专利名称：乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂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，具体涉及一种乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜。
背景技术：
聚氯乙烯糊树脂生产过程中，聚合釜是主要生产设备。其技术性能优劣直接影响到聚氯乙烯糊树脂的产量、质量及运行经济性。目前，国产聚氯乙烯糊树脂聚合釜只有13.5立米、7立米等几种小型聚合釜。这些聚合釜单位体积小、耗能高，而且相对投资高、生产效率低，已呈淘汰趋势。随着聚氯乙烯工业的发展，聚合釜也在向着最经济、生产效率高、建设及维修费用低、产品质量好、产量大的方向发展。
在氯乙烯乳液法聚合过程中，一直存在着粘釜、产品颗粒不均匀、传热效果差等问题，严重影响聚氯乙烯产品的品质；特别粘釜是聚氯乙烯生产过程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内进行清洗，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，还与聚合釜的结构及配套设备的设计有关。
以往聚合釜冷却方式有夹套冷却(包括整体夹套、螺旋导流夹套)、内冷挡板冷却。这些结构都存在诸多弊病，利用整体夹套冷却时，因为冷却水由夹套下口进入，经夹套环直升而上，由上口流出，水流速度很低，湍流不够，冷却效果极差。采用螺旋导流夹套传热虽有所改善，在加工较好的情况下，可以获得较大的流速(2～3m/s)，从而大幅度提高传热效果，但因受到机加工制造的限制，且冷却水容易走“短路”，使传热系数低，因此其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、产量大的乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜。
采用的技术方案如下乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，包括釜体、传动装置、搅拌器、聚合反应DCS控制系统；釜体容积为40～150立米、长径比2.5～3.5、高度8～30米、公称直径为2～5米，釜体直段外壁上固设有螺旋半管夹套，釜体底部固设有螺旋导流夹套；在釜体顶部设计连锁装置的快开人孔；在釜内装设有搅拌器，搅拌轴为空心式，搅拌轴上固设有环管式搅拌桨。搅拌器内部通入循环冷却水，冷却水进出口设置在上传动两轴承支点中间，冷却水采用聚四氟填料密封；整个传动系统联接方式如下电动机与减速机间采用直联形式，电动机接有变频调速装置，实现设备运转调速；减速机与传动轴间采用链条联轴器，传动轴与搅拌轴经螺栓紧固后，靠机械密封的机械密封定位轴承、上部轴承盒中轴承和设备釜体底轴承三点支撑；减速机、电动机、上部轴承盒直接用螺栓固定在传动装置机架上，机械密封直接固定在釜顶部，机械密封内部通过油站提供循环机械油实现密封和冷却；釜体底部装有底轴承，底轴承固设有可以从轴套和轴瓦间通入高压工艺水的进水口，注入高压工艺水的目的是防止物料进入轴承内影响设备正常运转；该底轴承具有调节偏心结构，并可起到支撑搅拌轴的作用；上述聚合反应控制系统采用DCS控制系统。
本实用新型聚合釜长径比合适，单位产量较大(可达400吨/立方米·年)，本实用新型采用带环管式搅拌桨的搅拌器，其目的在于以提高设备传热效果，同时改善搅拌强度剪切力和循环次数，使产品粒子集中而均匀；本实用新型聚合釜采用上插式加底轴承式传动装置，传动平稳，运转周期长，且利用搅拌器传热，其效果极好，变频调速装置可实现运转过程中最佳搅拌转速调节。采用本实用新型聚合釜生产的聚氯乙烯，颗粒形态好、分子量分布均匀、吸油率高、黑黄点及晶点少。本实用新型聚合釜研制成功，为我国PVC行业生产增添了一个新釜种，将促进我国聚氯乙烯行业的发展。
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为本实用新型底轴承剖面图。
具体实施方式
实施例一乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，包括釜体1、传动装置2、搅拌器、聚合反应DCS控制系统；釜体1公称容积为48立米、长径比2.8、高度15米、公称直径2.68米；釜体1直段外壁上固设有螺旋半管夹套10；在釜体1底部固设有螺旋导流夹套13；螺旋半管夹套10用较小的流量可获得较大的冷却水流速3.5m/S，其多进口及多出口方式可较大的提高换热系数，传热系数可达950kcal/m2·℃·hr，采用螺旋半管夹套10既增加了釜体1的刚度，同时有效地避免了冷却过程中发生“短路”现象；在釜体1顶部设有连锁快开人孔9；釜体1内部设置有搅拌器，搅拌轴12采用空心结构，搅拌轴12上固设有环管式搅拌浆11，在传动两轴承支点中间固设有冷却水进口22和冷却水出口23，其密封为填料密封7，便于冷却水流通借以弥补夹套换热不足；整个设备长径比较大，这样使整个设备变得细长，因此更有利于设备内部搅拌换热，从而减轻和改善粘壁效应，同时大大降低搅拌功率，搅拌器系统换热系数可达900～1000kcal/m2·℃·hr，其传热面积是夹套传热面积15％，传导出整个聚合反应热的20％，由此说明其传热效率要比夹套高得多；同时由于有效的减少内件，使釜体内部形状简单，因此更有利于维修清洗；由于设备直径较小搅拌器直径较大，整个设备搅拌剪切力较适中，反应均匀进行，适合于固体颗粒在10目以下，浓度小于60％，黏度在120厘泊以下的氯乙烯聚合。
在釜体1底部设置有底轴承14以支撑搅拌轴12，底轴承14有可调偏心结构，底轴承14的轴套18和轴瓦19间有注水口21往釜体1内部连续注水；底轴承14的可调偏心结构，可有效避免总组装时搅拌轴下端偏心。一般氯乙烯聚合时，轴套和轴瓦间在正常运转时产生摩擦热，物料易进入轴承并由于局部过热从而产生塑化片，将搅拌轴抱死，这样既难以清洗同时影响设备正常运转。本实用新型在釜体底部装设有进水口，配有注水泵连续注水，使水从轴套和轴瓦间进入釜体内部，将物料封住，克服了抱轴问题，同时起到局部冷却作用。
本实用新型传动装置2采用上插式加底轴承14结构形式，包括电动机3、变频调速装置20、减速机4、联轴器5、上部轴承盒6、冷却水填料密封7、机械密封8、传动轴16、底轴承14；变频调速装置20接线于电动机3上，电动机3与减速机4直联，减速机4与传动轴16间通过链条联轴器5连接；搅拌轴12与传动轴16经螺栓紧固后靠底轴承14、上轴承盒6轴承、机械密封8的机械密封定位轴承15三点定位，上轴承盒6、减速机4由机架17支撑，机械密封8直接经螺栓紧固在釜体1顶部，使整个设备能够正常平稳运转。
聚合反应DCS控制系统，为较新型工艺流程控制系统。通过DCS控制系统实现聚合温度自动化控制，结合上述冷却方式，聚合温度变化可控制在0.1～0.2℃范围内，以有效控制釜的传热性能，从而避免搅拌传热温度失控现象。
实施例二实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于釜体1容积为130立方米；长径比2.6；高度30米；公称直径4.0米。
权利要求1.乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，包括釜体(1)、传动装置(2)、搅拌器、聚合反应DCS控制系统，传动装置包括电动机(3)、减速机(4)、变频调速装置(20)；搅拌器装设在釜体(1)内，其特征在于釜体(1)直段外壁上固设有螺旋半管夹套(10)，釜体(1)底部外壁固设有螺旋导流夹套(13)；釜体(1)底部装设有底轴承(14)，底轴承(14)固设有可从轴套(18)和轴瓦(19)之间注水的进水口(21)。
2.根据权利要求1所述的乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)容积为40～150m3，长径比为2.5～3.5，高度8～30m，公称直径为2～5m。
3.根据权利要求2所述的乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)容积为48m3，长径比为2.8，高度15m，公称直径为2.68m。
4.根据权利要求2所述的乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)容积为130m3，长度比为2.6，高度30m，公称直径为4.0m。
5.根据权利要求1所述的乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，其特征在于所述搅拌器的搅拌轴(12)为空心式，搅拌轴(12)固设有可通冷却水的环管式搅拌桨(11)，在传动两轴承支点中间固设有搅拌器冷却水进口(22)和冷却水出口(23)，其密封为填料密封(7)。
6.根据权利要求1所述的乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，其特征在于所述传动装置(2)的电动机(3)与减速机(4)为直联式，电动机(3)装设有变频调速装置(20)，减速机(4)与传动轴(16)经链条联轴器(5)连接，传动轴(16)与搅拌轴(12)经螺栓固定，机械密封(8)的机械密封定位轴承(15)、上部轴承盒(6)轴承、釜体(1)底轴承(14)为其三个支撑点。
专利摘要乳液法聚合生产聚氯乙烯糊树脂的大型聚合釜，包括釜体、传动装置、搅拌器、聚合反应DCS控制系统；传动装置包括电动机、减速机、变频调速装置，搅拌器装设在釜体内，其技术特点是釜体直筒段外壁上固设有螺旋半管夹套，釜体底部外壁固设有螺旋导流夹套，釜体底部装设有底轴承，底轴承固设有可以从轴套和轴瓦之间注水的进水口，本实用新型的优点是采用环管式搅拌器，不但提高了传热效果，而且改善了搅拌强度剪切力和循环次数，使产品粒子集中而均匀；采用上插式和底轴承式传动装置，传动平稳，运转周期长；采用变频调速装置，可实现运转过程中最佳搅拌速度调节。总之，采用本实用新型聚合釜生产的产品，颗粒形态好。分子量分布均匀，吸油率高，黑黄点及晶点少。
文档编号C08F2/12GK2839284SQ20052009241
公开日2006年11月22日 申请日期2005年9月8日 优先权日2005年9月8日
发明者王忠宏, 谷文涛, 张学刚, 罗忠新, 郝文生, 李岩, 王荣梅, 张洪伟, 张树万, 郭志英, 蔺晓东 申请人:锦西化工机械(集团)有限责任公司