30立方米聚合釜的设计毕业设计说明书.doc

吉林化工学院本科毕业设计说明书毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。作者签名： 日 期： 摘 要本文首先介绍了聚氯乙烯（PVC）的广阔发展前景，而聚合釜是生产PVC的最重要设备。又简单介绍了国内外聚合釜设计技术的发展历程及制造厂家。从材质的传热性能、传热面积、搅拌器的设计、釜顶冷凝器及釜壁抛光几个方面阐述了聚合釜结构对生产能力的影响。又介绍了釜体和夹套的技术特性，以及安装、试车、操作、岗位要求。同时指出设备特点及存在的问题并提出改进意见。然后是详细的工艺计算和强度计算，进而各个位置尺寸和部件进行选择确定。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。关键词：聚氯乙烯，设计，计算AbstractThis paper describes the broad prospects for development of PVC,the production of PVC polymerization reactor is the most important equipment. Also a brief home and abroad polymerization reactor design and technological development and manufacturer. Heat transfer from the material, heat transfer area, mixer design, the condenser and the reactor vessel top wall of polished several aspects of the polymerization reactor structure on the capacity of. Also introduced the reactor body and the jacket of the technical characteristics, And installation, commissioning, operation, job demands. Also pointed out that the device characteristics and problems and suggest improvements. Then the detailed process calculation and strength calculation, Size and components in various locations and then select OK.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。Key Words：PVC；Design；Calculate55吉林化工学院本科毕业设计说明书目 录摘 要I彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。AbstractII謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。第1章 设计说明书1厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.1概述1茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.1.1国内外聚合釜技术的发展历程1鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.1.2我国制造聚合釜的厂家4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1.2聚合釜结构对生产能力的影响5預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.2.1材质的传热性能5渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.2.2传热面积6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.2.3搅拌的设计6擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。1.2.4釜顶冷凝器8贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。1.2.5釜壁抛光8坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。1.3设备的技术特性8蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。1.3.1釜体的试验、检验要求9買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。1.3.2 夹套的试验，检验的要求9綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。1.4安装、试车、操作及岗位要求9驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。1.4.1 安装9猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。1.4.2试车要求10锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。1.4.3设备的操作要求10構氽頑黉碩饨荠龈话骛。1.4.4岗位安全要求10輒峄陽檉簖疖網儂號泶。1.5设备特点及存在的问题和改进的意见11尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。1.5.1设备特点11识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。1.5.2设备的特点11凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。1.5.3 改进的意见11恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。1.6维修注意事项11鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。1.6.1 检修周期11硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。1.6.2 检修内容11阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。第2章 工艺计算12氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。2.1原始数据12釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。2.2 物料衡算13怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。2.3釜体工艺尺寸的确定14谚辞調担鈧谄动禪泻類。2.3.1釜体内直径、高度的确定15嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。2.3.2封头的选择15熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。2.3.3 夹套的选择15鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。2.4热量衡算17纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。2.4.1热水量的计算 18颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。2.4.2 冷却水用量（聚合时间为11小时）20濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。2.4.3 所需传热面积21銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。2.5釜体内冷管的计算21挤貼綬电麥结鈺贖哓类。2.6实际传热面积及校核22赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。2.7搅拌器设计22塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。2.7.1桨叶的形式，安装方式、尺寸22裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。2.7.2搅拌转速的确定及功率的计算24仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。2.7.3 电机、减速机的选择26绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。2.8安全阀的选择27骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。2.8.1 安全阀的工作原理及工作过程27瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。2.8.2 液化气体容器的安全泄放量27鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。2.8.3 安全阀排放能力的计算28栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。2.8.4 安全阀的规格尺寸（P10-9）28辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。2.9工艺接管的计算及选择29峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。2.9.1 进、出料管径和长度29詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。2.9.2夹套进、入口管管径及长度30则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。2.9.3温度计接管等列表30胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。2.9.4放料阀31鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。2.9.5 接管法兰的选择、法兰盖的选择31稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。第3章 强度计算32陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。3.1设釜体、夹套的计32沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。3.1.1选材32钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。3.1.2釜体，封头的计算及校核33懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。3.1.3 夹套壁厚设计35謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。3.1.4 夹套封闭结构设计36呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。3.1.5 夹套螺旋导流板的间距确定37莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。3.2釜体及夹套的开孔补强38麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。3.2.1 釜体的开孔补强38納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。3.2.2 夹套的开孔补强39風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。3.3内冷管外压稳定性校核40灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。3.4支承结构设计计算41铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。3.4.1支承结构形式41攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。3.4.2载荷计算41趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。3.5搅拌轴的设计42夹覡闾辁駁档驀迁锬減。3.5.1轴的最小直径42视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。3.5.2轴结构的确定43偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。3.5.3 轴的刚度校核44緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。3.5.4 轴的临界转数的计算44騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。3.6轴承的选择及寿命计算46疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。3.6.1 轴的轴向力46镞锊过润启婭澗骆讕瀘。3.6.2 轴承的选择47榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。3.7人孔的选择49邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。3.8轴底轴承的选择及支架的设计49嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。3.9减速机机座选择50该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。参 考 文 献51劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。致 谢52臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。第1章 设计说明书1.1概述聚氯乙烯(PVC)具有良好的电性能和阻燃性能，机械强度高，耐腐蚀，建筑、运输、 包装、电子电器和室内装饰材料诸方面均占有巨大的市场：加之PVC生产中资源消耗少、能耗低、原料易得，在通用塑料中成为性能较好、生产成本最低的产品品种，具有较广阔的发展前景。鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。聚合釜是PVC聚合生产过程中最关键的设备。当PVC生产装置能力超过2万t/a时,小型釜的配置便明显地不经济。聚合釜的大型化是生产规模扩大和生产全部自动化的需要,但具体采用多大容积的聚合釜,还受到配套的工艺技术、电器和自控仪表等技术水平的限制,以及设备制造、设备运输条件和土建投资的制约。采用大型聚合釜生产装置成为近年来我国PVC行业的一个发展趋势,2003年各个PVC厂纷纷扩产,采用乙烯法扩产的生产规模达20万40万t/a一条生产线,电石法扩产的生产企业普遍采用10万t/a一条生产线。各个PVC生产企业为了提高竞争能力,积极采用70 m3以上的大型聚合釜,不断地追求企业的规模化,提高单釜的生产强度,减少能耗,从而最大限度地降低建设投资和单位产品的生产成本,以获得最大的经济效益。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。1.1.1国内外聚合釜技术的发展历程1.国内PVC聚合釜技术的发展历程我国PVC工业起步于1958年,首先在原锦西化工厂建成3 000 t/a工业装置,顺利投产,并扩产到6000 t/a,完成了定型设计。随后原北京化工二厂、上海天原化工厂、天津化工厂等7套装置建成投产,奠定了中国PVC工业的基础。其中原北京化工二厂采用13.5 m3聚合釜6台,设计规模为6000 t/a。国内PVC聚合釜技术发展历程大致可分为以下4个阶段:隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。(1)起步阶段20世纪60年代初期至70年代,我国聚氯乙烯工业处于起步阶段,国内PVC生产企业基本上都采用小型搪瓷聚合釜和13.5 m3聚合釜。13.5 m3聚合釜来源于西德公司,聚合釜材质有全不锈钢和碳钢复合不锈钢两种,属长径比较大的瘦长釜型,安装有46层搅拌桨叶,桨叶型式有推进式和平板斜桨式两种。由于生产强度小,生产效率低,目前这种聚合釜在国内PVC生产中已基本被淘汰,只有少数几个厂仍在使用,1988年原北京化工二厂就将两期建设的共计9台13.5 m3聚合釜全部下马。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。(2)发展阶段从20世纪70年代中期开始,国内聚氯乙烯工业进入了发展阶段,聚合釜技术也得到了迅速的发展。1974年国内33 m3聚合釜完成设计,1977年在原锦西化工机械厂批量制造10台33 m3聚合釜,在原北京化工二厂安装投入生产运行,13.5 m3聚合釜和30 m3聚合釜成为生产的主要釜型,也有少部分PVC生产企业采用仿朝鲜30 m3聚合釜生产。这个时期,30 m3聚合釜代表中国PVC生产装置整体技术的水平。20世纪80年代初,浙江大学和北京化工大学等单位开始了关于搅拌型式的研究,通过冷模试验的模拟,调整搅拌桨叶的型式,使得釜内循环次数和剪切能力更适合聚合反应,得到了较好的树脂颗粒形态,同时也降低了分散剂的用量。近十年来,通过不断地改进和吸收国外的先进技术,30m3聚合釜已经从开始时的夹套式换热和平板桨型搅拌发展到了目前半管式夹套和三叶后掠式搅拌型式的型釜,改进了釜上的喷淋装置、涂釜装置,釜底部出料阀也得到了很好的国产配套,聚合釜的性能有了较大提高。目前,基于一些原因的考虑,仍有部分PVC生产企业在新建或扩建中还采用30 m3聚合釜进行生产。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。在这里还应该提出的是20世纪80年代初,我国组织了对大型釜的技术攻关,自行设计了1台80 m3聚合釜,由原锦西化工机械厂制造,在天津化工厂试车成功。80 m3聚合釜除使用夹套和内冷管传热外,还设计了釜顶冷凝器,但由于和聚合釜相关的一些工艺技术没有得到解决,不能长周期稳定运行,这种聚合釜在国内没能得到进一步推广。惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。(3)引进阶段20世纪80年代初期,我国实行改革开放的政策,使中国PVC企业与世界同行交流成为可能,国内PVC行业开始引进国外先进技术。从国外引进技术,这对于一个自主开发能力不足的发展中国家来说是必要的,可以在一个较短的时间内达到高起点、大规模、低成本的发展生产目的。20世纪80年代,原北京化工二厂、锦西化工厂和福州市第二化工厂同时引进美国古德里奇公司的70 m3聚合釜装置生产技术,原齐鲁石化氯碱厂和原上海氯碱化工厂同时引进日本信越127 m3聚合釜装置生产技术,揭开了国内PVC行业的新篇章。20世纪90年代,北京化二股份有限公司和锦化化工(集团)有限责任公司又同时引进了欧洲EVC公司的105 m3聚合釜装置生产技术;天津大沽化工厂引进了日本信越公司的108 m3聚合釜装置生产技术;中国石化齐鲁股份公司引进了西方化学公司的135 m3聚合釜生产工艺技术,于2004年9月投产。目前,沧州化工实业集团有限公司引进了欧洲EVC公司的120 m3聚合釜生产工艺技术,预计将于2005年6月试车。这些引进技术把我国PVC聚合生产技术提高到一个新的水平。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。(4)国产化阶段进入20世纪90年代,经过国内PVC行业工程技术人员的不懈努力,通过消化引进装置的工艺技术,开发出了国产化的大型聚合釜和生产工艺,并日趋完美,无论是技术水平,还是装置投资,与国外相比,都具备了很强的竞争实力。以北京化二股份有限公司和锦化化工(集团)有限责任公司为代表的70 m3聚合釜装置生产技术,青岛海晶化工集团有限公司45 m3聚合釜生产技术和天津大沽化工厂30 m3聚合釜生产技术在中国的土地上遍地开花,得到了广泛的推广应用。目前,锦西化工机械(集团)有限责任公司按图纸制造出了3台135 m3聚合釜,形成中国石化齐鲁股份公司37万t/a PVC引进项目50%的生产能力。70 m3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,既符合聚合生产大型化的要求,又有较好的综合经济效益,目前是国内绝大多数PVC生产企业新建或扩产的首选釜型。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。2.国外聚合釜技术的发展历程1926年美国古德里奇(B.F.G)公司开发了PVC生产工艺技术,1940年创建悬浮聚合工艺,开始了工业化生产,当时使用的是4 m3聚合釜。随着PVC生产技术的提高,聚合釜从较小的釜型向大型化方向发展,20世纪60年代聚合釜容积基本在1050 m3,70年代则大型化到4070 m3,80年代,6080 m3聚合釜成了主流设备,进入90年代以后,国外大公司开始使用100 m3以上聚合釜,甚至200 m3聚合釜,进行集约化生产。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。近几十年来,国外PVC工业稳步发展,生产规模逐渐扩大,已有20万45万t/a的PVC生产装置建成投产。目前,我国已经引进的国外比较先进的聚合釜技术有美国古德里奇(B.F.G)公司的70m3聚合釜技术,欧洲EVC公司的105 m3和120 m3聚合釜技术,日本信越的108 m3和127 m3聚合釜技术,西方化学公司的135 m3聚合釜技术等。日本信越采用130 m3聚合釜用于生产,日本三井东亚在输出的技术中采用了80 m3聚合釜。德国休尔斯(hls)公司在1974年就研制了200 m3聚合釜,先后在德国和俄罗斯伊尔库斯克建厂。但是人们逐渐认识到聚合釜也不是越大越好,一味追求聚合釜大型化在技术经济上并非合理,大型化并不等于高效率和高经济效益化,这是一个技术经济的综合效果问题。在20世纪80年代开发大型反应釜的同时,开发重点转移到提高设备单位容积产量以及自动化上。1982年,日本神钢盘铁克公司开发成功了154m3内夹套式聚合釜(结构见图1-1),减少了聚合釜内壁的钢板厚度,提高了传热系数,聚合周期8 h,高效154 m3氯乙烯聚合釜于1990年荣获日本化学工学会技术奖,成为那个时期的代表作。近年来,德国Vinnolit公司开发出传热效果更好的150 m3半管内夹套式聚合釜(结构见图1-2),最大程度地增加了传热面积,改变了原有的传热效果,提高了传热系数,聚合反应时间可以降到3.5 h,生产强度可达到600t/(m3年),代表了当今世界PVC行业的顶尖先进技术水平。比利时索尔维公司开发的大型聚合釜对釜内表面进行处理,形成约12m防黏层,这种防黏层具有很强的耐磨性和防黏性,且不影响传热性能,改变了每批次都要涂壁的传统技术,形成了独特的聚合釜防黏技术。因此,在PVC聚合生产中采用大型釜成为一种趋势,标志着世界PVC生产技术达到了一个新的水平。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。图1-1日本神钢公司154m3聚合釜内夹套结构 图1-2德国Vinnolit公司150m3半管内夹套结构绅薮疮颧訝标販繯轅赛。1.1.2我国制造聚合釜的厂家我国能够制造压力容器的厂家众多,可以制造聚合釜的厂家也不少,但能够制造大型聚合釜的厂家寥寥无几。锦西化工机械(集团)有限责任公司和吉林化工机械(集团)有限责任公司是我国大型化工装备的制造基地,多年来为PVC行业制造出数百台反应釜,为行业作出了贡献。锦西化工机械(集团)有限责任公司经过多年的技术积累和不断的技术进步,研制出了LF系列聚合釜,釜容积从30 m3到135 m3,形成了自己的产品风格。吉林化工机械(集团)有限责任公司也与PVC企业联合先后开发了45 m3和70 m3聚合釜,形成了独特的制造工艺。国产化聚合釜已基本可以满足国内PVC装置向大型化发展的需要。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。1.2聚合釜结构对生产能力的影响PVC企业的规模化,生产装置的大型化和单条生产线的生产能力的提高已经成为企业竞争的硬件条件,单条生产线的大型化对于釜的大型化提出了更高的要求,一般使用生产强度来表征聚合釜生产能力,生产强度是一年或一个月内单位体积的聚合釜可以生产出的树脂量。当然,生产强度涉及到聚合釜制造技术、聚合工艺技术水平、过程控制、公用工程条件、生产管理水平和设备的运行可靠程度等因素,它是一个综合指标。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。1.2.1材质的传热性能一般来说,生产PVC树脂对釜材质的要求主要是传热性能好,这样有利于缩短聚合反应时间和减轻黏釜,并保证聚合反应时无铁离子混入。由于PVC树脂聚合是一个放热反应,所以聚合釜釜体材质的传热性能对提高聚合生产能力、减少黏结物的产生、保证PVC树脂的质量就有着鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。重要的影响。目前,聚合釜通常采用的材料有碳钢搪玻璃、全不锈钢和复合不锈钢板。20世纪60年代末到70年代初,世界上一度向着搪瓷(搪玻璃)釜方向发展,搪瓷釜釜壁光滑,能减轻黏结和方便冲洗清理,抗腐蚀性好。但随着聚合釜的大型化,对搪瓷釜来说,从设计到制造都增加了难度,目前聚合釜几乎全部采用复合钢板或全不锈钢板,从传热性能上比较,在无黏壁物存在情况下,复合钢板要比搪玻璃和全不锈钢好得多,依生产实际测定,搪瓷釜传热系数一般不超过400 W/(m2K),全不锈钢釜传热系数达600W/(m2K),复合不锈钢釜传热系数可达700 W/(m2K)。大型聚合釜欲求高的传热系数,多采用复合不锈钢板,即釜内壁是在压力容器用的碳素钢或低合金钢板上复合一层23 mm厚的不锈钢板。例如,30 m3夹套聚合釜使用3 mm不锈钢和29 mm碳钢复合而成;70 m3半管夹套聚合釜采用(3+28) mm复合钢板。日本神钢公司制造的70 m3聚合釜其夹套传热系数经北京化二股份有限公司实测值为2 684 kJ/(hK)。复合钢板的优越性是材料传热性能好、材料价格低、制造工艺简单,釜的容积向大型化发展不受制造工艺条件的限制,使用寿命长,有利于聚合釜向大型化发展。撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。聚合釜的制造厂也为釜的材质作了很多的改进,为了减薄复合钢板的厚度,采用高强度钢做基材,使用半管夹套加强釜壁,减少钢板的厚度;在夹套方面,为了防止生锈或形成污垢影响传热,在夹套循环水一面进行了表面处理或采用三层复合钢板。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。1.2.2传热面积传热速率与传热面积成正比,从传热角度考虑,希望聚合釜有较大的传热面积,所以聚合釜的设计制造中要尽量增大聚合釜的传热面积。聚合釜的夹套传热面积与釜的结构有关,聚合釜的长径比越大,其表面积也就越大,当聚合釜的大小和长径比确定之后,聚合釜表面积也就确定下来。随着技术进步,可以通过其他方法将反应热导出,通过在釜内增设内冷挡板的方法增大传热面积是有限的;另一方面,聚合釜的比传热面积随容积的增大而减小,当聚合釜容积增加到70 m3以上时,单靠夹套和内冷(管)传热已不够,需要增设釜顶冷凝器,增加传热。釜顶冷凝器技术的应用,使得聚合釜从瘦长形向矮胖形发展成为了可能,下面收集了国内有代表性的釜型的参数,见表1-1。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。表1-1不同体积聚合釜的换热情况从表1可以看出,聚合釜的容积加大,聚合釜的比传热面积将减少,13.5 m3釜和30 m3釜的比传热面积可以达到2.59和2.25 m2/m3,而70 m3釜已经降到了1.26 m2/m3,超过100 m3釜如果不设釜顶冷凝器,比传热面积将小于1 m2/m3,聚合反应热量无法正常移出,所以必须增设釜顶冷凝器。然而,70 m3聚合釜换热面积基本可以满足反应热的移出,可以不设釜顶冷凝器,减少了操作的复杂性。所以,70 m3聚合釜的在经济上、操作上、运输上都有很强的竞争能力。天津大沽LG化学有限公司70 m3釜设有釜顶冷凝器,增大了换热能力,提高了釜生产强度。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。1.2.3搅拌的设计在聚合反应中,搅拌对物料起着混合和分散的作用,直接关系到产品颗粒形态、产品的质量、分散剂单耗、传热和经济效益。搅拌器性能和效果的体现,主要决定于搅拌转速、几何尺寸和形状;同时又受到釜的几何形状与釜内挡板的影响,所以搅拌器的设计是一个复杂的课题。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。搅拌的设计是多样化的,搅拌器的结构以及釜内结构所形成的搅拌流场是决定PVC性能的主要因素。搅拌流场由循环流量和剪切强度构成。循环流量可以用轴向循环次数和径向循环次数来表征。循环流量的大小对传热和浆料的均匀混合起着至关重要的作用;剪切强度主要由搅拌器和釜内挡板的相互作用提供,为颗粒之间的传质和反应颗粒的破碎提供能量。釜内挡板起到了破坏和改变流场状况的作用,强化剪切强度并提高流场的剪切性能。国内目前主要的聚合釜搅拌型式见表1-2。缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。表1-2国内聚合釜搅拌型式搅拌桨叶型式与釜型紧密相关,不同釜型所采取的搅拌桨叶型式与层数也不同。按桨叶的型式划分有多种搅拌型式,现在使用的聚合釜主要由三叶后掠式和平板桨式等构成。30 m3聚合釜最初的设计为六层斜桨螺旋桨,四组八根内冷管(106 ),经过不断的改进,搅拌桨的型式各厂有所不同,现在制造的四型釜采用三叶后掠式搅拌桨。骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。70 m3聚合釜搅拌器采用二层三叶后掠式,此种搅拌器的传质、循环和剪切性能均比较适中,所配置的套管式内冷管兼有挡板作用,更增加了流场的剪切性能。127 m3聚合釜采用三层二叶后平桨式,带釜顶冷凝器,釜中设有一块狭长挡板,以满足搅拌混合要求。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。按搅拌的安装位置划分有顶伸式和底伸式搅拌两种, 13.5 m3釜和30 m3釜的搅拌采用顶伸式搅拌,釜底部安装有固定轴的支架,由于轴较长易弯曲,尤其是瘦长釜型的搅拌轴更需要经常维修。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。70 m3聚合釜采用底伸式二层后掠式搅拌器,由于搅拌是底伸式,可以杜绝顶伸式长轴下部固定轴瓦产生塑化皮而影响产品质量的弊病。这种搅拌器增加了轴向推动力,可使聚合体系轴向混合均匀,有利于改善树脂的粒径分布和釜内的温度分布,提高釜的传热效率和产品的内在质量。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。搅拌器轴的密封采用双端面机械密封,在机械密封的上端面和釜之间装有节流套筒,具有一定流速的软水从节流套筒的间隙中进入釜内,起到保护机械密封的作用,同时也起到向釜内注水的作用。逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。为了提高聚合釜搅拌的效果,釜内一般设有挡板,挡板型式有管型、平板型等。聚合釜内设置挡板可以提高对于悬浮液滴的剪切力,达到分散、循环协同效果,满足聚合反应的需要。在大型聚合釜中挡板不仅仅作为搅拌的辅助部件,同时又是传导聚合热的重要构件。幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。搅拌桨的型式不同,其对反应液滴的剪切作用亦不同,分散剂的品种和使用量必须与搅拌型式匹配一致,才能生产出优质的产品。一般情况下,剪切力越强,所使用的分散剂就相对减少,70 m3聚合釜比其他聚合釜的搅拌剪切强度偏弱,所以使用的分散剂量就相对多一点,但反应体系相对平稳,反应体系的适应性较强,出现粗料的可能性很小,所以稍微多使用一些分散剂也是值得的。誦终决懷区馱倆侧澩赜。1.2.4釜顶冷凝器由于大型聚合釜夹套比传热面积减少,故在70m3以上大型聚合釜上安装釜顶冷凝器已经比较普遍,聚合反应热使一部分VCM在釜内汽化,气相VCM进入釜顶冷凝器内被冷却成液态后返回釜内聚合,采用釜顶冷凝的方法容易将蒸发潜热带出,可以起到增加换热面积、缩短聚合周期、提高产品产量的作用,对大型釜的配套是行之有效的。使用釜顶冷凝器后,由于单体在釜内不断地汽化和液化,会导致最终产品颗粒不均匀,影响树脂的质量。在70m3聚合釜上是否可以安装釜顶冷凝器,以达到好的效果,我们也进行了一些研究工作,但还需要和聚合釜制造厂和国内同行进一步探讨。医涤侣綃噲睞齒办銩凛。1.2.5釜壁抛光聚合物料的粘结,对釜壁的传热性能影响非常严重,这就要求复合钢板釜和全不锈钢釜的内表面要进行抛光处理。抛光分为机械抛光技术和电抛光技术。机械抛光是用布轮与不同粒径的细砂进行抛光,除去表面的凸出部分,得到光滑的表面;电抛光又称电解研磨,是用与电镀相反的方法,在电解液中使粗糙的表面得以清除,得到平滑表面的电化学方法。国内第一批33 m3聚合釜就是用机械抛光技术制造完成的。机械抛光技术劳动强度大、效率低,目前大型聚合釜的制造基本上采用电抛光技术,釜内壁粗糙度能达到Ra=0.010.32m的镜面光滑度,相当于搪玻璃的光滑度。舻当为遙头韪鳍哕晕糞。对于电抛光技术,国内外聚合釜生产厂家都列为技术竞争和保密内容1.3设备的技术特性序号名 称指 标釜 内夹 套1设计压力 MPa1.40.42设计温度 1401403物料VC等水等4公称容积 m3 30（实容34）5夹套传热面积 m2 486内冷管传热面积207搅拌转速 rad/s 134.5 8电机功率 KW 55 1.3.1釜体的试验、检验要求（1）釜体以1.75Mpa水压强度检验，同时对内冷管的外压稳定性进行检验。（2）上下夹套分别以0.5Mpa水压进行强度检验。1.3.2 夹套的试验，检验的要求（1） 在对夹套进行水压试验时，釜体应注满水，以防失稳。（2） 因0Cr18Ni9Ti接触氯离之时，以产生晶间腐蚀，故应控制实验用水中氯离子得含量，一般要求其含量低于25ppm.鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。1.4安装、试车、操作及岗位要求1.4.1 安装(1)聚合釜的安装应符合图纸的要求。(2)安全阀、减速机、机械密封、放料阀在出厂时应试验合格,若保管运输复合要求,可不用拆开冲洗，(3)釜体竖立后，应防止夹套被压扁(4)釜体安装时，以釜顶机架支撑面为基准找好机械密封支撑面的水平度允许差0.08/1000,支柱下接盘上有预留螺钉调节找正楔垫，然后固定好地脚螺栓筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。(5)安装好机械密封、机架、减速机、电机后，进行盘车检查上轴接盘的摆动情况，摆动量不应大于0.5mm,再安装中轴、下轴时应检查摆动量不得大于1mm .韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊。(6)以下轴为基准找正（同心水平）底部轴承架，并焊接三个支腿，焊后焊缝修磨光滑(7)安装时，抛光零件表面应严格加以保护(8)桨叶的安装必须对称，螺栓必须紧固，桨叶的位置使用厂家可以自行调整(9)釜上的所有接管均由现场安装、配管1.4.2试车要求反应釜安装合格后，可先用水进行试运转，检查其振动情况，从而保证设备的安全运行切勿在设备内午睡的情况下进行运转试验，以防止由于转轴受力不均而产生弯曲变形。涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟。由于搅拌轴的振动对机械密封性能有较大的影响，因此搅拌轴运转时不能有杂音，为改善工业的卫生条件，按国家标准，中噪音不得超过85分贝。钿蘇饌華檻杩鐵样说泻。低轴承的轴承，轴经试运转后，不得有明显划痕，接触地面应均匀。1.4.3设备的操作要求1）检查电机、搅拌器、机械密封、温度计、压力表及其它仪表、仪表必须正常、安全、 可靠、好使。戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。2）检查管线上的全部阀门要处于常开或关闭状态。3）检查设备内无维修人员，无其他杂物并冲洗干净。4）设备经检验后，如需按规定进行系统试压，并调整安全阀定压，且做好记录。5）每次检查和清釜后，必须用氮气彻底置换方可入料。1.4.4岗位安全要求（） 严格遵守车间安全技术规程和操作法的各项规定，操作人员必须经过三级安全教育 考核合格。（） 严禁在任何违反设备操作法的范围内进行超压操作。（） 设备带压严禁拆装及调整零部件。（） 转动条件下在运转情况下，严禁检修。（） 设备在运转过程中，必须按操作法规定时间严格记录和巡回检查。（） 凡人员进入设备，必须进行VC和含氧量分析，合格后方可进入。（） 清釜操作应严格按清釜操作法规定的安全技术内容执行。（） 严禁在厂房内用铁器敲打和穿钉子鞋及携带引火物进入岗位。（） 3m以上高度作业必须系好安全带。（10） 事故性大量排放VC时，必须有人看好道路，并消除火源。（11） 各公用系统总阀不经调度、工段长许可，不能私自开关。（12） 紧急情况需要紧急处理时，须先行处理，事后向工段长详细报告原因及处理的结果。（13） 严禁将过氧化物引发剂予碱类、或和其他氧化剂混放在一起，引发剂操作现场不应许超过十分钟，用后立即将盛装物送回库内。購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳。（14） 规定的操作，必须经技术人员或车间调度，车间主任批准后执行。1.5设备特点及存在的问题和改进的意见1.5.1设备特点体积较大，设备表面接管较多，工作压力较大，且介质是有毒的，密封要求严格，适用的温度、压力的范围都很大，适应性较强，操作弹性较大。嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪。1.5.2设备的特点（） 粘釜：它对传热系数和产品质量的影响相当严重，它是聚乙烯生产的难题。（） 非连续性生产：它大大降低了生产率。1.5.3 改进的意见对于粘釜的问题,搪瓷玻璃副具有较大的优越性，不出在粘釜的问题，这种釜的制造维修困难，在国内采用还不成熟。所以在加工条件允许的条件下，应使釜壁尽量光滑。虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸。1.6维修注意事项1.6.1 检修周期检修类别大修中修建修周期1.6.2 检修内容1中修（） 检查修理设备支撑结构，更换密封垫圈。（） 检查、补充、紧固各部分的螺栓。（） 安全阀检修、定压。（） 清理釜壁、检查釜壁的腐蚀情况、测量壁厚。（） 做气密性试验或规定作水压试验。2 大修大修除包括中修内容外，其内容如下：(1) 全部拆除、检查、修理或更换搅拌器、传动装置、机械密封等零部件。(2) 设备的整体清理、检查、测量壁厚。(3) 检查釜基础又无裂痕，下沉。(4) 找正釜体垂直角度、紧固地角螺栓。(5) 定期进行设备除锈、刷漆、保修。 第2章 工艺计算2.1原始数据1.1 产品型号： SG-4型紧密型树脂與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢。1.2 反应压力： 0.75Mpa1.3 反应温度： 510.51.4 设计压力： 1.4Mpa1.5 水油比： 1.211.6 引发剂用量： 0.12%1.7 分散剂用量： 0.12%1.8 聚合时间： 11h1.9 辅助时间： 3h1.10 全年工作时间： 300天1.11 单位VC纯度： 99.9%1.12 聚合率： 90%1.13 收率： 98%1.14 釜的装料的系数： =0.91.15 热负荷系数： R=21.16 热水进口温度： 90热水的出口温度： 801.17 进料温度： 201.18 冷却水进口温度 28冷却水出口温度 321.19 聚合热 1537.2KJ/Kg結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴。1.20 水垢及釜物厚度 vc=0.1 水=0.3 餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃。1.21 PVC平均粒度 0.21.22 搅拌热 Q搅=20N搅拌热爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑。 N搅拌轴=N搅拌功率1.23 粘度 按具体计算条件而定锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝。1.24 传热系数 K夹=2100KJ/.h 曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤。K管=2940KJ/h,1.25 加热时间 1小时1.26 安全阀开启压力 1.25MPa 1.27 夹套压力 0.4MPa1.28 放料时间 半小时1.29 加料时间 20分钟 已知参数：悬浮夜重度： 冷搅（20） r=956kg/ =0.729cp(0.729*Pa.s) 51转化率80% r=1088 kg/ =0.507cp 51转化率90% r=1113 kg/ =0.468cp 51PV比热 c=1596KJ/kg. r=849 kg/ PVC r=1400 kg/2.2 物料衡算以一釜的全年产量为基准：20进料时：设加入VC单体量为X则水量为1.2X引发剂为0.12X，分散剂为0.12X，有效容积Vg=30m3冷搅时20，悬浮液比重为956kg/(已知)所以 X+1.2X+0.12X+0.12%X=Vg r所以VC单体重量为: Mvc=13.02t加入水量为: MH2O=1.2X=1.213.02=15.63t分散剂、引发剂量为:0.12X=0.1213.02=0.016t=16Kg 纯VC量为： M纯vc=Mvc 纯=13.0299.9=13.00聚合量为： M聚=M纯vc 聚=13.0290=11.7t得到的PVC量为： M=M聚 收=11.798=11.47t一年单釜共反应的次数： 所以单釜年产量 =一次聚合量 反应次数 = 11.47480 = 5505.6t反应所得数据列入下表：表 2-1VC量 t13.02 纯VC量 t 13.00纯水量 t15.63 VC聚合量 t 11.70引发剂量 t 0.016得到PVC量 t11.47发散剂量 t 0.016单釜年产量 t5505.62.3釜体工艺尺寸的确定参考化机基础P178对一般反应釜（汽液相物料）H/Di=12。因搅拌功率与搅拌器直径的五次方成正比为了降低功率消耗取Di小的情况取H/Di=1.6轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞。2.3.1釜体内直径、高度的确定参考实际Di=2600,用类比法取Dg=Di=2800,也可参照化机基础选择Di则 H=1.6Di=1.62800=4480嬷鯀賊沣謁麩溝赉涞锯。 取 H=4520 H/Di=4520/2800=1.61得： 釜体直径 Di=2800， 筒体高度 H=45202.3.2封头的选择碟形封头流型好但成型困难在设计上很少使用；锥型封头有利于排料但因其有锥形底促使液体形成停滞区，或使悬浮的固体积聚起来，产生死区；半球形封头其内壁产生的应力最小，因此它所需的壁厚最薄，节省材料，但封头深度大，制造困难；椭圆形封头与圆筒对接时受力最好，应力分布较好，因此我们选择标准的椭圆形封头。讯鎬謾蝈贺綜枢辄锁廪。1 选择标准的椭圆形封头的规格根据化工容器及设备简明设计手册P2682椭圆形封头标准（JB115482）得椭圆形封头如图21所示：兒躉讀闶軒鲧擬钇標藪。 图 2-1查化工设备机械基础第三册P232附表12有：V封=3.18， F封=8.91， h1=700, Dg=2800, h2=50所以 Vg=2V封 + V筒体=23.18+p/42.824.52=34.18m32校核已知 本釜的装料系数 f=0.9实际的装料系数 =Vg/V总=30/