30立方米聚合釜的设计Word格式文档下载.docx
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关键词:
聚氯乙烯,设计,计算
Abstract
ThispaperdescribesthebroadprospectsfordevelopmentofPVC,theproductionofPVCpolymerizationreactoristhemostimportantequipment.Alsoabriefhomeandabroadpolymerizationreactordesignandtechnologicaldevelopmentandmanufacturer.Heattransferfromthematerial,heattransferarea,mixerdesign,thecondenserandthereactorvesseltopwallofpolishedseveralaspectsofthepolymerizationreactorstructureonthecapacityof.Alsointroducedthereactorbodyandthejacketofthetechnicalcharacteristics,Andinstallation,commissioning,operation,jobdemands.Alsopointedoutthatthedevicecharacteristicsandproblemsandsuggestimprovements.Thenthedetailedprocesscalculationandstrengthcalculation,SizeandcomponentsinvariouslocationsandthenselectOK.
KeyWords:
PVC;
Design;
Calculate
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。
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70m3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。
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3000t/a工业装置,顺利投产,并扩产到6000t/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13.5m3聚合釜6台,设计规模为6000t/a。
国内PVC聚合釜技术发展历程大致可分为以下4个阶段:
(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13.5m3聚合釜。
13.5m3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4~6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13.5m3聚合釜全部下马。
(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33m3聚合釜完成设计,1977年在原锦西化工机械厂批量制造10台33m3聚合釜,在原北京化工二厂安装投入生产运行,13.5m3聚合釜和30m3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30m3聚合釜生产。
这个时期,30m3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Ⅳ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30m3聚合釜进行生产。
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80m3聚合釜,由原锦西化工机械厂制造,在天津化工厂试车成功。
80m3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。
(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70m3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127m3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105m3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108m3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135m3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120m3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。
(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70m3聚合釜装置生产技术,青岛海晶化工集团有限公司45m3聚合釜生产技术和天津大沽化工厂30m3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135m3聚合釜,形成中国石化齐鲁股份公司37万t/aPVC引进项目50%的生产能力。
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,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。
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4m3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10~50m3,70年代则大型化到40~70m3,80年代,60~80m3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100m3以上聚合釜,甚至200m3聚合釜,进行集约化生产。
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105m3和120m3聚合釜技术,日本信越的108m3和127m3聚合釜技术,西方化学公司的135m3聚合釜技术等。
日本信越采用130m3聚合釜用于生产,日本三井东亚在输出的技术中采用了80m3聚合釜。
德国休尔斯(hü
ls)公司在1974年就研制了200m3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8h,高效154m3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150m3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3.5h,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1~2μm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。
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
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30m3到135m3,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45m3和70m3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。
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
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