畢業(yè)設計----聚氯乙烯反應釜設計-在線瀏覽
2025-02-03 19:36本頁面
【正文】 內壁只是起到隔絕冷卻介質和換熱的功能，可以很大程度地減少釜內壁的厚度，提高傳熱系數(shù)，提高聚合釜的生產強度。針對夾套的方式進行了比較，認為使用釜內夾套應用于懸浮法聚氯乙烯聚合釜是可行的。 100m3 聚合釜采用不銹鋼復合鋼板內夾套結構的聚合釜型，可以同時解決聚合釜強度和傳熱的問題。 另外，全流通螺旋夾套結構傳熱面積達到最大化。 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夾套結構是最為理想的釜內換熱夾套結構，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水平較為困難，存在一定的風險。 （ 1）攪拌器的作用。攪拌流場是決定 PVC 樹脂性能的主要因素。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。釜內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。 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。 （ 2）攪拌漿安裝位置。頂伸式攪拌器是普遍采用的攪拌形式，由于攪拌軸較長，軸的底部設有固定軸瓦，容易產生塑化皮子。 100m3聚合釜的設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。采用何種形式的攪拌葉要根據釜形狀、長徑比、擋板形式等因素考慮。攪拌器性能和效果主要決定于攪拌轉速、幾何尺寸和形狀等。 第 5 頁 共 17 頁 （ 4）攪拌速度。懸浮液體系隨著聚合反應階段的不同，黏度逐漸變大，所需要的攪拌強度也應該逐步加強。 （ 5）變頻器。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，將供給電機定子的工 頻交流電源經過二極管整流成直流電，再由 GTR、 IGBT 等逆變?yōu)轭l率可以調節(jié)的交流電源，此電源驅動電動機。 $ 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。 100m3聚合釜的設計增加了變頻器，可以將攪拌轉速控制在 30~65r/min。釜內擋板的設計原則主要從 3 個方面考慮。內冷擋板越少越好，最好不設內冷擋板，釜內結構越簡單越好。 第 6 頁 共 17 頁 使用大型聚合釜，可以采用微機控制，批次之間樹脂質量穩(wěn)定，且消耗定額低。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。一種觀點認為冷凝器導致了物料凝膠量增加。 100m3聚合釜釜頂冷凝器的面積根據循環(huán)水冷卻水的溫度不同而異，一般設計為140~200m2。在配方設計中盡量不使用帶有揮發(fā)性的引發(fā)劑或溶劑，防止釜內霧沫夾帶而使冷凝器堵塞。另外將回流冷凝器的溫度要控制在比聚合釜低10~15℃，以防止回流冷凝器和聚合 釜的 聯(lián)接處產生結垢物。 噴淋閥有氣動和電動 2 種驅動，目前電動驅動基本上取代了氣動驅動。 目前專為聚合釜配套的柱塞式出料閥有氣動和電動 2 種形式，大部分用戶采用電機驅動。由于采用柱塞式結構，所以在開閉過程中運行平穩(wěn)，密封性能好，阻力小，同時柱塞與釜口平齊，不會留下死角，避免對樹脂質量造成影響。 2 技術設計 生產單元的劃分 100m3聚合釜生產裝置的界區(qū)范圍，包括從單體儲存、配料、聚合、汽提和干燥至成品的包裝。 A 單元：單體裝卸和貯存單元； B 單元：氯乙烯單體和無離子水儲存加料單元； C 單元：分散劑、引發(fā)劑及其他化學助劑的配 制 ，貯存和加料單元； D 單元：防黏釜劑的配置、涂布、廢水處理及高 壓 水清釜； E 單元：聚合； F 單元：氯乙烯單體的加收； G 單元：尾氣處理單元； H 單元：離心脫水； I 單元 ：成品干燥； K 單元：成品包裝。一般將聚合周期分為 3 個階段 6 個步驟。 100m3 聚合釜的聚合反應周期的設計值為 以內，每臺釜每天至少可以生產 個批次。 懸浮法聚合配方的內容主要包括：（ 1）填料系數(shù)；（ 2）單體與水的比例；（ 3）分散劑用量；（ 4）引發(fā)劑用量；（ 5）終止劑用量；（ 6）其他助劑用量（如鏈轉移劑、抗靜電劑、緩沖劑，消泡劑，潤滑劑等）。一般懸浮法聚氯乙烯生產的釜的填料系數(shù)設計值在百分之八十左右。水油比從最初的 2:1 改進到 1:1。 第 9 頁 共 17 頁 生產 強度 生產強度是單位體積的聚合釜在單位時間內生產的樹脂量，是一個綜合性的技術指標，體現(xiàn)了生產技術的水平。 a),若采用的較低循環(huán)水溫度 (例如不高于 5℃循環(huán)水），生產強度可以達到 350t/(m3 70m3聚合釜設計的生產強度為 400t/ m3。 反應中途注水技術 已經是懸浮法聚氯乙烯生產中不可缺少的生產環(huán)節(jié)，經過多年的生產實踐和實際經驗的積累，已經成為聚氯乙烯生產通用技術。 聚合轉化率是指聚合反應中生成的聚合物占所加入單體質量的百分比。實際生產中可以根據反應熱放出量的多少，計算聚合轉化率。實際生產中壓力降達到 時，即可終止聚合反應。根據國家“剛制壓力容器” ——GB150—89 標準，結合生產實例，對低壓、夾套式的雙層攪拌反應釜和攪拌功率設計計算示例如下，以供參考。 ⑵ 夾套的設計： 夾套用熱蒸汽加熱，無腐蝕性，與釜體選同一材料 A3R，剛材的準備和焊接皆方便。
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