3 國產PVC聚合釜技術進展
3.1 簡要回顧
威海朝陽化工機械有限公司是國內攪拌設備的主要生產廠，早在20世紀60年代為我國始建的6000t/a PVC生產裝置配套了13.5m3聚合釜。70年代末期，又自行開發(fā)了30m3 PVC聚合釜，在國內5萬t/a的PVC生產裝置中使用，后經幾次技術改進，已在國內改擴建的數(shù)十個PVC生產裝置中采用。到20世紀90年代，又研制成功了48m3和70m3 PVC聚合釜，并對乳液聚合和本體聚合的PVC聚合釜進行了設計研制。
3.2 國產70m3聚合釜的基本特性與結構特點
3.2.1 基本特性
國產70m3聚合釜技術特性見表2。
表2 國產70m3聚合釜技術特性表
項目 釜體 夾套
全容積/m3 70.2
物料名稱 VC，H2O，等 H2O
設計壓力/MPa 2.06 0.74
設計溫度/℃ 93 88
主體材料 16MnR+SUS304 16MnR/10/Q235-A
容器類別 Ⅲ
傳熱方式 半管夾套+內冷管
傳熱面積/m3 夾套70，內冷管19
設備凈重/kg 51660
電機功率/kW 160
攪拌轉數(shù)/r?m-1 98
攪拌轉向 順時針(向下看)
攪拌器型式 三葉后掠
軸封型式 雙端面機械密封
機封冷卻方式 平衡液罐或密封油站
單釜年生產能力/萬t 2.0-2.5
3.2.2 結構特點
(1)采用二層三葉后掠式攪拌器。該攪拌器的設計是經過攪拌冷模試驗，運用攪拌放大技術進行的優(yōu)化設計，從而保證了的樹脂產品質量(顆粒型態(tài)與粒徑分布)和的能量消耗。
攪拌器曾在引進的70m3釜上更替使用，并進行了產品質量和功率的對比測試，取得了安全一致的效果。攪拌槳葉的斷面形狀為空心長圓形，經試驗測定較矩形斷面的槳葉可降低功率消耗10%左右。
(2)良好的傳熱結構和傳熱能力為聚合釜可以達到高的生產強度提供了可靠的保證。
70m3釜的主要傳熱通道有3部分：
a.釜體夾套采用螺旋半管式夾套，較帶螺旋導流板的筒式夾套傳熱系數(shù)可提高20%以上；
b.內冷擋板為4組套管式可拆卸內冷管，較直管式內冷管的傳熱系數(shù)可提高18%以上；
c.聚合過程中，從釜底機封上部連續(xù)加注無離子冷卻水，也可平衡聚合體系的熱量。
(3)攪拌傳動系統(tǒng)置于釜體下部，采用底伸式攪拌軸，運行平穩(wěn)，檢修方便。
(4)軸封采用雙端面機械密封，機封上部在釜內物料和上密封面之間設有連續(xù)注水通道，有效地隔離物料與密封面的接觸，保證機封長期可靠運行。
本釜機械密封平衡液(密封油)的供給和冷卻采取了2種方式，一種是氮氣加壓的平衡液罐，另一種是配套密封油站，用戶可以根據(jù)自己的操作習慣任選。
(5)釜體內表面采用復合電解研磨拋光，表面粗糙度Ra<0.1μm，釜上還配有噴淋涂釜裝置，所以該釜的防黏釜問題已經得到很好的解決。
3.3 國內大型釜設計、制造的技術關鍵問題已經解決
3.3.1 聚合釜攪拌特性測試及放大技術
錦化機配備有從美國TSI公司引進的三維激光測速儀，采用自行開發(fā)的流場脈動速度處理軟件和GRAFTOOL軟件，運用計算機對旋轉流場三維速度的向量和矢量直接進行處理和表述，通過攪拌試驗和放大技術實現(xiàn)了對大型聚合釜攪拌器的優(yōu)化設計。
錦化機與浙大進行了多年合作，對PVC聚合釜的攪拌選型與攪拌特性進行了研究，確定了放大技術與準則，成功地進行了30m3和80m3聚合釜的技術放大。
3.3.2 提高聚合釜的傳熱能力
聚合釜的傳熱能力是制約其生產能力的關鍵之一，為了使聚合釜具有較高的傳熱能力，在大型釜的設計中采取了以下4項措施。
(1)改變釜體夾套結構，采用高傳熱系數(shù)的半管夾套；
(2)增大內冷管的傳熱面積，采用高傳熱系數(shù)的內冷管結構；
(3)采用釜頂冷凝器；
(4)采用在聚合全過程向釜內注水的新工藝。
以上這些措施已在國內大中型PVC聚合釜中實施，經傳熱測定，證實聚合釜的傳熱能力明顯提高，加之采用復合引發(fā)劑，并改進操作方式(如加熱脫鹽水技術、密閉加料、帶壓出料等)，國產聚合釜的生產強度已經接近水平。
3.3.3 釜體內壁拋光與防黏壁技術
錦化機現(xiàn)已組建了拋光車間，設有多套簡體封頭內表面復合電解研磨裝置，大面積不銹鋼表面拋光粗糙度可達到Ra0.1μm，拋光技術已獲中國發(fā)明。
國內已基本解決PVC聚合釜的黏壁問題，從聚合釜的設計角度考慮，一是采用電解研磨拋光，提高釜體內表面的光潔度；二是配備釜頂噴淋涂釜裝置，使用有效的防黏釜劑。國內一些PVC生產裝置已達到了不開蓋連續(xù)生產百釜以上的水平。
3.3.4 大軸徑釜用機械密封
近幾年，國內機械密封的設計、制造水平提高很快，并有多家外商在國內合資建廠，如四川密封技術研究所和大連博格曼有限公司，為許多國內或引進的大型聚合釜配套了大軸徑雙端面機械密封，經多年使用考驗，密封性能和使用壽命都可以滿足生產要求。
3.3.5 聚合釜的配套件
錦化機已研制成功DN300的大口徑彈簧式安全閥，用于70m3 PVC聚合釜。
聚合釜上的其他配套件，如噴淋閥、柱塞式放料閥、高壓水力清釜裝置以及大功率漸開線齒輪減速機、大功率防爆電機等國內均可生產，質量和使用性能與國外產品相當。
3.3.6 大型聚合釜的運輸問題
直徑超過Φ3400mm的大型設備一般采用公路汽車運輸或海上運輸。
錦化機曾用汽車運送直徑Φ5000mm、容積為200m3攪拌設備至大慶石化；用汽車運送直徑Φ4600mm、容積為70m3和90m3攪拌釜至北京、無錫、四川和新疆等；海運重250t的鍛燒爐至天津港。大型釜的運輸已不成問題。
3.4 國內大型PVC聚合釜開發(fā)的進展
在PVC生產中，工藝技術水平和聚合釜技術水平對樹脂生產獲取經濟效益影響甚大。聚合工藝技術進步推動了聚合釜的技術發(fā)展，聚合釜技術水平的提高又保證了工藝得以實現(xiàn)。
近幾年，國內一些樹脂生產企業(yè)，如北京化二、錦化化工等，通過對引進技術的消化吸收和技術創(chuàng)新，已經形成了我國自己的大型PVC裝置生產成套技術。與之相匹配的70m3大型PVC聚合釜也由錦化機研制成功，通過了專家鑒定，并投入批量生產。
目前，錦化機與齊魯石化合作，在科學試驗的基礎上正在聯(lián)合開發(fā)135m3聚合釜及其生產應用成套技術。該項目的預期目標是單釜年生產能力達到6萬t以上。
錦化機還與天津大沽化合作，聯(lián)合開發(fā)110m3PVC聚合釜及其生產應用的成套技術，該釜的預期目標是單釜年生產能力達到4萬t以上。
4 國產PVC聚合釜的應用
國產聚合釜在國內PVC生產裝置中已廣泛應用，對我國PVC工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。據(jù)初步統(tǒng)計，到2002年，國內PVC生產裝置中聚合釜的總容量大約為13000m3，其中國產釜合計容量約11500m3，占總量的78%。30m3聚合釜曾一度成為我國PVC生產裝置的主體釜型，隨著生產裝置規(guī)模的不斷擴大，國產70m3釜成為新擴建PVC裝置的。至2003年底，已有20余臺70m3釜在國內PVC生產裝置中投入使用，并有70余臺正在制造中。
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