专利名称：氯乙烯本体法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，具体涉及一种氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜。
背景技术：
聚氯乙烯树脂生产过程中，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的产量、质量及运行经济性。目前，国产聚氯乙烯悬浮法和乳液法各类型聚合釜，已广泛应用于我国聚氯乙烯树脂行业中，但在长期的生产实践中逐渐暴露出存在的缺陷和不足。工艺复杂、单位体积小、耗能高，而且相对设备投资高、生产效率低。本体法合成聚氯乙烯树脂是新兴的工艺生产方法，具有生产工艺简单、设备紧凑和产品性能好的特点。随着聚氯乙烯工业的发展，聚合釜也在向着工艺简单、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。
以往聚合釜的轴封一般采用机械密封，在长期的操作和使用过程中发现机械密封存在机加工难度高、拆装检修困难；尤其易损件更换频繁，设备制造成本和运行成本大大提高。
在聚氯乙烯悬浮法和乳液法聚合过程中，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；特别粘釜问题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，除与相关设备附件有关外，还与选择聚合方法的聚合釜有关。
聚合釜冷却方式一般有夹套冷却(包括整体夹套、螺旋导流夹套)、内冷管冷却。这些结构也都存在诸多弊病，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，但因受到机加工制造的限制，且冷却水容易出现“死角”和“短路”，使传热系数低，因此其冷却方法也有待改进。如加入内冷挡板和内冷管虽然改善搅拌状态、增强冷却传热效果，但由于设备直接加入内冷挡板和内冷管，极大的增大了搅拌功率，从而大大的增加了设备的制造成本及生产成本。同时由于设备内部形状复杂，物料极易粘釜，造成最终清理釜内物料带来困难。
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、产量大的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜。
采用的技术方案是氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，包括釜体、传动装置、搅拌器、聚合反应DCS控制系统，传动装置包括装设在釜体顶部外壁上的上部传动装置和装设在釜体底部外壁上的下传动装置，搅拌器包括装设在釜体内上部的上搅拌器和装设在釜体内底部的下搅拌器，釜体直段外壁固设有螺旋半管夹套，螺旋半管夹套用较小的流量可获得较大的冷却水流速3～4m/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980kcal/m2℃hr；采用螺旋半管夹套既增加了釜体的刚度，同时有效地避免了冷却过程中发生冷却“死角”和“短路”现象；釜体底部外壁上固设有螺旋导流夹套；釜体筒体下部固设有带连锁装置的快开人孔。
上述釜体容积为50-150m3，长径比为1.1～1.4，高度为14～28m，公称直径为2～5m。
本实用新型的传动装置同时采用上插式和下插式结构形式，分别称为上传动装置和下传动装置。
上述的上传动装置的上电动机、上减速机、上轴承盒分别安装在釜体顶部外壁固设的上传动装置机架上，配置有变频调速器的上电动机通过上弹性联轴器与上减速机连接，上减速机的轴承通过上锥面刚性联轴器与上搅拌器搅拌轴连接，上轴承盒固设有轴承，上轴承盒下方固设有上填料密封，上填料密封装设在釜体顶部外壁上，上填料密封装设有上液压缸；上述下传动装置的下电动机、下减速机、下轴承盒分别装设在釜体底部外壁上固设的下传动装置机架上，下电动机通过下弹性联轴器与下减速机连接，下减速机的轴承通过下锥面刚性联轴器与下搅拌器搅拌轴连接，下轴承盒固设有轴承，下轴承盒的上方固设有填料密封，下填料密封固设在釜体底部外壁上，下填料密封配置有下液压缸。一般大型釜轴封采用机械密封，机加工难度高、拆装检修困难；尤其易损件更换频繁，增加设备制造成本和运行成本。本实用新型聚合釜上、下传动装置均采用V型聚四氟填料密封，利用液压缸外部加压以实现密封和冷却。由于采用廉价的聚四氟V型填料密封，聚合釜的制造成本大大降低，且更换填料非常方便，提高设备生产效率、降低维修费用和难度。
上述上搅拌器包括上搅拌器搅拌轴，上搅拌器搅拌轴固设有螺带式搅拌桨，上搅拌器内固设有上循环冷却水通道，上冷却水入口和上循环水出口装设在上减速机上。
上述下部搅拌器包括下搅拌轴，下搅拌器搅拌轴固设有刮刀式搅拌桨，下搅拌器内固设有循环冷却水通道，下冷却水入口和下循环水出口装设在下减速机下方。
釜体上部设置螺带式搅拌器，搅拌器内部采用空心结构，便于冷却水流通借以弥补夹套换热不足。搅拌器系统换热系数可达950～1100kcal/m2℃hr，其传热面积是夹套传热面积18％，传导出整个聚合反应热的23％。由此说明其传热效率要比夹套高得多。由于聚合釜同时采用上、下传动装置，利用搅拌器进行搅拌传热。提高了设备搅拌、传热效果；有效的减少内件，使釜体内部形状简单，上传动装置采用变频调速装置，使聚合釜搅拌转速调节到最佳状态，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50％，黏度在110厘泊以下的氯乙烯聚合。
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。
图1为本实用新型的一种实施例的结构示意图。
图2为本实用新型上传动装置结构示意图。
图3为本实用新型下传动装置结构示意图。
图4为下搅拌器局部结构示意图(主视图)。
图5为下搅拌器局部结构示意图(俯视图)。
图6为装设有螺旋状半管的釜体结构示意图。
(五)具体实施例实施例一氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，包括釜体1、传动装置、搅拌器、聚合反应DCS控制系统；传动装置包括装设在釜体1顶部的上传动装置2和底部的下传动装置3，搅拌器包括装设在釜体1内上部的上搅拌器4和底部的下搅拌器5，釜体1直段外壁上固设有螺旋半管夹套22，釜体1底部外壁上固设有螺旋导流夹套23，釜体1直段外壁固设有带连锁装置的快开人孔21；釜体1容积为50m3，长径比为1.2，高度为14m，公称直径为3.45m；上传动装置2的上电动机7、上减速机9、上轴承盒11分别安装在釜体1顶部外壁固设的上传动装置机架6上，配置有变频调速器8的上电动机通过上弹性联轴器13与上减速机9连接，上减速机9的轴承10通过上锥面刚性联轴器14与上搅拌器搅拌轴17连接，上轴承盒11固设有轴承12，上轴承盒11下方固设有上填料密封15，上填料密封15装设在釜体1顶部外壁上，上填料密封15装设有上液压缸16；下传动装置3的下电动机25、下减速机27、下轴承盒30分别装设在釜体1底部外壁上固设的下传动装置，机架24上，下电动机25通过下弹性联轴器26与下减速机27连接，下减速机27的轴承28通过下锥面刚性联轴器29与下搅拌器搅拌轴34连接，下轴承盒30固设有轴承31，下轴承盒30的上方固设有填料密封32，下填料密封32固设在釜体1底部外壁上，下填料密封32配置有下液压缸33；上搅拌器4包括上搅拌器搅拌轴17，上搅拌器搅拌轴17固设有螺带式搅拌桨18，上搅拌器4内固设有上循环冷却水通道38，上冷却水入口19和上循环水出口20装设在上减速机9上；下搅拌器5包括下搅拌器搅拌轴34，下搅拌器搅拌轴34固设有刮刀式搅拌桨35，下搅拌器5内固设有循环冷却水通道39，下冷却水入口36和下循环水出口37装设在下减速机27下方；聚合反应控制系统采用DCS控制系统。
实施例二实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于釜体容积70m3，长径比1.2，高度16m，釜体公称直径3.9m。
实施例三实施例三与实施例一基本相同，不同之处在于釜体容积为130m3，长径比1.2，高度28m，釜体公称直径5m。
权利要求1.氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，包括釜体(1)、传动装置、搅拌器、聚合反应DCS控制系统，其特征在于传动装置包括装设在釜体(1)顶部的上传动装置(2)和底部的下传动装置(3)，搅拌器包括装设在釜体(1)内上部的上搅拌器(4)和底部的下搅拌器(5)，釜体(1)直段外壁上固设有快开人孔(21)、螺旋半管夹套(22)，釜体(1)底部外壁上固设有螺旋导流夹套(23)。
2.根据权利要求1所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)容积为50～150m3，长径比为1.1～1.4，高度为14～28m，公称直径为2～5m。
3.根据权利要求2所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)容积为50m3，长径比为1.2，高度为14m，公称直径为3.45m。
4.根据权利要求2所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)容积为70m3，长径比为1.2，高度为16m，公称直径为3.9m。
5.根据权利要求2所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的釜体(1)容积为130m3，长径比为1.2，高度为28m，公称直径为5m。
6.根据权利要求1所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的上传动装置(2)的上电动机(7)、上减速机(9)、上轴承盒(11)分别安装在釜体(1)顶部外壁固设的上传动装置机架(6)上，配置有变频调速器(8)的上电动机(7)通过上弹性联轴器(13)与上减速机(9)连接，上减速机(9)的轴承(10)通过上锥面刚性联轴器(14)与上搅拌器搅拌轴(17)连接，上轴承盒(11)固设有轴承(12)，上轴承盒(11)下方固设有上填料密封(15)，上填料密封(15)固设在釜体(1)顶部外壁上，上填料密封(15)固设有上液压缸(16)。
7.根据权利要求1所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的下传动装置(3)的下电动机(25)、下减速机(27)、下轴承盒(30)分别装设在釜体(1)底部外壁上固设的下传动装置机架(24)上，下电动机(25)通过下弹性联轴器(26)与下减速机(27)连接，下减速机(27)的轴承(28)通过下锥面刚性联轴器(29)与下搅拌器搅拌轴(34)连接，下轴承盒(30)固设有轴承(31)，下轴承盒(30)的上方固设有下填料密封(32)，下填料密封(32)固设在釜体(1)底部外壁上，下填料密封(32)配置有下液压缸(33)。
8.根据权利要求1所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的上搅拌器(4)包括上搅拌器搅拌轴(17)，上搅拌器搅拌轴(17)固设有螺带式搅拌桨(18)，上搅拌器(4)内固设有上循环冷却水通道(38)，上冷却水入口(19)和上循环水出口(20)固设在上减速机(9)上。
9.根据权利要求1所述的氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，其特征在于所述的下搅拌器(5)包括下搅拌器搅拌轴(34)，下搅拌器搅拌轴(34)固设有刮刀式搅拌桨(35)，下搅拌器(5)内固设有循环冷却水通道(39)，下冷却水入口(36)和下循环水出口(37)装设在下减速机(27)下方。
专利摘要氯乙烯本体法聚合的大型聚合釜，包括釜体、传动装置、搅拌器、聚合反应DCS控制系统，其特点是传动装置包括设在釜体顶部的上传动装置和底部的下传动装置，搅拌器包括设在釜体内上部的上搅拌器和底部的下搅拌器，釜体直段外壁固设有快开人孔、螺旋半管夹套，釜体底部外壁上固设有螺旋导流夹套。本实用新型的优点是同时采用上、下传动方式，上部采用螺带式搅拌器，下部刮刀式搅拌器，搅拌器内部通入冷却水，其目的在于提高设备传热效果，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；两套装置旋转方向相反，下搅拌器辅助上搅拌器提升物料，这样可增进搅拌传热效果；采用本实用新型聚合釜生产的聚氯乙烯产品，具有孔隙率高、纯度高、绝缘性良好、颗粒形态较好、分子量分布均匀、吸油率高、黑黄点及晶点少等诸多优点。
文档编号C08F2/02GK2839283SQ20052009241
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
发明者张树万, 谷文涛, 罗忠新, 王忠宏, 张学刚, 王荣梅, 郝文生, 张洪伟, 冯文广, 王金才, 王立新, 郭灵, 宋建华 申请人:锦西化工机械(集团)有限责任公司