聚合釜设计文献综述.doc

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1、文献综述1．聚合釜的现状及发展我国PVC生产企业平均规模为年产8万多吨，PVC生产处于低垄断状态。由于国产化PVC生产技术的成熟，在很大程度上降低了行业进入门槛。行业内和行业外企业为追求较高利润，竞相建设和扩产，近几年国内PVC热的显著特征是大干快上。所谓大，是指规模大，新建改扩建项目年生产规模动辄十万吨以上，二三十万吨以上也不少见。未来PVC生产企业规模将向40万~80万t/a大规模水平发展，规模小的企业将由于技术水平较低、污染严重、生产成本高、竞争能力弱而逐步被淘汰[1]。我国PVC行业采用大型聚合釜生产装置成为近年来明显的发展趋势，前几年北京化二在消化吸收

2、国外引进的先进技术的基础上，不断摸索实践，成功实现了70m3聚合釜成套工艺及关键技术的国产化，并在国内很多聚氯乙烯生产企业进行了推广应用。70m3聚合釜由于长径比适中、生产强度大、换热能力好、运输方便、综合性能好，在建设10万t/a的聚氯乙烯生产装置时具有较好的综合经济效益，但随着新建或扩建聚氯乙烯生产装置规模越来越大，如建设20万t/a以上生产装置，需要采用至少2条生产线，采用70m3聚合釜就存在设备投资较大、建设费用和运行费用较高、单釜生产能力偏低、控制不方便等不足，目前不少厂家在进行二期或三期扩建项目时，首选是采用100m3,以上聚氯乙烯大型反应釜[2]。

3、在这种背景下，开发新型聚合釜及成套工艺技术就成为必然的趋势。大型反应釜的开发不是简单的容积扩大，而是综合技术的体现，涉及到多个领域的技术合作。北京化二与上海森松公司吸收国内外先进技术和实践经验，对聚合釜容积的选型、换热方式、搅拌结构和方式、关键配件选择等进行了认真的讨论研究并进行了严格的计算，研制和开发了100m3型聚合釜（该聚合釜正在申请专利），北京化二在吸收国内外各种先进工艺技术的基础上，开发了拥有自主知识产权的成套工艺技术。2．聚合釜的设计2.1聚合釜容积的选型聚合釜容积的选型与制造费用、运行费用、运输条件、生产效率和产品质量等密切相关。100m3聚合釜是

4、引进和吸收欧洲PVC聚合釜先进技术，在国内成功研究开发和制造的聚合釜。聚合釜直径为Φ4300mm，内夹套直径Φ4200，筒体切线长度5900，长径比为1.38。釜体内壁电解抛光，抛光精度Ra0.1um，机械密封使用寿命12000h以上，泄漏量小于5mL/h[3]。设备总体技术达到国际先进水平，可用于生产各种型号的悬浮法PVC树脂，尤其是生产用于注塑料的高型号树脂（SG7和SG8树脂），更显出其独特的优势，并实现全过程自动化控制。从运输条件来考虑，直径#4500以内可以采用平板车运输，运输较为容易。从制造费用上比较，100m3聚合釜制造费用不高于400万元/台，而

5、70m3聚合釜制造费用约为二百七十万元/台，100m3聚合釜比较经济。从生产强度上来看，该聚合釜单釜生产设计能力达到4.0万t/a，20万t/a聚氯乙烯生产装置可以采用1条生产线控制，可以很好地满足目前国内新建或扩建PVC装置大型化的需要。2.2聚合釜换热方式的选择与优化聚合釜的换热能力的大小决定釜的生产能力，聚合釜的换热能力取决于3个因素，即传热系数、换热面积、换热的温差。聚合釜的大型化的一个主要问题就是当釜的直径增大时，其釜壁实际厚度必须增加，否则达不到耐压等级。一般氯乙烯单体聚合的最高温度选为80oC，对应的蒸汽压力为1.5Mp，考虑到安全系数，一般悬浮法

6、聚氯乙烯聚合釜的设计最高工作压力定为2.5Mp。我国聚氯乙烯树脂标准有8个牌号，SG-8树脂的反应温度最高一般为65~67oC，对应的压力为1.15~1.20Mpa，其实际工作最高压力不超过1.20Mpa，聚合釜的设计最高工作压力可以定为2.0Mpa[4]。如70m3聚合釜的直径为3810，如果使用不锈钢和碳钢的复合钢板的厚度为3mm+27mm，而100m3聚合釜的直径为4250，如果使用复合钢板的厚度为3mm+30mm，100m3聚合釜壁的传热系数比70m3传热系数降低7%。因此，当聚合釜的体积增大时，直筒段夹套和封头的总换热能力降低很多，表面积与体积比例从1

7、.26降为1.00。如果不从工艺方面采取措施（如设置釜顶冷凝器等），聚合反应时间将会增加25%。换热夹套方式可以分为传统的釜外冷却夹套方式和釜内换热夹套方式，釜外夹套冷却方式具有制造简单，釜的内壁既承担承重的作用也要承担换热的功能，由于内壁较厚其换热能力较低；釜内换热夹套方式制造技术要求高，釜自身和反应物料的重量由釜外壳来承担，釜内壁只是起到隔绝冷却介质和换热的功能，可以很大程度地减少釜内壁的厚度，提高传热系数，提高聚合釜的生产强度。上海森松和北京化二对于聚合釜换热方式进行了研究。针对夹套的方式进行了比较，认为使用釜内夹套应用于悬浮法聚氯乙烯聚合釜是可行的。对外

8、夹套结构而言，釜体壁厚是