1前言
隨著我國國民經濟的高速增長，PVC樹脂的需求量也在迅猛增長。據2002年預測，未來8a內我國PVC的需求量將達到每年900-1000萬t，成為全球的PVC消費國。這也成為目前許多國內PVC生產廠家正在或計劃新、改、擴建大型PVC生產裝置的主要原因。尤其是近2a，我國正在或計劃建設的 20萬t以上的大中型PVC裝置就有10余套，如山東、遼寧、江蘇、河北、四川、云南、福建、內蒙、新疆等地區(qū)都有20-40萬t/a的PVC裝置的建設計劃，甚至100萬t/a的電石法PVC裝置也正在籌劃之中。到2010年，預計我國將新增PVC生產能力300萬t/a以上。聚合釜是PVC生產裝置中的關鍵設備，若按70m3聚合釜的生產強度計算，上述新增生產能力的PVC生產裝置至少還需要70m3聚合釜150臺。
目前，國內外PVC樹脂的生產方法主要有3種，即懸浮法、乳液法和本體法。其中懸浮法生產PVC產量所占比例，但近幾年乳液法和本體法生產因其樹脂的獨到之處在國內外也有長足進展。各種生產方法對聚合釜的攪拌、傳熱均有不同的要求，錦西化工機械(集團)有限責任公司對各種生產方法的PVC聚合釜進行了多年的研究開發(fā)，形成了我國的PVC聚合釜系列，并已批量投產。
2 國內外PVC聚合釜結構發(fā)展特點
2.1 懸浮法PVC聚合釜的基本結構參數
典型懸浮法PVC聚合釜的基本結構參數見表1。
表1 典型懸浮法PVC聚合釜的基本結構參數
項目 德許爾斯 美國西方化學 日本信越 中國塘沽
容積/m3 200 135 127 108
內徑/mm 5000 4200 4200 4200
筒節(jié)高/mm 8450 8510 7900 6210
高徑比 1.6 2.0 1.88 1.48
攪拌器型式 一層三葉后掠漿 三層平漿 三層平漿 二層三葉子漿
擋板及數量 4組平板 1組套管式 1組平板 6組排管式
密封型式 機械密封 機械密封 機械密封 機械密封
外冷器 有 有 有 有
傳動型式 下置 上置 上置 下置
續(xù)表1
項目 法國EVC 韓國LG 中國無錫 中國西安
容積/m3 105 70 70 30
內徑/mm 4250 3300 3810 2600
筒節(jié)高/mm 5940 7100 4828 5020
高徑比 1.4 2.15 1.27 1.9
攪拌器型式 二層四葉平漿 三層平漿 二層三葉后掠漿 三層三葉后掠漿
擋板及數量 2組平板 2組平板 4組套管式 4組套管式
密封型式 機械密封 機械密封 機械密封 機械密封
外冷器 有 有 無 無
傳動型式 下置 下置 下置 上置
2.2聚合釜的結構發(fā)展特點
2.2.1 大型化
隨著PVC生產裝置規(guī)模的不斷擴大，大型聚合釜已在國內外PVC裝置中普遍采用。通常將30m3以下的釜稱為小型釜，容積在70m3以上的釜稱為大型釜。
采用大型釜的好處是：(1)PVC樹脂產品質量和均一性提高；(2)裝置的占地面積減少；(3)裝置建設投資降低；(4)裝置生產管理費用和維修費用降低。
因此，在國內外新建或擴建的單條生產線生產能力在5萬t/a以上的PVC生產裝置中，大多采用了70-200m3的聚合釜。
2.2.2 高生產強度
生產強度是指聚合釜每立方米容積每年的生產量。聚合釜生產強度取決于2個方面的因素，一是聚合釜設計的傳熱能力，二是化工工藝設計的聚合反應時間和生產輔助時間。
提高聚合釜的傳熱能力通常采用的攪拌與擋板組合、高傳熱系數的傳熱結構、適宜的冷卻水流速和回流冷凝器等。
縮短聚合生產周期通常的工藝措施有加冷熱水技術；防黏釜技術；采用復合引發(fā)劑，降低熱負荷分布指數；帶壓出料；采用部分冷凍水等。
聚合釜的高傳熱能力與其適應的化工工藝措施相結合，保證了聚合釜的高生產強度。
近幾年，我國的一些樹脂生產廠采取了許多工藝措施，使得在用的聚合釜生產強度大幅度提高，有的國產聚合釜生產強度已經超過了350t/(m3?a)，甚至可達到400t/(m3?a)以上，這一指標為目前國際的水平。
2.2.3 使用的安全可靠性大大加強
聚合釜大型化和生產強度強化以后，每釜投入單體量達數十t，乃至上百t，如果產品質量出現瑕疵或設備發(fā)生故障，將造成巨大的經濟損失和嚴重的事故后果。所以對聚合釜的設計制造質量提出了更高的要求。
在攪拌冷模試驗技術放大的基礎上，進行聚合釜攪拌器的選型和結構設計，對樹脂質量和傳熱效果提供了可靠保證，聚合釜攪拌轉速可調，更適應不同型號樹脂的生產。
聚合釜的安全泄放裝置采用安全閥與爆破膜的組合結構，解決了單一安全閥易堵、失靈的弊病。
聚合釜的軸封多采用帶集油盤的雙端面機械密封，國內配套的機械密封使用壽命有的已經達到了16000h，泄漏量指標降到5mL/h以下。
聚合釜運行過程的全程自控和完善的連鎖系統(tǒng)更保證了聚合釜長期穩(wěn)定的運行。
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