专利名称：氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种聚合釜，具体是涉及一种氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜。
背景技术：
在聚氯乙烯生产过程中，聚合釜是主要的生产设备，其技术性能的优劣直接影响到聚氯乙烯的产量、质量和运行的经济性等。目前，国产的聚氯乙烯聚合釜只有70m3、48m3、30m3、13.5m3和7m3几种中小釜型。这些中小型聚合釜单位体积产量小，能耗高，而且相对投资大，生产效率低，已呈淘汰之势。随着聚氯乙烯工业的发展，氯乙烯聚合釜也在向着最经济、生产效率高、建设费用及维修费用低、产品质量好、产量大的方向发展。锦西化工机械(集团)有限责任公司以中国石化齐鲁分公司年产40万吨聚氯乙烯项目为依托，研制开发了LF135型聚氯乙烯聚合釜。这种型号的聚合釜目前国内外没有成品。
在氯乙烯悬浮聚合过程中，一直存在着粘釜、产品颗粒不均匀、传热差等问题，严重影响聚氯乙烯产品的品质；特别是粘釜是聚氯乙烯生产中始终没有解决的问题，一般聚氯乙烯生产过程中，每一次聚合后都要对釜进行清洗，影响聚合釜生产能力的发挥。而上述问题的产生，除与聚合工艺有关外，还与聚合釜的结构，包括配套设备的设计有关。
一般聚合釜采用冷却套形式冷却，有整体夹套、螺旋导流型夹套、半管螺旋夹套，目前聚合釜的设计已经不再采用整体夹套，因为冷却水由夹套下口进入，经夹套环直升而上，由上口溢出，水流速度很低，湍流程度不够，冷却效果极差。采用螺旋夹套传热虽然有所改善，在加工较好的情况下，可以获得较大流速(2～3m/S)，从而大幅度地提高传热效果，是比较理想的冷却方法，但因受到加工制造的限制，冷却水容易走“短路”，使传热系数低，因此聚合釜的冷却方法也有待改进。
发明内容本实用新型要解决的技术问题，是提供一种生产效率高，建设、运行及维护费用低、产量大的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜。
采用的技术方案是氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，包括釜体、传动装置、搅拌器和聚合反应控制系统。釜体的容积为110--145m3、长径比为1.92--2.15、公称直径为3.5--4.6米、釜体高度为7--15米。釜体直筒段外壁上固设有螺旋状半管，釜体底部封头外壁上固设有螺旋状半管。在釜体顶部安装有冷凝器和带有联锁装置的快开入孔。在釜体内装设有内冷套管，内冷套管的下端伸出釜体部分上装设有进水口和出水口。在釜体内装设有搅拌器。搅拌器由装设在搅拌轴上的搅拌桨构成，搅拌桨为三层二叶桨式搅拌桨。传动装置，包括电机、扭矩转换器、减速机。电机输出轴通过联轴器与扭矩转换器的输入轴连接，扭矩转换器的输出轴通过联轴器与减速机的输入轴连接。减速机的输出轴通过联轴器与搅拌器的搅拌轴连接。电机、扭矩转换器、减速机由固定在釜体顶部的支架予以支承。
上述搅拌轴上设置有长键，用以调整搅拌器间的作用高度。
上述减速机输出轴通过联轴器与短轴连接，短轴另一端与装设在搅拌轴上端的机械密封连接。
上述聚合反应控制系统采用DCS控制系统。
上述搅拌轴由设置在釜底的支撑机构予以支撑。该支撑机构包括带有调偏结构的底轴承，底轴承设有可从轴套与轴瓦之间注水的进水口。
本实用新型的聚合釜长径比适中，单位体积产量大，可达到438吨/(立方米·年)。本实用新型采用三层二叶桨式搅拌器，其搅拌强度剪切力和循环次数比较适中，产品粒子集中而均匀；本实用新型采用顶伸式传动装置，传动平稳，运转周期长，所以传热效果好，采用本实用新型的聚合釜及工艺生产聚合氯乙烯，可以得到颗粒形态好、分子量分布均匀、吸油率较高、黑黄点及晶点少的高品质的聚氯乙烯产品。且连续生产而不用清釜。本实用新型及相应工艺的成功应用，为我国PVC行业生产增添了一个新釜种，将促进我国PVC生产的发展。
图1为本实用新型的一种实施例的结构示意图。
图2为本实用新型传动装置结构示意图。
图3为装设有螺旋状半管的釜体示意图。
图4为搅拌器局部结构示意图。
图5为桨叶结构示意图。
图6为内冷套管示意图。
图7为本实用新型的底轴承结构示意图。
图8为釜体顶装设的冷凝器和快开入口结构示意图。
具体实施方式
氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，包括釜体1、传动机构、搅拌器和聚合反应DCS控制系统。釜体1长径比为2.3；釜体1容积为137m3；釜体1公称直径为4.2米；釜体1高度为15米；釜体1的直筒段外壁上固设有螺旋状半管3，在釜体1的底部外壁上固设有螺旋状半管16(如图1、图3所示)。本实用新型的筒体冷却采用筒体上固设螺旋半管型夹套结构使冷却水沿半管螺旋上升，用不大的水量可以获得较大流速4m/s，是多进口及多出口的方式，更好地提高了传热系数，传热系数可达K＝900W/(m2·K)，是螺旋导流板夹套的1.4倍，既提高传热系数，又增加釜体的强度，下封头也采用螺旋半管夹套，并设置进出水口。有效避免冷却水的“短路”现象。在釜体1的顶部设置有冷凝器7，冷凝器7通过冷凝器接口24与釜体1的顶壁连接(见图8)。在釜体1的顶部还装设有快开入口23。在釜体1内装设有内冷套管5，内冷套管5的下端伸出釜体1，内冷套管下端装设有进水口17和出水口18。内冷套管进行釜内传热，以弥补夹套传热面积的不足，采用碳钢镀铬设计使传热效果更好，一般内冷套管的壁厚较薄，其热系数K＝930～1163W/(m2·K)，内冷套管的传热面积是夹套传热面积的10％，却传导出聚合反应热的20％，说明内冷套管的传热效率比夹套要高。内冷套管采用可拆式，便于维修、清洗抽出方便，另外内冷套管在釜内起到挡板的作用，配合搅拌器使剪切作用适中，得到上下循环流，使反应均匀进行；适合于固体颗粒在10目以下，浓度不大于50％，粘度在100厘泊以下的氯乙烯聚合。在釜体1内装设有搅拌器，搅拌器包括搅拌轴8、搅拌桨4，搅拌桨为三层二叶桨式搅拌桨(见图5)，桨叶直径与釜体直径之比为0.49，搅拌轴8上设有长键19。设置长键19可按生产需要调整搅拌器间的作用高度。在釜体1的釜底装设有搅拌轴支承机构，包括装设有调偏心结构的底轴承6。底轴承6设有可从轴套20和轴瓦21之间注水的进水口22。底轴承6支承搅拌轴8。装设调偏机构，可有效避免总组装时搅拌轴下端的偏心。一般氯乙烯聚合时，轴套和轴瓦在设备运转时产生摩擦热，物料容易进入并由于局部过热产生塑化片，将搅拌轴“抱死”，难以清洗。本实用新型在釜底装设有进水口22，配有注水泵进行连续注水，使水从轴套和轴瓦之间进入，将物料封住，克服了抱轴问题，而且起到局部冷却的作用(见图7)。
本实用新型的传动装置2采用顶伸式传动装置，包括电机15、扭矩转换器14、减速机13、联轴器12、机械密封9。电机15输出轴通过联轴器与扭矩转换器14的输入轴连接，扭矩转换器14的输出轴通过联轴器与减速机13的输入轴连接。减速机13的输出轴通过联轴器12与由轴承箱11内轴承支承的接轴的一端连接，该接轴的另一端通过联轴器与短轴10的一端连接，短轴10另一端与装设在搅拌轴上的机械密封9连接(见图2)。电机15、扭矩转换器14、减速机13由固定在釜体1顶部的支架25予以支撑。
聚合反应控制采用DCS控制系统，为已知技术。聚合的温度实现DCS控制系统自动化控制，结合上述冷却方式，聚合釜温度变化可以控制在±0.1--0.2℃范围内，釜的传热性能良好，不会出现超温无法控制等现象。
权利要求1.氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，包括釜体(1)、传动装置(2)、搅拌器、聚合反应DCS控制系统；传动装置(2)包括电机(15)、扭矩转换器(14)、减速机(13)；搅拌器装设在釜体(1)内，其特征在于；釜体(1)的直筒段外壁上固设有螺旋状半管(3)，在釜体(1)的底部外壁上固设有螺旋状半管(16)；在釜体(1)的顶部装设有冷凝器(7)；在釜体(1)内装设有内冷套管(5)，内冷套管(5)下端伸出釜体(1)，并装设有进水口(17)和出水口(18)。
2.根据权利要求1所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)长径比为1.95——2.15，公称直径为3.5——4.6米，容积为110——145m3。
3.根据权利要求2所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)长径比为2.3，公称直径为4.2米，容积为137m3。
4.根据权利要求1所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的搅拌器的搅拌轴(8)上装配有长键(19)，装设在搅拌轴(8)上的搅拌桨(4)为三层二叶桨式搅拌桨，搅拌轴(8)上端装设的机械密封(9)。
5.根据权利要求1所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的传动装置的减速机(13)的输出轴通过联轴器(12)与由轴承箱(11)内轴承支承的接轴的一端连接，该接轴的另一端通过联轴器与短轴(10)的一端连接，短轴(10)的另一端与装设在搅拌轴(8)上的机械密封(9)连接。
6.根据权利要求1所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的搅拌桨的桨叶直径与釜体直径之比为0.47——0.51。
7.根据权利要求1或6所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的搅拌桨的桨叶直径与釜体直径之比为0.49。
8.根据权利要求1所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征是釜体(1)上设置有冷凝器接口(24)，冷凝器(7)与冷凝器接口(24)联结。
9.根据权利要求1所述的氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，其特征是釜体(1)底部装设有底轴承(6)，底轴承(6)设有可从轴套(20)和轴瓦(21)之间注水的进水口(22)。
专利摘要氯乙烯悬浮聚合的大型聚合釜，包括釜体、传动装置、搅拌器、聚合反应DCS控制系统；传动装置包括电机、扭矩转换器、减速机；搅拌器装设在釜体内，其特点在于釜体的直筒段外壁上固设有螺旋状半管，在釜体的底部外壁上固设有螺旋状半管；在釜体的顶部装设有冷凝器；在釜体内装设有内冷套管，内冷套管下端伸出釜体，并装设有进水口和出水口。本实用新型搅拌强度剪切力和循环次数比较适中，产品粒子集中而均匀，传动平稳，运转周期长，传热效果好，可以得到颗粒形态好、分子量分布均匀、吸油率较高、黑黄点及晶点少的高品质的聚氯乙烯产品，且连续生产而不用清釜。为我国PVC行业生产增添了一个新釜种，将促进我国PVC生产的发展。
文档编号C08F2/12GK2680666SQ20042003058
公开日2005年2月23日 申请日期2004年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者谷文涛, 毕新华, 郝文生, 罗忠新, 张学刚, 王忠宏, 张纯德 申请人:锦西化工机械(集团)有限责任公司