求及時(shí)把握物料反應(yīng)溫度的操作，而且物料對溫度敏感的場合，應(yīng)選用快速測溫裝置，其溫度測定滯后時(shí)間能縮短到最小。

(3)     放料閥選用

生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶物沉淀的場合及粘度較高的物料，宜選用上展式放料閥。

(4)     軸密封裝置選用

①   對軸密封要求很嚴(yán)的場合（有毒，易燃，易爆和特殊氣味），宜選用221型搪玻璃專用機(jī)械密封。

②   一般性質(zhì)物料，容器壓力小于0.4MPa，可選用121型搪玻璃專用機(jī)械密封。

③   容器內(nèi)物料蒸汽溫度大于80℃者，機(jī)械密封均應(yīng)配搪玻璃冷卻水套。

④   填料箱適合用于常壓，介質(zhì)無毒，非易燃，易爆物料。

(5)     夾套液體噴嘴的選用

夾套采用液體作傳熱介質(zhì)者，應(yīng)配置液體噴嘴（又稱水力噴嘴或夾套噴嘴），能提高傳熱系數(shù)1.3倍左右。搪玻璃攪拌容器液體噴嘴計(jì)算詳見第四章。

(6)     搪玻璃設(shè)備瓷層損壞報(bào)警儀的選用

為及時(shí)發(fā)現(xiàn)容器玻璃層損壞，應(yīng)安裝設(shè)備瓷層損壞報(bào)警儀。但必要條件是：其容器內(nèi)物料為導(dǎo)電介質(zhì)，對易燃，易爆和防爆車間選用要謹(jǐn)慎。

四、             搪玻璃產(chǎn)品存在的不足

為使搪玻璃產(chǎn)品能在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用，除了要充分應(yīng)用搪玻璃的五大特性外，更重要的是應(yīng)滿足用戶對產(chǎn)品技術(shù)性能的要求。使產(chǎn)品被更多用戶所接受。一臺(tái)優(yōu)秀的搪玻璃設(shè)備，應(yīng)該具備安全可靠，使用、維護(hù)、安裝方便，運(yùn)行穩(wěn)定，在特定工況下，能發(fā)揮其技術(shù)功能，在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的價(jià)值。

目前，服役在化工、制藥、輕工等行業(yè)的搪玻璃產(chǎn)品，主要使用于混合、分散、傳質(zhì)、聚合、結(jié)晶、懸浮、乳化、傳熱、貯存等工藝過程，不用的工藝，對設(shè)備有不同的要求。因此，設(shè)計(jì)、制造一臺(tái)優(yōu)秀的搪玻璃產(chǎn)品，是一個(gè)系統(tǒng)性工程，各個(gè)環(huán)節(jié)、各種零部件功能都要正確設(shè)計(jì)匹配，同時(shí)，還要十分遵守國家各種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、安全的規(guī)定。設(shè)計(jì)人員、制造工程師要充分發(fā)揮天才和創(chuàng)造性，努力實(shí)現(xiàn)用戶所需的、結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)并制造出具有優(yōu)良功能的產(chǎn)品。綜合上述，對照目前市場流通的搪玻璃產(chǎn)品，目前亦有以下幾方面欠缺，有待改正。如攪拌效率不高，傳熱性能不佳，設(shè)備密封欠缺，測溫滯后嚴(yán)重，設(shè)備大型化問題，外觀不美，缺乏多種瓷釉的選用，產(chǎn)品玻璃層容易損壞等等。行業(yè)同仁，應(yīng)重視產(chǎn)品存在的欠缺，認(rèn)真研究，精心設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)制造技術(shù)，提高中國搪玻璃產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)性能。