專利名稱：乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種聚合釜，具體涉及一種乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯糊樹脂生產(chǎn)過程中，聚合釜是主要生產(chǎn)設備。其技術(shù)性能優(yōu)劣直接影響到聚氯乙烯糊樹脂的產(chǎn)量、質(zhì)量及運行經(jīng)濟性。目前，國產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂聚合釜只有13.5立米、7立米等幾種小型聚合釜。這些聚合釜單位體積小、耗能高，而且相對投資高、生產(chǎn)效率低，已呈淘汰趨勢。隨著聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展，聚合釜也在向著最經(jīng)濟、生產(chǎn)效率高、建設及維修費用低、產(chǎn)品質(zhì)量好、產(chǎn)量大的方向發(fā)展。
在氯乙烯乳液法聚合過程中，一直存在著粘釜、產(chǎn)品顆粒不均勻、傳熱效果差等問題，嚴重影響聚氯乙烯產(chǎn)品的品質(zhì)；特別粘釜是聚氯乙烯生產(chǎn)過程中始終沒有解決的問題。一般聚氯乙烯生產(chǎn)過程中，每一次聚合后都要對釜內(nèi)進行清洗，影響聚合釜生產(chǎn)能力的發(fā)揮。而上述問題的產(chǎn)生，除與聚合工藝有關(guān)外，還與聚合釜的結(jié)構(gòu)及配套設備的設計有關(guān)。
以往聚合釜冷卻方式有夾套冷卻(包括整體夾套、螺旋導流夾套)、內(nèi)冷擋板冷卻。這些結(jié)構(gòu)都存在諸多弊病，利用整體夾套冷卻時，因為冷卻水由夾套下口進入，經(jīng)夾套環(huán)直升而上，由上口流出，水流速度很低，湍流不夠，冷卻效果極差。采用螺旋導流夾套傳熱雖有所改善，在加工較好的情況下，可以獲得較大的流速(2～3m/s)，從而大幅度提高傳熱效果，但因受到機加工制造的限制，且冷卻水容易走“短路”，使傳熱系數(shù)低，因此其冷卻方法也有待改進。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題，是提供一種生產(chǎn)效率高、建設、運行及維護費用低、產(chǎn)量大的乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜。
采用的技術(shù)方案如下乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，包括釜體、傳動裝置、攪拌器、聚合反應DCS控制系統(tǒng)；釜體容積為40～150立米、長徑比2.5～3.5、高度8～30米、公稱直徑為2～5米，釜體直段外壁上固設有螺旋半管夾套，釜體底部固設有螺旋導流夾套；在釜體頂部設計連鎖裝置的快開人孔；在釜內(nèi)裝設有攪拌器，攪拌軸為空心式，攪拌軸上固設有環(huán)管式攪拌槳。攪拌器內(nèi)部通入循環(huán)冷卻水，冷卻水進出口設置在上傳動兩軸承支點中間，冷卻水采用聚四氟填料密封；整個傳動系統(tǒng)聯(lián)接方式如下電動機與減速機間采用直聯(lián)形式，電動機接有變頻調(diào)速裝置，實現(xiàn)設備運轉(zhuǎn)調(diào)速；減速機與傳動軸間采用鏈條聯(lián)軸器，傳動軸與攪拌軸經(jīng)螺栓緊固后，靠機械密封的機械密封定位軸承、上部軸承盒中軸承和設備釜體底軸承三點支撐；減速機、電動機、上部軸承盒直接用螺栓固定在傳動裝置機架上，機械密封直接固定在釜頂部，機械密封內(nèi)部通過油站提供循環(huán)機械油實現(xiàn)密封和冷卻；釜體底部裝有底軸承，底軸承固設有可以從軸套和軸瓦間通入高壓工藝水的進水口，注入高壓工藝水的目的是防止物料進入軸承內(nèi)影響設備正常運轉(zhuǎn)；該底軸承具有調(diào)節(jié)偏心結(jié)構(gòu)，并可起到支撐攪拌軸的作用；上述聚合反應控制系統(tǒng)采用DCS控制系統(tǒng)。
本實用新型聚合釜長徑比合適，單位產(chǎn)量較大(可達400噸/立方米·年)，本實用新型采用帶環(huán)管式攪拌槳的攪拌器，其目的在于以提高設備傳熱效果，同時改善攪拌強度剪切力和循環(huán)次數(shù)，使產(chǎn)品粒子集中而均勻；本實用新型聚合釜采用上插式加底軸承式傳動裝置，傳動平穩(wěn)，運轉(zhuǎn)周期長，且利用攪拌器傳熱，其效果極好，變頻調(diào)速裝置可實現(xiàn)運轉(zhuǎn)過程中最佳攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。采用本實用新型聚合釜生產(chǎn)的聚氯乙烯，顆粒形態(tài)好、分子量分布均勻、吸油率高、黑黃點及晶點少。本實用新型聚合釜研制成功，為我國PVC行業(yè)生產(chǎn)增添了一個新釜種，將促進我國聚氯乙烯行業(yè)的發(fā)展。


圖1為本實用新型的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型傳動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型底軸承剖面圖。
具體實施方式
實施例一乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，包括釜體1、傳動裝置2、攪拌器、聚合反應DCS控制系統(tǒng)；釜體1公稱容積為48立米、長徑比2.8、高度15米、公稱直徑2.68米；釜體1直段外壁上固設有螺旋半管夾套10；在釜體1底部固設有螺旋導流夾套13；螺旋半管夾套10用較小的流量可獲得較大的冷卻水流速3.5m/S，其多進口及多出口方式可較大的提高換熱系數(shù)，傳熱系數(shù)可達950kcal/m2·℃·hr，采用螺旋半管夾套10既增加了釜體1的剛度，同時有效地避免了冷卻過程中發(fā)生“短路”現(xiàn)象；在釜體1頂部設有連鎖快開人孔9；釜體1內(nèi)部設置有攪拌器，攪拌軸12采用空心結(jié)構(gòu)，攪拌軸12上固設有環(huán)管式攪拌漿11，在傳動兩軸承支點中間固設有冷卻水進口22和冷卻水出口23，其密封為填料密封7，便于冷卻水流通借以彌補夾套換熱不足；整個設備長徑比較大，這樣使整個設備變得細長，因此更有利于設備內(nèi)部攪拌換熱，從而減輕和改善粘壁效應，同時大大降低攪拌功率，攪拌器系統(tǒng)換熱系數(shù)可達900～1000kcal/m2·℃·hr，其傳熱面積是夾套傳熱面積15％，傳導出整個聚合反應熱的20％，由此說明其傳熱效率要比夾套高得多；同時由于有效的減少內(nèi)件，使釜體內(nèi)部形狀簡單，因此更有利于維修清洗；由于設備直徑較小攪拌器直徑較大，整個設備攪拌剪切力較適中，反應均勻進行，適合于固體顆粒在10目以下，濃度小于60％，黏度在120厘泊以下的氯乙烯聚合。
在釜體1底部設置有底軸承14以支撐攪拌軸12，底軸承14有可調(diào)偏心結(jié)構(gòu)，底軸承14的軸套18和軸瓦19間有注水口21往釜體1內(nèi)部連續(xù)注水；底軸承14的可調(diào)偏心結(jié)構(gòu)，可有效避免總組裝時攪拌軸下端偏心。一般氯乙烯聚合時，軸套和軸瓦間在正常運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生摩擦熱，物料易進入軸承并由于局部過熱從而產(chǎn)生塑化片，將攪拌軸抱死，這樣既難以清洗同時影響設備正常運轉(zhuǎn)。本實用新型在釜體底部裝設有進水口，配有注水泵連續(xù)注水，使水從軸套和軸瓦間進入釜體內(nèi)部，將物料封住，克服了抱軸問題，同時起到局部冷卻作用。
本實用新型傳動裝置2采用上插式加底軸承14結(jié)構(gòu)形式，包括電動機3、變頻調(diào)速裝置20、減速機4、聯(lián)軸器5、上部軸承盒6、冷卻水填料密封7、機械密封8、傳動軸16、底軸承14；變頻調(diào)速裝置20接線于電動機3上，電動機3與減速機4直聯(lián)，減速機4與傳動軸16間通過鏈條聯(lián)軸器5連接；攪拌軸12與傳動軸16經(jīng)螺栓緊固后靠底軸承14、上軸承盒6軸承、機械密封8的機械密封定位軸承15三點定位，上軸承盒6、減速機4由機架17支撐，機械密封8直接經(jīng)螺栓緊固在釜體1頂部，使整個設備能夠正常平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。
聚合反應DCS控制系統(tǒng)，為較新型工藝流程控制系統(tǒng)。通過DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)聚合溫度自動化控制，結(jié)合上述冷卻方式，聚合溫度變化可控制在0.1～0.2℃范圍內(nèi)，以有效控制釜的傳熱性能，從而避免攪拌傳熱溫度失控現(xiàn)象。
實施例二實施例二與實施例一基本相同，不同之處在于釜體1容積為130立方米；長徑比2.6；高度30米；公稱直徑4.0米。
權(quán)利要求1.乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，包括釜體(1)、傳動裝置(2)、攪拌器、聚合反應DCS控制系統(tǒng)，傳動裝置包括電動機(3)、減速機(4)、變頻調(diào)速裝置(20)；攪拌器裝設在釜體(1)內(nèi)，其特征在于釜體(1)直段外壁上固設有螺旋半管夾套(10)，釜體(1)底部外壁固設有螺旋導流夾套(13)；釜體(1)底部裝設有底軸承(14)，底軸承(14)固設有可從軸套(18)和軸瓦(19)之間注水的進水口(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，其特征在于所述的釜體(1)容積為40～150m3，長徑比為2.5～3.5，高度8～30m，公稱直徑為2～5m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，其特征在于所述的釜體(1)容積為48m3，長徑比為2.8，高度15m，公稱直徑為2.68m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，其特征在于所述的釜體(1)容積為130m3，長度比為2.6，高度30m，公稱直徑為4.0m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，其特征在于所述攪拌器的攪拌軸(12)為空心式，攪拌軸(12)固設有可通冷卻水的環(huán)管式攪拌槳(11)，在傳動兩軸承支點中間固設有攪拌器冷卻水進口(22)和冷卻水出口(23)，其密封為填料密封(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，其特征在于所述傳動裝置(2)的電動機(3)與減速機(4)為直聯(lián)式，電動機(3)裝設有變頻調(diào)速裝置(20)，減速機(4)與傳動軸(16)經(jīng)鏈條聯(lián)軸器(5)連接，傳動軸(16)與攪拌軸(12)經(jīng)螺栓固定，機械密封(8)的機械密封定位軸承(15)、上部軸承盒(6)軸承、釜體(1)底軸承(14)為其三個支撐點。
專利摘要乳液法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的大型聚合釜，包括釜體、傳動裝置、攪拌器、聚合反應DCS控制系統(tǒng)；傳動裝置包括電動機、減速機、變頻調(diào)速裝置，攪拌器裝設在釜體內(nèi)，其技術(shù)特點是釜體直筒段外壁上固設有螺旋半管夾套，釜體底部外壁固設有螺旋導流夾套，釜體底部裝設有底軸承，底軸承固設有可以從軸套和軸瓦之間注水的進水口，本實用新型的優(yōu)點是采用環(huán)管式攪拌器，不但提高了傳熱效果，而且改善了攪拌強度剪切力和循環(huán)次數(shù)，使產(chǎn)品粒子集中而均勻；采用上插式和底軸承式傳動裝置，傳動平穩(wěn)，運轉(zhuǎn)周期長；采用變頻調(diào)速裝置，可實現(xiàn)運轉(zhuǎn)過程中最佳攪拌速度調(diào)節(jié)?？傊捎帽緦嵱眯滦途酆细a(chǎn)的產(chǎn)品，顆粒形態(tài)好。分子量分布均勻，吸油率高，黑黃點及晶點少。
文檔編號C08F2/12GK2839284SQ20052009241
公開日2006年11月22日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者王忠宏, 谷文濤, 張學剛, 羅忠新, 郝文生, 李巖, 王榮梅, 張洪偉, 張樹萬, 郭志英, 藺曉東 申請人:錦西化工機械(集團)有限責任公司