畢業(yè)設(shè)計----聚氯乙烯反應(yīng)釜設(shè)計-文庫吧
2024-11-11 19:36 本頁面
【正文】 構(gòu)傳熱面積達到最大化。 上海森松和北京化二的技術(shù)人員對于夾套的方式進行比較，重點對以下 4 種換熱內(nèi)夾套的方式進行了研究，圖 1 為螺旋導(dǎo)流板全流通夾套結(jié)構(gòu)，圖 2 為半圓管夾套結(jié)構(gòu)，圖 3 為角鋼全流 通內(nèi)夾套結(jié)構(gòu)，圖 4 為半管層疊焊接全流通內(nèi)夾套結(jié)構(gòu)。 第 4 頁 共 17 頁 通過對于聚合釜夾套方式的研究，認為圖 4 半管層疊焊接全流通內(nèi)夾套結(jié)構(gòu)是最為理想的釜內(nèi)換熱夾套結(jié)構(gòu)，其換熱面積最大、傳熱系數(shù)最高，但制造水平要求高，制造成本較高，與之配套的防黏釜技術(shù)水平較為困難，存在一定的風(fēng)險。 100m3聚合釜采用圖 1和圖 3 為 120mm 條型復(fù)合鋼板（ 3+8mm）焊接而成為全流通結(jié)構(gòu)或角鋼全流通內(nèi)夾套結(jié)構(gòu)，設(shè)計的傳熱系數(shù)均可以達到 1074kcal/m2?? h?℃，是釜外夾套的 倍，其綜合性能最佳，解決了諸多技術(shù)難點 ,比較適合目前我國的 現(xiàn)狀，應(yīng)用前景廣闊。 （ 1）攪拌器的作用。到目前還沒有 1 個理論公式可完全精確地描述攪拌流場的狀況。攪拌流場是決定 PVC 樹脂性能的主要因素。攪拌流場是由循環(huán)流量和剪切強度組成。循環(huán)流量可以使用軸向循環(huán)次數(shù)和徑向循環(huán)次數(shù)來表征。實驗中可以用示蹤粒子的徑向軸向運行軌跡的循環(huán)次數(shù)統(tǒng)計規(guī)律來定量，循環(huán)量是比較數(shù)據(jù)，很難用絕對的數(shù)值來表示循環(huán)流量對于傳熱和水油的分散與混合起著重要的作用；剪切強度主要由攪拌器和釜擋板的相互作用提供，為懸浮液中的物質(zhì)之間提供傳質(zhì)并且使懸浮 VCM 液滴提供破碎和 聚集的能量。釜內(nèi)擋板起到了破壞和改變流場狀況，強化剪切強度和提高流場的剪切性能的作用。剪切強度一般使用單位體積的攪拌功率來表征。 單位體積的攪拌功率越大，剪切力越強，分散劑使用量相對減少，配方中的分散劑使用與攪拌形式密切相關(guān)。分散劑的品種和使用量必須與攪拌器的型式匹配一致，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。 （ 2）攪拌漿安裝位置。攪拌形式按其安裝位置分為頂伸式攪拌器和底伸攪拌器。頂伸式攪拌器是普遍采用的攪拌形式，由于攪拌軸較長，軸的底部設(shè)有固定軸瓦，容易產(chǎn)生塑化皮子。大型反應(yīng)釜一般采用底伸式攪拌器，與頂伸式攪拌比較，攪 拌軸短而細，一般只有頂伸式的 1/3，可以節(jié)約電能，但其制造水平要求高，尤其是攪拌軸密封系統(tǒng)要有不間斷的水沖洗，防止物料沉積。 100m3聚合釜的設(shè)計采用底伸式攪拌形式，采用雙端面平衡型機械密封，密封環(huán)隙處配置注水系統(tǒng)，可以有效地防止懸浮物的沉積。 （ 3）漿葉形式。采用何種形式的攪拌葉要根據(jù)釜形狀、長徑比、擋板形式等因素考慮。在聚合反應(yīng)中 ,攪拌葉對懸浮物料起著混合和分散的作用，直接關(guān)系到顆粒的形態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量、分散劑的用量、傳熱效果等。攪拌器性能和效果主要決定于攪拌轉(zhuǎn)速、幾何尺寸和形狀等。 100m3聚合釜的設(shè)計采 用單層四葉渦輪平漿葉。 第 5 頁 共 17 頁 （ 4）攪拌速度。攪拌的轉(zhuǎn)速對于懸浮液的流場的狀態(tài)起到至關(guān)重要的作用，攪拌轉(zhuǎn)速越高，流場的混合和剪切就越強，但轉(zhuǎn)速太高將會導(dǎo)致電力浪費。懸浮液體系隨著聚合反應(yīng)階段的不同，黏度逐漸變大，所需要的攪拌強度也應(yīng)該逐步加強。根據(jù)反應(yīng)原理，選用變頻器控制攪拌的轉(zhuǎn)速，在不同反應(yīng)階段，控制不同的攪拌轉(zhuǎn)速，達到聚合反應(yīng)的最佳效果。 （ 5）變頻器。變頻器技術(shù)是集電力技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)為一體的先進、成熟、可靠的自動化技術(shù)。變頻器的工作原理是通過微電子器件、電力電子器件和控制技術(shù)，將供給電機定子的工 頻交流電源經(jīng)過二極管整流成直流電，再由 GTR、 IGBT 等逆變?yōu)轭l率可以調(diào)節(jié)的交流電源，此電源驅(qū)動電動機。采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)后，電機定子電流下降，電源頻率下降，電機運轉(zhuǎn)狀況明顯改善，延長了使用壽命，降低了設(shè)備的維修費用，轉(zhuǎn)距大、啟動電流小，軟啟動和停止時對于電網(wǎng)無沖擊。 $ 現(xiàn)有 70m3聚合釜攪拌電機功率為 160kW ，實際輸出功率為 80~100kW，隨著轉(zhuǎn)化率的提高，體系黏度的上升，攪拌功率呈上升趨勢，一般不會超過 100kW。 105m3聚合釜攪拌電機功率為 315kW，而 105m3聚合釜的最大實際輸出功率不超過 210kW， 127m3聚合釜電機功率為 310kW,135m3聚合釜電 機功率為 335kW,通過對 100m3聚合釜的攪拌軸功率計算與實際的經(jīng)驗相結(jié)合，將電機功率選定在 250~280kW 較為合理。 100m3聚合釜的設(shè)計增加了變頻器，可以將攪拌轉(zhuǎn)速控制在 30~65r/min。 （ 6）內(nèi)冷擋板。釜內(nèi)擋板的設(shè)計原則主要從 3 個方面考慮。 ，內(nèi)冷擋板（管型）越多，傳熱面積越大，對于聚合的傳熱越有力，反應(yīng)時間越短； b.從攪拌功能角度考慮，適度的安裝檔板，可以改變流體的狀況，增加剪切強度，有利于懸浮液 的分散和 混合 。，內(nèi)冷擋板越少越好，最好不設(shè)內(nèi)冷擋板，釜內(nèi)結(jié)構(gòu)越簡單越好。 100m3聚合釜經(jīng)過攪拌模擬試驗和參考實際的生產(chǎn)經(jīng)驗，綜合多種因素，選定在釜內(nèi)設(shè)有 2 塊三角型內(nèi)冷擋板，由于其換熱面積只有 4 m3，換熱效果可以忽略不計，擋板與釜壁聯(lián)結(jié)在一起，沒有任何死角，釜內(nèi)平滑通暢，可以很好地滿足氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)的混合、剪切和循環(huán)的要求，在保持釜內(nèi)物料呈良好的懸浮狀態(tài)的同時，又可以兼顧防黏釜的問題。 第 6 頁 共 17 頁 使用大型聚合釜，可以采用微機控制，批次之間樹脂質(zhì)量穩(wěn)定，且消耗定額低。但 采用大聚合釜技術(shù)后，聚合釜的除熱問題一直沒有徹底解決。為獲得最佳熱平衡，國外在聚合釜外增加了回流冷凝器，顯著提高了聚合釜的除熱能力。對釜頂回流冷凝器有2 種不同
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