專利名稱：氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種聚合釜，具體涉及一種氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)過程中，聚合釜是主要生產(chǎn)設(shè)備。其技術(shù)性能優(yōu)劣直接影響到聚氯乙烯的產(chǎn)量、質(zhì)量及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。目前，國產(chǎn)聚氯乙烯懸浮法和乳液法各類型聚合釜，已廣泛應(yīng)用于我國聚氯乙烯樹脂行業(yè)中，但在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中逐漸暴露出存在的缺陷和不足。工藝復(fù)雜、單位體積小、耗能高，而且相對設(shè)備投資高、生產(chǎn)效率低。本體法合成聚氯乙烯樹脂是新興的工藝生產(chǎn)方法，具有生產(chǎn)工藝簡單、設(shè)備緊湊和產(chǎn)品性能好的特點(diǎn)。隨著聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展，聚合釜也在向著工藝簡單、最經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)效率高、建設(shè)及維修費(fèi)用低、產(chǎn)品質(zhì)量好、產(chǎn)量大的方向發(fā)展。
以往聚合釜的軸封一般采用機(jī)械密封，在長期的操作和使用過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封存在機(jī)加工難度高、拆裝檢修困難；尤其易損件更換頻繁，設(shè)備制造成本和運(yùn)行成本大大提高。
在聚氯乙烯懸浮法和乳液法聚合過程中，一直存在著粘釜、產(chǎn)品顆粒不均勻、傳熱效果差等問題，嚴(yán)重影響聚氯乙烯產(chǎn)品的品質(zhì)；特別粘釜問題是聚氯乙烯生產(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(jìn)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，除與相關(guān)設(shè)備附件有關(guān)外，還與選擇聚合方法的聚合釜有關(guān)。
聚合釜冷卻方式一般有夾套冷卻(包括整體夾套、螺旋導(dǎo)流夾套)、內(nèi)冷管冷卻。這些結(jié)構(gòu)也都存在諸多弊病，利用整體夾套冷卻時，因?yàn)槔鋮s水由夾套下口進(jìn)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(dǎo)流夾套傳熱雖有所改善，但因受到機(jī)加工制造的限制，且冷卻水容易出現(xiàn)“死角”和“短路”，使傳熱系數(shù)低，因此其冷卻方法也有待改進(jìn)。如加入內(nèi)冷擋板和內(nèi)冷管雖然改善攪拌狀態(tài)、增強(qiáng)冷卻傳熱效果，但由于設(shè)備直接加入內(nèi)冷擋板和內(nèi)冷管，極大的增大了攪拌功率，從而大大的增加了設(shè)備的制造成本及生產(chǎn)成本。同時由于設(shè)備內(nèi)部形狀復(fù)雜，物料極易粘釜，造成最終清理釜內(nèi)物料帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)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(shè)、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低、產(chǎn)量大的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜。
采用的技術(shù)方案是氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，包括釜體、傳動裝置、攪拌器、聚合反應(yīng)DCS控制系統(tǒng)，傳動裝置包括裝設(shè)在釜體頂部外壁上的上部傳動裝置和裝設(shè)在釜體底部外壁上的下傳動裝置，攪拌器包括裝設(shè)在釜體內(nèi)上部的上攪拌器和裝設(shè)在釜體內(nèi)底部的下攪拌器，釜體直段外壁固設(shè)有螺旋半管夾套，螺旋半管夾套用較小的流量可獲得較大的冷卻水流速3～4m/S；其多進(jìn)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(dá)980kcal/m2℃hr；采用螺旋半管夾套既增加了釜體的剛度，同時有效地避免了冷卻過程中發(fā)生冷卻“死角”和“短路”現(xiàn)象；釜體底部外壁上固設(shè)有螺旋導(dǎo)流夾套；釜體筒體下部固設(shè)有帶連鎖裝置的快開人孔。
上述釜體容積為50-150m3，長徑比為1.1～1.4，高度為14～28m，公稱直徑為2～5m。
本實(shí)用新型的傳動裝置同時采用上插式和下插式結(jié)構(gòu)形式，分別稱為上傳動裝置和下傳動裝置。
上述的上傳動裝置的上電動機(jī)、上減速機(jī)、上軸承盒分別安裝在釜體頂部外壁固設(shè)的上傳動裝置機(jī)架上，配置有變頻調(diào)速器的上電動機(jī)通過上彈性聯(lián)軸器與上減速機(jī)連接，上減速機(jī)的軸承通過上錐面剛性聯(lián)軸器與上攪拌器攪拌軸連接，上軸承盒固設(shè)有軸承，上軸承盒下方固設(shè)有上填料密封，上填料密封裝設(shè)在釜體頂部外壁上，上填料密封裝設(shè)有上液壓缸；上述下傳動裝置的下電動機(jī)、下減速機(jī)、下軸承盒分別裝設(shè)在釜體底部外壁上固設(shè)的下傳動裝置機(jī)架上，下電動機(jī)通過下彈性聯(lián)軸器與下減速機(jī)連接，下減速機(jī)的軸承通過下錐面剛性聯(lián)軸器與下攪拌器攪拌軸連接，下軸承盒固設(shè)有軸承，下軸承盒的上方固設(shè)有填料密封，下填料密封固設(shè)在釜體底部外壁上，下填料密封配置有下液壓缸。一般大型釜軸封采用機(jī)械密封，機(jī)加工難度高、拆裝檢修困難；尤其易損件更換頻繁，增加設(shè)備制造成本和運(yùn)行成本。本實(shí)用新型聚合釜上、下傳動裝置均采用V型聚四氟填料密封，利用液壓缸外部加壓以實(shí)現(xiàn)密封和冷卻。由于采用廉價的聚四氟V型填料密封，聚合釜的制造成本大大降低，且更換填料非常方便，提高設(shè)備生產(chǎn)效率、降低維修費(fèi)用和難度。
上述上攪拌器包括上攪拌器攪拌軸，上攪拌器攪拌軸固設(shè)有螺帶式攪拌槳，上攪拌器內(nèi)固設(shè)有上循環(huán)冷卻水通道，上冷卻水入口和上循環(huán)水出口裝設(shè)在上減速機(jī)上。
上述下部攪拌器包括下攪拌軸，下攪拌器攪拌軸固設(shè)有刮刀式攪拌槳，下攪拌器內(nèi)固設(shè)有循環(huán)冷卻水通道，下冷卻水入口和下循環(huán)水出口裝設(shè)在下減速機(jī)下方。
釜體上部設(shè)置螺帶式攪拌器，攪拌器內(nèi)部采用空心結(jié)構(gòu)，便于冷卻水流通借以彌補(bǔ)夾套換熱不足。攪拌器系統(tǒng)換熱系數(shù)可達(dá)950～1100kcal/m2℃hr，其傳熱面積是夾套傳熱面積18％，傳導(dǎo)出整個聚合反應(yīng)熱的23％。由此說明其傳熱效率要比夾套高得多。由于聚合釜同時采用上、下傳動裝置，利用攪拌器進(jìn)行攪拌傳熱。提高了設(shè)備攪拌、傳熱效果；有效的減少內(nèi)件，使釜體內(nèi)部形狀簡單，上傳動裝置采用變頻調(diào)速裝置，使聚合釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，整個設(shè)備攪拌剪切力較適中，反應(yīng)均勻進(jìn)行，適合于固體顆粒在10目以下，濃度小于50％，黏度在110厘泊以下的氯乙烯聚合。
聚合反應(yīng)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(shí)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。


圖1為本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型上傳動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型下傳動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為下攪拌器局部結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)。
圖5為下攪拌器局部結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖)。
圖6為裝設(shè)有螺旋狀半管的釜體結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)具體實(shí)施例實(shí)施例一氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，包括釜體1、傳動裝置、攪拌器、聚合反應(yīng)DCS控制系統(tǒng)；傳動裝置包括裝設(shè)在釜體1頂部的上傳動裝置2和底部的下傳動裝置3，攪拌器包括裝設(shè)在釜體1內(nèi)上部的上攪拌器4和底部的下攪拌器5，釜體1直段外壁上固設(shè)有螺旋半管夾套22，釜體1底部外壁上固設(shè)有螺旋導(dǎo)流夾套23，釜體1直段外壁固設(shè)有帶連鎖裝置的快開人孔21；釜體1容積為50m3，長徑比為1.2，高度為14m，公稱直徑為3.45m；上傳動裝置2的上電動機(jī)7、上減速機(jī)9、上軸承盒11分別安裝在釜體1頂部外壁固設(shè)的上傳動裝置機(jī)架6上，配置有變頻調(diào)速器8的上電動機(jī)通過上彈性聯(lián)軸器13與上減速機(jī)9連接，上減速機(jī)9的軸承10通過上錐面剛性聯(lián)軸器14與上攪拌器攪拌軸17連接，上軸承盒11固設(shè)有軸承12，上軸承盒11下方固設(shè)有上填料密封15，上填料密封15裝設(shè)在釜體1頂部外壁上，上填料密封15裝設(shè)有上液壓缸16；下傳動裝置3的下電動機(jī)25、下減速機(jī)27、下軸承盒30分別裝設(shè)在釜體1底部外壁上固設(shè)的下傳動裝置，機(jī)架24上，下電動機(jī)25通過下彈性聯(lián)軸器26與下減速機(jī)27連接，下減速機(jī)27的軸承28通過下錐面剛性聯(lián)軸器29與下攪拌器攪拌軸34連接，下軸承盒30固設(shè)有軸承31，下軸承盒30的上方固設(shè)有填料密封32，下填料密封32固設(shè)在釜體1底部外壁上，下填料密封32配置有下液壓缸33；上攪拌器4包括上攪拌器攪拌軸17，上攪拌器攪拌軸17固設(shè)有螺帶式攪拌槳18，上攪拌器4內(nèi)固設(shè)有上循環(huán)冷卻水通道38，上冷卻水入口19和上循環(huán)水出口20裝設(shè)在上減速機(jī)9上；下攪拌器5包括下攪拌器攪拌軸34，下攪拌器攪拌軸34固設(shè)有刮刀式攪拌槳35，下攪拌器5內(nèi)固設(shè)有循環(huán)冷卻水通道39，下冷卻水入口36和下循環(huán)水出口37裝設(shè)在下減速機(jī)27下方；聚合反應(yīng)控制系統(tǒng)采用DCS控制系統(tǒng)。
實(shí)施例二實(shí)施例二與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于釜體容積70m3，長徑比1.2，高度16m，釜體公稱直徑3.9m。
實(shí)施例三實(shí)施例三與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于釜體容積為130m3，長徑比1.2，高度28m，釜體公稱直徑5m。
權(quán)利要求1.氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，包括釜體(1)、傳動裝置、攪拌器、聚合反應(yīng)DCS控制系統(tǒng)，其特征在于傳動裝置包括裝設(shè)在釜體(1)頂部的上傳動裝置(2)和底部的下傳動裝置(3)，攪拌器包括裝設(shè)在釜體(1)內(nèi)上部的上攪拌器(4)和底部的下攪拌器(5)，釜體(1)直段外壁上固設(shè)有快開人孔(21)、螺旋半管夾套(22)，釜體(1)底部外壁上固設(shè)有螺旋導(dǎo)流夾套(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜體(1)容積為50～150m3，長徑比為1.1～1.4，高度為14～28m，公稱直徑為2～5m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜體(1)容積為50m3，長徑比為1.2，高度為14m，公稱直徑為3.45m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜體(1)容積為70m3，長徑比為1.2，高度為16m，公稱直徑為3.9m。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜體(1)容積為130m3，長徑比為1.2，高度為28m，公稱直徑為5m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的上傳動裝置(2)的上電動機(jī)(7)、上減速機(jī)(9)、上軸承盒(11)分別安裝在釜體(1)頂部外壁固設(shè)的上傳動裝置機(jī)架(6)上，配置有變頻調(diào)速器(8)的上電動機(jī)(7)通過上彈性聯(lián)軸器(13)與上減速機(jī)(9)連接，上減速機(jī)(9)的軸承(10)通過上錐面剛性聯(lián)軸器(14)與上攪拌器攪拌軸(17)連接，上軸承盒(11)固設(shè)有軸承(12)，上軸承盒(11)下方固設(shè)有上填料密封(15)，上填料密封(15)固設(shè)在釜體(1)頂部外壁上，上填料密封(15)固設(shè)有上液壓缸(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的下傳動裝置(3)的下電動機(jī)(25)、下減速機(jī)(27)、下軸承盒(30)分別裝設(shè)在釜體(1)底部外壁上固設(shè)的下傳動裝置機(jī)架(24)上，下電動機(jī)(25)通過下彈性聯(lián)軸器(26)與下減速機(jī)(27)連接，下減速機(jī)(27)的軸承(28)通過下錐面剛性聯(lián)軸器(29)與下攪拌器攪拌軸(34)連接，下軸承盒(30)固設(shè)有軸承(31)，下軸承盒(30)的上方固設(shè)有下填料密封(32)，下填料密封(32)固設(shè)在釜體(1)底部外壁上，下填料密封(32)配置有下液壓缸(33)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的上攪拌器(4)包括上攪拌器攪拌軸(17)，上攪拌器攪拌軸(17)固設(shè)有螺帶式攪拌槳(18)，上攪拌器(4)內(nèi)固設(shè)有上循環(huán)冷卻水通道(38)，上冷卻水入口(19)和上循環(huán)水出口(20)固設(shè)在上減速機(jī)(9)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的下攪拌器(5)包括下攪拌器攪拌軸(34)，下攪拌器攪拌軸(34)固設(shè)有刮刀式攪拌槳(35)，下攪拌器(5)內(nèi)固設(shè)有循環(huán)冷卻水通道(39)，下冷卻水入口(36)和下循環(huán)水出口(37)裝設(shè)在下減速機(jī)(27)下方。
專利摘要氯乙烯本體法聚合的大型聚合釜，包括釜體、傳動裝置、攪拌器、聚合反應(yīng)DCS控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是傳動裝置包括設(shè)在釜體頂部的上傳動裝置和底部的下傳動裝置，攪拌器包括設(shè)在釜體內(nèi)上部的上攪拌器和底部的下攪拌器，釜體直段外壁固設(shè)有快開人孔、螺旋半管夾套，釜體底部外壁上固設(shè)有螺旋導(dǎo)流夾套。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是同時采用上、下傳動方式，上部采用螺帶式攪拌器，下部刮刀式攪拌器，攪拌器內(nèi)部通入冷卻水，其目的在于提高設(shè)備傳熱效果，同時改善攪拌強(qiáng)度剪切力和循環(huán)次數(shù)，使產(chǎn)品粒子集中而均勻；兩套裝置旋轉(zhuǎn)方向相反，下攪拌器輔助上攪拌器提升物料，這樣可增進(jìn)攪拌傳熱效果；采用本實(shí)用新型聚合釜生產(chǎn)的聚氯乙烯產(chǎn)品，具有孔隙率高、純度高、絕緣性良好、顆粒形態(tài)較好、分子量分布均勻、吸油率高、黑黃點(diǎn)及晶點(diǎn)少等諸多優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C08F2/02GK2839283SQ20052009241
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)明者張樹萬, 谷文濤, 羅忠新, 王忠宏, 張學(xué)剛, 王榮梅, 郝文生, 張洪偉, 馮文廣, 王金才, 王立新, 郭靈, 宋建華 申請人:錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司