1前言
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速增長，PVC樹脂的需求量也在迅猛增長。據(jù)2002年預(yù)測，未來8a內(nèi)我國PVC的需求量將達(dá)到每年900-1000萬t，成為全球的PVC消費(fèi)國。這也成為目前許多國內(nèi)PVC生產(chǎn)廠家正在或計(jì)劃新、改、擴(kuò)建大型PVC生產(chǎn)裝置的主要原因。尤其是近2a，我國正在或計(jì)劃建設(shè)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(nèi)蒙、新疆等地區(qū)都有20-40萬t/a的PVC裝置的建設(shè)計(jì)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(yù)計(jì)我國將新增PVC生產(chǎn)能力300萬t/a以上。聚合釜是PVC生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，若按70m3聚合釜的生產(chǎn)強(qiáng)度計(jì)算，上述新增生產(chǎn)能力的PVC生產(chǎn)裝置至少還需要70m3聚合釜150臺。
目前，國內(nèi)外PVC樹脂的生產(chǎn)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(chǎn)PVC產(chǎn)量所占比例，但近幾年乳液法和本體法生產(chǎn)因其樹脂的獨(dú)到之處在國內(nèi)外也有長足進(jìn)展。各種生產(chǎn)方法對聚合釜的攪拌、傳熱均有不同的要求，錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司對各種生產(chǎn)方法的PVC聚合釜進(jìn)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(chǎn)。
2 國內(nèi)外PVC聚合釜結(jié)構(gòu)發(fā)展特點(diǎn)
2.1 懸浮法PVC聚合釜的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)
典型懸浮法PVC聚合釜的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。
表1 典型懸浮法PVC聚合釜的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)
項(xiàng)目 德許爾斯 美國西方化學(xué) 日本信越 中國塘沽
容積/m3 200 135 127 108
內(nèi)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(shù)量 4組平板 1組套管式 1組平板 6組排管式
密封型式 機(jī)械密封 機(jī)械密封 機(jī)械密封 機(jī)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(xiàng)目 法國EVC 韓國LG 中國無錫 中國西安
容積/m3 105 70 70 30
內(nèi)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(shù)量 2組平板 2組平板 4組套管式 4組套管式
密封型式 機(jī)械密封 機(jī)械密封 機(jī)械密封 機(jī)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(jié)構(gòu)發(fā)展特點(diǎn)
2.2.1 大型化
隨著PVC生產(chǎn)裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大型聚合釜已在國內(nèi)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(chǎn)品質(zhì)量和均一性提高；(2)裝置的占地面積減少；(3)裝置建設(shè)投資降低；(4)裝置生產(chǎn)管理費(fèi)用和維修費(fèi)用降低。
因此，在國內(nèi)外新建或擴(kuò)建的單條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力在5萬t/a以上的PVC生產(chǎn)裝置中，大多采用了70-200m3的聚合釜。
2.2.2 高生產(chǎn)強(qiáng)度
生產(chǎn)強(qiáng)度是指聚合釜每立方米容積每年的生產(chǎn)量。聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度取決于2個方面的因素，一是聚合釜設(shè)計(jì)的傳熱能力，二是化工工藝設(shè)計(jì)的聚合反應(yīng)時間和生產(chǎn)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(shù)的傳熱結(jié)構(gòu)、適宜的冷卻水流速和回流冷凝器等。
縮短聚合生產(chǎn)周期通常的工藝措施有加冷熱水技術(shù)；防黏釜技術(shù)；采用復(fù)合引發(fā)劑，降低熱負(fù)荷分布指數(shù)；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(yīng)的化工工藝措施相結(jié)合，保證了聚合釜的高生產(chǎn)強(qiáng)度。
近幾年，我國的一些樹脂生產(chǎn)廠采取了許多工藝措施，使得在用的聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度大幅度提高，有的國產(chǎn)聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度已經(jīng)超過了350t/(m3?a)，甚至可達(dá)到400t/(m3?a)以上，這一指標(biāo)為目前國際的水平。
2.2.3 使用的安全可靠性大大加強(qiáng)
聚合釜大型化和生產(chǎn)強(qiáng)度強(qiáng)化以后，每釜投入單體量達(dá)數(shù)十t，乃至上百t，如果產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)瑕疵或設(shè)備發(fā)生故障，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的事故后果。所以對聚合釜的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量提出了更高的要求。
在攪拌冷模試驗(yàn)技術(shù)放大的基礎(chǔ)上，進(jìn)行聚合釜攪拌器的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對樹脂質(zhì)量和傳熱效果提供了可靠保證，聚合釜攪拌轉(zhuǎn)速可調(diào)，更適應(yīng)不同型號樹脂的生產(chǎn)。
聚合釜的安全泄放裝置采用安全閥與爆破膜的組合結(jié)構(gòu)，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(jī)械密封，國內(nèi)配套的機(jī)械密封使用壽命有的已經(jīng)達(dá)到了16000h，泄漏量指標(biāo)降到5mL/h以下。
聚合釜運(yùn)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(yùn)行。
