【正文】 18 氯 ?? 烯 VC????????? ????? ?????? ??????????聚乙烯PVC ??????? ??????? ??????? ??????查《化工原理》上冊，得鋼及不銹鋼的重要物性如下： ?表 ????fu 密度 ??r (kg/㎡ ) 導(dǎo) 熱 系 λ （ J/mh℃） 比熱 Cp（ kJ/kg℃ ） ????? ?????? ???????????? ?????? ?????? 熱水量的計算 ??（加熱時間為 t=1 小時） 如圖 2— 2 所示，查《化工原理》（天津大學(xué)出版）上冊 P4 公式 22 得加熱時所需總熱量本 Q 總 為： Q 總 =Qvc+ Q 水 +Q 釜 +Q 損 =KA1△ tm K ———釜體傳熱系數(shù) A1———釜體傳熱面積 △ tm———溫差 因為損失熱量少，所以略去 Q 損 。50+44 50=5950㎜ 釜體內(nèi)總體積 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 22322 42 .8 4 .5 22 3 .1 8 3 4 .1 84iDHV V V Vm????? ? ? ???? ? ? ?總 封 筒 封 根據(jù)〈〈攪拌設(shè)備設(shè)計〉〉 P96，為保正充分傳熱，夾套高度一般比液 器內(nèi) 面高出50～ 100 ㎜，取 。 2 夾套高度的確定 夾夾總圖 2— 2 如圖 2— 2， 液層深度為 Z 則 Vg=（ Z h1h2） 傳熱夾套和反應(yīng)器器身的連接有兩種方式，即不可拆卸式和可拆卸式。 夾套的選擇 其加熱及散熱有多種方式，例 如。 1 選擇標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形封頭的規(guī)格 根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊》 P268— 2橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)（ JB1154— 82）得橢圓形封頭如圖 2— 1所示： 圖 21 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第三冊 P232 附表 1— 2 有： V 封 = ㎡， F 封 = ㎡， h1=700 ㎜ , Dg=2800 ㎜ , h2=50 ㎜ 所以 Vg=2V 封 + V 筒體 =2179。 98﹪ = 一年單釜共反應(yīng)的次數(shù)： 輔助時間聚合時間加熱時間 全年工作時間反應(yīng)一釜所用總時間 全年工作時間 ????N 7200 4801 1 1 3???? 次 所以單釜年產(chǎn)量 =一次聚合量 179。 ﹪ = 聚合量 為： M 聚 =M 純 vc = 熱負(fù)荷系數(shù)： R=2 熱水進(jìn)口溫度： 90℃ 熱水的出口溫度： 80℃ 進(jìn)料溫度： 20℃ 冷卻水進(jìn)口溫度 28℃ 冷卻水 出口溫度 32℃ 聚合熱 水垢及釜物厚度 δ vc= ㎜ δ 水 = ㎜ PVC 平均粒度 ㎜ 攪拌熱 Q 攪 =20﹪ N 攪拌熱 N 攪拌軸 =N 攪拌功率 粘度 按具體計算條件而定 傳熱系數(shù) K 夾 =2100KJ/㎡ .h K 管 =2940KJ/㎡ h℃ , 加熱時間 1 小時 安全閥開啟壓力 夾套壓力 放料時間 半 小時 加料時間 20 分鐘 已知參數(shù) ： 懸浮夜重度： 冷攪（ 20℃） r=956kg/ 3m μ =(* 410? ) 51℃轉(zhuǎn)化率 80% r=1088 kg/ 3m μ = 51℃轉(zhuǎn)化率 90% r=1113 kg/ 3m μ = 李康松： 30 立方米聚合釜的設(shè)計 14 51℃ PV比熱 c=1596KJ/kg.℃ r=849 kg/ 3m PVC r=1400 kg/ 3m 物料衡算 以一釜的全年產(chǎn)量為基準(zhǔn)： 20℃進(jìn)料時：設(shè)加入 VC 單體量為 X 則水量為 引發(fā)劑為 ﹪ X，分散劑為 ﹪ X，有效容積 Vg=30m3 冷攪時 20℃，懸浮液比重為 956kg/㎡ (已知 ) 所以 X++﹪ X+%X=Vg (4) 找正釜體垂直角度、緊固地角螺栓。 （５） 做氣密性試驗或規(guī)定作水壓試驗。 維修注意事項 檢修周期 檢修 大修 中修 李康松： 30 立方米聚合釜的設(shè)計 12 類別 建修周期 ３６ １２ 檢修內(nèi)容 1 中修 （１） 檢查修理 設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)，更換密封墊圈。 設(shè)備的特點(diǎn) （１） 粘釜：它對傳熱系數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的影響相當(dāng)嚴(yán)重，它是聚乙烯生產(chǎn)的難題。 （ 12） 緊急情況需要緊急處理時，須先行處理，事后向工段長詳細(xì)報告原因及處理的結(jié)果。 （８） 嚴(yán)禁在廠房內(nèi)用鐵器敲打和穿釘子鞋及攜帶引火物進(jìn)入崗位。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 （４） 轉(zhuǎn)動條件下在運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，嚴(yán)禁檢修。 5） 每次檢查和清釜后，必須用氮?dú)鈴?底置換方可入料。 設(shè)備的操作要求 1） 檢查電機(jī)、攪拌器、機(jī)械密封、溫度計、壓力表及其它儀表、儀表必須正常、安全、 可靠、好使。 （ 2） 因 0Cr18Ni9Ti 接觸氯離之時，以產(chǎn)生晶間腐蝕，故應(yīng)控制實驗用水中氯離子得含量，一 般要求其含量低于 25ppm. 安裝、試車、操作及崗位要求 安裝 (1)聚合釜的安裝應(yīng)符合圖紙的要求。機(jī)械拋光技術(shù)勞動強(qiáng)度大、效率低 ,目前大型聚合釜的制造基本上采用電拋光技術(shù) ,釜內(nèi)壁粗糙度能達(dá)到 Ra=~ m的鏡面光滑度 ,相當(dāng)于搪玻璃 的光滑度。拋光分為機(jī)械拋光技術(shù)和電拋光技術(shù)。 釜頂冷凝器 由于大型聚合釜夾套比傳熱面積減少 ,故在 70m3 以上大型聚合釜上安裝釜頂冷凝器已經(jīng)比較普遍 ,聚合反應(yīng)熱使一部分 VCM在釜內(nèi)汽化 ,氣相 VCM進(jìn)入釜頂冷凝器內(nèi)被冷卻成液態(tài)后返回釜內(nèi)聚合 ,采用釜頂冷凝的方法容易將蒸發(fā)潛熱帶出 ,可以起到增加換熱面積、縮短聚合周期、提高產(chǎn)品產(chǎn)量的作用 ,對大型釜的配套是行之有效的。聚合釜內(nèi)設(shè)置擋板可以提高對于懸浮液滴的剪切力 ,達(dá)到分散、 循環(huán)協(xié)同效果 ,滿足聚合反應(yīng)的需要。 70 m3 聚合釜采用底伸式二層后掠式攪拌器 ,由于攪拌是底伸式 ,可以杜絕頂伸式長軸下部固定軸瓦產(chǎn)生塑化皮而影響產(chǎn)品質(zhì)量的弊病。 30 m3 聚合釜最初的設(shè)計為六層斜槳螺旋槳 ,四組八根內(nèi)冷管 (Φ 106 ),經(jīng)過不斷的改進(jìn) ,攪拌槳的型式各廠有所不同 ,現(xiàn)在制造的四型釜采用三葉后掠式攪拌槳。釜內(nèi)擋板起到了破壞和改變流場狀況的作用 ,強(qiáng)化剪切強(qiáng)度并提高流場的剪切性能。攪拌流場由循環(huán)流量和剪切強(qiáng)度構(gòu)成。 攪拌的設(shè)計 在聚合反應(yīng)中 ,攪拌對物料起著混合和分散的作用 ,直接關(guān)系到產(chǎn)品顆粒形態(tài)、產(chǎn)品的質(zhì)量、分散劑單耗、傳熱和經(jīng)濟(jì)效益。 表 11不同體積聚合釜的換熱情況 從表 1 可以看出 ,聚合釜 的容積加大 ,聚合釜的比傳熱面積將減少 , m3 釜和 30 m3 釜的比傳熱面積可以達(dá)到 和 m2/m3,而 70 m3 釜已經(jīng)降到了 m2/m3,超過 100 m3釜如果不設(shè)釜頂冷凝器 ,比傳熱面積將小于 1 m2/m3,聚合反應(yīng)熱量無法正常移出 ,所以必須增設(shè)釜頂冷凝器。聚合釜的夾套傳熱面積與釜的結(jié)構(gòu)有關(guān) ,聚合釜的長徑比越大 ,其表面積也就越大 ,當(dāng)聚合釜的大小和長徑比確定之后 ,聚合釜表面積也就確定下來。復(fù)合鋼板的優(yōu)越性是材料傳熱 性能好、材料價格低、制造工藝簡單 ,釜的容積向大型化發(fā)展不受制造工藝條件的限制 ,使用壽命長 ,有利于聚合釜向大型化發(fā)展。例如 ,30 m3 夾套聚合釜使用 3 mm 不銹鋼和 29 mm 碳鋼復(fù)合而成 。 K),全不銹鋼釜傳熱系數(shù)達(dá)600W/(m2178。由于 PVC 樹脂聚合是一個放熱反應(yīng) ,所以聚合釜釜體材質(zhì)的傳熱性能對提高聚合生產(chǎn)能力、減少黏結(jié)物的產(chǎn)生、保證 PVC 樹脂的質(zhì)量就有著 重要的影響。國產(chǎn)化聚合釜已基本可以滿足國內(nèi) PVC 裝置向大型化發(fā)展的需要 。 圖 11 日本神鋼公司 154m3 聚合釜內(nèi)夾套結(jié)構(gòu) 圖 12 德國 Vinnolit 公司 150m3半管內(nèi)夾套結(jié)構(gòu) 我國制造聚合釜的廠家 我國能夠制造壓力容器的廠家眾多 ,可以制造聚合釜的廠家也不少 ,但能夠制造大型聚合釜的廠家寥寥無幾。近年來 ,德國 Vinnolit 公司開發(fā)出傳熱效果更好的 150 m3半管內(nèi)夾套式聚合釜 (結(jié)構(gòu)見圖 12),最大程度地增加了傳熱面積 ,改變了原有的傳熱效果 ,提高了傳熱系數(shù) ,聚合反應(yīng)時間可以降到 h,生產(chǎn)強(qiáng)度可達(dá)到600t/(m3178。ls)公司在 1974 年就研制了 200 m3 聚合釜 ,先后在德國和俄羅斯伊爾庫斯克建廠。 近幾十年來 ,國外 PVC 工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展 ,生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大 ,已有 20 萬 ~45萬 t/a 的PVC 生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)。目前 ,錦西化工機(jī)械 (集團(tuán) )有限責(zé)任公司按圖紙制造出了 3 臺 135 m3 聚合釜 ,形成中國石化齊魯 股份公司 37萬 t/a PVC 引進(jìn)項目 50%的生產(chǎn)能力。目前 ,滄州化工實業(yè)集團(tuán)有限公司引進(jìn)了歐洲 EVC 公司的 120 m3 聚合釜生產(chǎn)工藝技術(shù) ,預(yù)計將于 2021年 6月試車。 20 世紀(jì) 80 年代 ,原北京化工二廠、錦西化工廠和福州市第二化工廠同時引進(jìn)美國古德里奇公司的 70 m3 聚合釜裝置生產(chǎn)技術(shù) ,原齊魯石化氯堿廠和原上海氯堿化工廠同時引進(jìn)日本信越 127 m3聚合釜裝置生產(chǎn)技術(shù) ,揭開了 國內(nèi) PVC 行業(yè)的新篇章。 在這里還應(yīng)該提出的是 20世紀(jì) 80年代初 ,我國組織了對大型釜的技術(shù)攻關(guān) ,自行設(shè)計了 1 臺 80 m3 聚合釜 ,由原錦西化工機(jī)械廠制造 ,在天津化工廠試車成功。這個時期 ,30 m3 聚合釜代表中國 PVC 生產(chǎn)裝置整體技術(shù)的水平。 m3 聚合釜來源于西德公司 ,聚合釜材 質(zhì)有全不銹鋼和碳鋼復(fù)合不銹鋼兩種 ,屬長徑比較大的瘦長釜型 ,安裝有4~6 層攪拌槳葉 ,槳葉型式有推進(jìn)式和平板斜槳式兩種。 國內(nèi)外聚合釜技術(shù)的發(fā)展歷程 PVC 聚合釜技術(shù)的發(fā)展歷程 我國 PVC 工業(yè)起步于 1958 年 ,首先 在原錦西化工廠建成 3 000 t/a 工業(yè)裝置 ,順利投產(chǎn) ,并擴(kuò)產(chǎn)到 6000 t/a,完成了定型設(shè)計。當(dāng) PVC 生產(chǎn)裝置能力超過 2 萬 t/a時 ,小型釜的配置便明顯地不經(jīng)濟(jì)。同時指出設(shè)備特點(diǎn)及存在的問題并提出改進(jìn)意見。 作者簽名： 日 期： 李康松： 30 立方米聚合釜的設(shè)計 II 摘 要 本文首先介紹了聚氯乙烯（ PVC）的廣闊發(fā)展前景，而聚合釜是生產(chǎn) PVC 的最重要設(shè)備。吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 I 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日