【正文】 攪拌速度。頂伸式攪拌器是普遍采用的攪拌形式，由于攪拌軸較長(zhǎng)，軸的底部設(shè)有固定軸瓦，容易產(chǎn)生塑化皮子。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(lái)表征。 另外，全流通螺旋夾套結(jié)構(gòu)傳熱面積達(dá)到最大化。因此，當(dāng)聚合釜的體積增大時(shí)，直筒段夾套和封頭的總換第 3 頁(yè) 共 17 頁(yè) 熱能力降低很多，表面積與體積比例從 降為 。 從運(yùn)輸條件來(lái)考慮，直徑 ￠ 4500mm以內(nèi)可以采用平板車運(yùn)輸，運(yùn)輸較為容易。在這種背景下，開發(fā)新型聚合釜及成套工藝技術(shù)就成為必然的趨勢(shì)。第 1 頁(yè) 共 17 頁(yè) 聚氯乙烯 反應(yīng)釜 設(shè)計(jì) 1 前言 我國(guó) pvc 生產(chǎn)企業(yè)平均規(guī)模為年產(chǎn) 8 萬(wàn)多噸， pvc 生產(chǎn)處于低壟斷狀態(tài)。大型反應(yīng)釜的開發(fā)不是簡(jiǎn)單的容積擴(kuò)大，而是綜合技術(shù)的體現(xiàn)，涉及到多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)合作。從制造費(fèi)用上比較， 100m3聚合釜制造費(fèi)用不高于 400萬(wàn)元 /臺(tái)，而 70m3聚合釜制造費(fèi)用約為二百七十萬(wàn)元 /臺(tái) ,100m3聚合釜比較經(jīng)濟(jì)。如果不從工藝方面采取措施（如設(shè)置釜頂冷凝器等），聚合反應(yīng)時(shí)間將會(huì)增加 25%。 上海森松和北京化二的技術(shù)人員對(duì)于夾套的方式進(jìn)行比較，重點(diǎn)對(duì)以下 4 種換熱內(nèi)夾套的方式進(jìn)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)。實(shí)驗(yàn)中可以用示蹤粒子的徑向軸向運(yùn)行軌跡的循環(huán)次數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)定量，循環(huán)量是比較數(shù)據(jù)，很難用絕對(duì)的數(shù)值來(lái)表示循環(huán)流量對(duì)于傳熱和水油的分散與混合起著重要的作用；剪切強(qiáng)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。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(xì)，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。攪拌的轉(zhuǎn)速對(duì)于懸浮液的流場(chǎng)的狀態(tài)起到至關(guān)重要的作用，攪拌轉(zhuǎn)速越高，流場(chǎng)的混合和剪切就越強(qiáng)，但轉(zhuǎn)速太高將會(huì)導(dǎo)致電力浪費(fèi)。 105m3聚合釜攪拌電機(jī)功率為 315kW，而 105m3聚合釜的最大實(shí)際輸出功率不超過(guò) 210kW， 127m3聚合釜電機(jī)功率為 310kW,135m3聚合釜電 機(jī)功率為 335kW,通過(guò)對(duì) 100m3聚合釜的攪拌軸功率計(jì)算與實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，將電機(jī)功率選定在 250~280kW 較為合理。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。為防止在冷凝器內(nèi)產(chǎn)生黏壁物，提高換熱速度，凈化由回流冷凝器凈化的部分冷卻的單體和蒸汽，在轉(zhuǎn)化率達(dá) 40%~70%時(shí)，為儲(chǔ)存冷凝氯乙烯單體提供了回收槽。 第 7 頁(yè) 共 17 頁(yè) 電動(dòng)專用柱塞式出料閥是手動(dòng)出料閥的替代產(chǎn)品，它通過(guò)電力控制，電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)內(nèi)的蝸輪和蝸桿及閥桿的旋轉(zhuǎn)，使閥門中的柱塞做上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)行程開關(guān)控制柱塞移動(dòng)的距離，達(dá)到閥開、閥關(guān)的目的。 配方設(shè)計(jì) 適宜的生產(chǎn)配方不僅保證聚合反應(yīng)的正常進(jìn)行與獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的產(chǎn)品，而且也是降低消耗定額和降低成 本的手段之一。目前國(guó)外最高的聚合生產(chǎn)技術(shù)可以達(dá)到每年 600t/ m3pvc樹脂，國(guó)內(nèi) 70m3聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度一般可達(dá)到 280t/(m3綜合多種因素考慮，一般將轉(zhuǎn)化率控制在 85%~90%比較適宜。 H 夾 由傳熱面積來(lái)決定，夾套高一般不低于料液高，以保證充分的熱交換。 基于上述 3 個(gè)問題 ,該課題采用機(jī)械填料與微納米磁性流體聯(lián)合密封方案 ,來(lái)解決其密封泄漏問題 ,結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 （ 2）電磁線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和磁場(chǎng)強(qiáng)度 H : 選取導(dǎo)磁材料為坡莫合金 ,磁導(dǎo)率μ = H/ m,單位長(zhǎng)度線圈匝數(shù) n = 15,電流 I = 2 A,則 : B =μ nI = 15 2 = T H = nI = 30 A/ m 第 13 頁(yè) 共 17 頁(yè) (3)根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布 ,按數(shù)值方法計(jì)算出每極磁感應(yīng)強(qiáng)度差值為 : Δ B = B2 B1 = = T (4)選用碳?xì)浠衔镒骰旱募{米磁性流體 ,飽和磁化強(qiáng)度為 : M s = 48 367 A/ m 即 T (5)按公式 1 可得單極密封壓差為 : Δ p = Ms( B2 B1)= 7 MPa 密封裝置采用多個(gè)兩極密封串聯(lián)而構(gòu)成兩極 多級(jí)密封 , 取每個(gè)磁極的級(jí)數(shù) n = 30,兩極密封的計(jì)算密封壓差為 : Δ p = 2n Ms( B2 B1) = MPa 取兩極密封的恢復(fù)壓差為 : p = Mpa (6)兩極密封的個(gè)數(shù)為 : 兩極密封裝置有 3 個(gè)磁極 ,第一極和第三極的極數(shù)為 30,第二極的級(jí)數(shù)為 60。更重要的是， 40 萬(wàn) t/a 聚氯乙烯生產(chǎn)裝置，采用 70m3聚合釜需要同 時(shí)重復(fù)建設(shè) 4 條生產(chǎn)線，而采用 100m3 聚合釜，只需要 2 條生產(chǎn)線，不但節(jié)約了建設(shè)投資，而且給操作控制上帶來(lái)了方便，減少了生產(chǎn)運(yùn)行的費(fèi)用。 100m3聚合釜的研制和成套工藝技術(shù)的開發(fā)，在國(guó)內(nèi)聚氯乙烯生產(chǎn)史上具有劃時(shí)代的歷史意義和深遠(yuǎn)影響，將極大地推動(dòng)國(guó)內(nèi) PVC 行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。 另外，衷心感謝我的同窗同學(xué)們和機(jī)電系的師兄師姐們，在我畢業(yè)論文寫作中，與他們的探討交流使我受益 頗多；同時(shí)，他們也給了我很多無(wú)私的幫助和支持，我再次深表