反应釜密封垫片是确保设备在高温、高压、腐蚀性介质等复杂工况下保持密封性能的关键部件。其种类和选型直接影响反应釜的安全性和使用寿命。以下是常见密封垫片的种类、结构特点及适用场景的总结:
一、常见密封垫片种类及特点
1. 非金属垫片
(1)橡胶垫片
材料:丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、三元乙丙橡胶(EPDM)等。
特点:
弹性好,密封性强,适合低压(≤1.6 MPa)、中低温(-50~200℃)工况。
耐腐蚀性因材质而异(如氟橡胶耐强酸、溶剂)。
缺点:高温易老化,易被有机溶剂溶胀。
应用:水、蒸汽、弱酸弱碱介质,食品/制药行业卫生级场合(需符合FDA标准)。
(2)聚四氟乙烯(PTFE)垫片
结构:纯PTFE或填充改性(如玻璃纤维、石墨增强)。
特点:
耐强腐蚀(几乎耐所有化学品),适用温度-200~260℃。
表面光滑,防粘附,易清洁(适合无菌环境)。
缺点:冷流性差(长期受压易变形),不适用于高压(≤2.5 MPa)。
应用:强酸强碱介质(如浓硫酸、氢氟酸),医药/食品行业反应釜。
(3)石墨垫片
材料:柔性石墨(膨胀石墨)或复合石墨(含金属增强层)。
特点:
耐高温(氧化环境可达450℃,惰性环境达3000℃),导热性好。
自润滑性,适合频繁启闭的场合。
缺点:强度低,需配合金属骨架使用;不耐强氧化剂(如浓硝酸)。
应用:高温蒸汽、热油系统,氢气等还原性介质。
2. 金属复合垫片
(1)金属缠绕垫片
结构:金属带(如304、316不锈钢)与非金属填充带(石墨、PTFE)交替缠绕而成。
特点:
耐高压(≤25 MPa)和高温(≤800℃),弹性好,密封可靠。
可定制内外环(增强定位和抗压能力)。
缺点:安装需精确控制预紧力,价格较高。
应用:高温高压反应釜法兰密封,石油化工管道。
(2)金属包覆垫片
结构:非金属芯材(石墨、陶瓷纤维)外包覆金属薄板(铜、铝、不锈钢)。
特点:
兼具金属强度和非金属密封性,耐压≤10 MPa。
抗腐蚀性取决于包覆层材质。
缺点:反复拆卸后易变形,需定期更换。
应用:中高压腐蚀性介质密封,如酸性气体反应釜。
(3)金属齿形垫片
结构:金属表面加工同心齿形沟槽,通过齿尖塑性变形实现密封。
特点:
耐高压(≤30 MPa)、高温(≤600℃),密封面自适应性好。
缺点:对法兰表面光洁度要求高,拆卸后需重新研磨。
应用:高压反应釜人孔、超临界流体设备。
3. 金属垫片
(1)金属平垫片
材料:铜、铝、软钢或不锈钢。
特点:
结构简单,成本低,耐高温(取决于材质)。
缺点:密封性差,需高螺栓预紧力,仅限低压静密封。
应用:低压水、油系统,非关键密封部位。
(2)金属环垫(八角垫/椭圆垫)
结构:截面为八角形或椭圆形,材质为软铁、不锈钢、镍基合金。
特点:
超高压力密封(≤100 MPa),耐高温(≤1000℃),抗蠕变。
缺点:安装精度要求极高,成本昂贵。
应用:加氢反应器、高压合成釜、核工业设备。
二、选型关键因素
介质特性:
腐蚀性:优先选PTFE、石墨或哈氏合金垫片。
毒性/危险性:需确保零泄漏(选金属缠绕垫或环垫)。
温度与压力:
高温高压(>300℃, >10 MPa):金属缠绕垫、金属环垫。
低温:柔性石墨或橡胶垫(需耐寒型)。
法兰类型与表面:
凹凸面法兰:配金属缠绕垫或齿形垫。
平面法兰:需软质垫片(橡胶、PTFE)。
卫生要求:
食品/制药:PTFE垫片或硅橡胶垫(表面抛光,无毒性)。
经济性与维护:
频繁拆卸:选可重复使用的金属垫片。
低成本场景:橡胶或平金属垫片。
三、典型应用场景
制药反应釜:PTFE垫片(无菌)、硅橡胶垫(CIP/SIP耐受)。
化工高压反应釜:金属缠绕垫(耐酸碱)、金属环垫(合成氨反应器)。
食品加工釜:EPDM橡胶垫(耐高温蒸汽,符合FDA)。
高温裂解反应器:柔性石墨垫(导热性优,抗氧化)。
四、总结
强腐蚀+低压:PTFE垫片或石墨垫片。
高温高压+长寿命:金属缠绕垫或金属环垫。
卫生级需求:PTFE或硅橡胶垫(表面电解抛光)。
注意事项:
安装时需均匀施加载荷,避免局部过紧导致垫片撕裂。
定期检查垫片压缩变形和腐蚀情况,及时更换。
特殊工况(如剧烈温度波动)建议采用组合垫片或定制设计。