CN104558310A - 一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其釜壁内侧设置有一层内衬，该内衬包括多个内衬板，多个内衬板通过连接件固定贴合于釜壁内侧，且相邻两个内衬板的边缘通过焊接密封连接。发明在制作聚合釜的内衬时，不需要拆卸聚合釜，只需要工人进入聚合釜内将各个内衬板进行安装固定即可，相比于现有技术，方案极大地简化了聚合釜的制作过程，节省了制作成和时间，因此，提高了生产效率。

Description

一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜

技术领域

本发明涉及聚丙烯酰胺生产技术领域，尤其涉及一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜。

背景技术

目前，PAM(聚丙烯酰胺)的生产一般采用聚合釜。在生产过程中，由于聚合物胶体粘在釜壁上，聚合釜内衬搪瓷容易出现起泡、剥落、胶体粘壁的问题，放料时，物料液冲击粘在釜壁上的聚合物而产生大量泡沫，最终影响产品质量，而且会降低生产效率，增加清洁成本。

解决挂壁问题的最传统技术方案主要是通过聚合釜釜壁喷漆、控制工艺参数、高压水枪清洗聚合釜釜壁以及为聚合釜加热喷涂防粘釜剂等方法的混合使用，从而减轻挂壁程度、减少清洗聚合釜的次数。聚合釜喷漆是指通过人工进入聚合釜，先使釜壁洁净，然后在聚合釜釜壁喷上一层漆或其他可防止挂壁的涂料；控制工艺参数是指通过控制生产工艺参数(如温度、压力等)，使胶体与聚合釜接触的环境不利于挂壁；高压水枪清洗聚合釜是指每生产完一釜胶体，就用高压水枪清洗釜壁，以保证下次使用聚合釜处于洁净状态；为聚合釜加热喷涂防粘釜剂是指把聚合釜加热后喷雾化防粘釜剂，以阻碍胶体对聚合釜的粘黏性。

目前，还有一种通过为聚合釜安装内衬聚四氟乙烯来解决挂壁问题的技术方案，其主要操作是把聚合釜运送到相应公司定制模具，使模具与釜壁有一定空隙，灌入软化的聚四氟乙烯，待聚四氟乙烯定型后，取下模具，聚合釜的内衬聚四氟乙烯板就安装完毕了。

以上几种技术方案不能彻底解决挂壁问题，只能减轻挂壁程度，但是问题依然存在。聚合釜喷漆方案的缺点：这种方法只能短时间有效，一个月后又会慢慢开始出现挂壁、气泡等问题；控制工艺参数方案的缺点：实际效果并不理想，作用微乎其微；高压水枪清洗聚合釜方案的缺点：此方法工作量大、成本高、效率低，短时间应急使用可行，不适合长期大规模生产；聚合釜加热喷涂防粘剂技术方案的缺点：效率低，周期性的使用才能达到目的，工作量大、生产效率低，不适合长期大规模生产。

聚合釜安装内衬聚四氟乙烯技术方案也存在缺点，其制作周期长，需要把聚合釜拆卸运送至指定地点制作，不仅工程浩大，而且成本太高。制作一个6吨规模的聚合釜的内衬聚四氟乙烯需要花费近10万元。

因此，如何提供一种便于制作的聚合釜以提高生产效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，该聚合釜便于制作且能提高生产效率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，包括釜壁，所述釜壁内侧设置有一层内衬，所述内衬包括多个内衬板，多个所述内衬板通过连接件固定贴合于所述釜壁内侧，且相邻两个所述内衬板的边缘通过焊接密封连接。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，所述釜壁与所述内衬之间设置有焊接于所述釜壁的骨架，所述骨架包括多个与各个所述内衬板的边缘对应布置的边缘固定板以及多个位于每相邻两个所述边缘固定板之间的中间固定板，多个所述内衬板通过所述连接件固定连接于所述骨架。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，所述边缘固定板和所述中间固定板均为长条形铁板，所述铁板的厚度为5～8mm。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，所述边缘固定板和所述中间固定板均设有多个螺纹孔，所述内衬板设有与所述螺纹孔一一对应的安装孔，所述内衬板通过螺栓固定连接于所述骨架。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，所述内衬板上的所述安装孔为沉孔，所述螺栓为沉头螺栓。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，所述边缘固定板上每相邻两个所述螺纹孔的间距为120mm，所述中间固定板上每相邻两个所述螺纹孔的间距为160mm。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，每相邻两个所述内衬板之间的间隙小于等于3mm。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，每相邻两个所述内衬板的边缘设有45°倒角。

优选地，在上述用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜中，所述内衬板为聚丙烯板。

本发明提供的一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其釜壁内侧设置有一层内衬，该内衬包括多个内衬板，多个内衬板通过连接件固定贴合于釜壁内侧，且相邻两个内衬板的边缘通过焊接密封连接。本发明在制作聚合釜的内衬时，不需要拆卸聚合釜，只需要工人进入聚合釜内将各个内衬板进行安装固定即可，相比于现有技术，本方案极大地简化了聚合釜的制作过程，节省了制作成本和时间，因此，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例方案中的聚合釜整体结构示意图；

图2为本发明具体实施例方案中的聚合釜的局部内衬与骨架结构示意图；

图3为本发明具体实施例方案中内衬、骨架与釜壁的连接结构截面示意图；

图1至图3中：

釜口-1、釜壁-2、釜底-3、内衬板-4、边缘固定板-5、中间固定板-6、接缝-7、沉孔-8、骨架-9、螺纹孔-10、边沿-11。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图3，图1为本发明具体实施例方案中的聚合釜整体结构示意图，图2为本发明具体实施例方案中的聚合釜的局部内衬与骨架结构示意图，图3为本发明具体实施例方案中内衬、骨架与釜壁的连接结构截面示意图。

在一种具体实施例方案中，本发明提供了一种用于生产聚丙烯酰胺(PAM)的聚合釜，包括釜壁2，釜壁2内侧设置有一层内衬，内衬包括多个内衬板4，多个内衬板4通过连接件固定贴合于釜壁2内侧，且相邻两个内衬板4的边缘通过焊接密封连接。

具体的，该聚合釜包括釜口1、釜壁2和釜底3，釜壁2内侧的内衬用于解决挂壁问题，该内衬包括多个内衬板4，本方案可以选用PP板(聚丙烯板)、PE板(聚乙烯板)、聚四氟乙烯板或不锈钢板等，这些板材表面光滑，对聚丙烯酰胺产品没有粘黏性，聚合物不会附着在这些板材上，所以会解决挂壁问题。

优选地，本方案中的内衬板4优选采用PP板。由于购买PP板成本较低，虽然低温会导致PP板变脆，但是内衬PP板是处于静止状态的，特别是在压料时胶体温度是60℃左右，此时PP板的韧性处于最好的状态，查阅PP板资料表明PP板软化温度150℃，不存在环境应力开裂等问题，所以，不管是从成本方面还是从实用性方面考虑，本方案选择PP板作为内衬板4都是最佳选择。

需要说明的是，本方案中的多个内衬板4通过连接件固定贴合于釜壁2的内侧，内衬板4可以直接与釜壁2接触，但是，当内衬板4直接固定于釜壁2上时，连接件直接作用于釜壁2，可能会伤及釜壁2，因此，可能会带来安全隐患。为了提高聚合釜的安全性能，优选地，本方案在釜壁2与内衬之间还设置有焊接于釜壁2的骨架9，骨架9与釜壁2成为一体，骨架9的作用是为了使PP板能够更好地固定于釜壁2上，固定PP板时需要钻孔或攻丝等操作，以便于安装连接件，设置有骨架9后，就避免直接在聚合釜的釜壁2上进行钻孔，保护了釜壁2。

具体的，请参照图1，骨架9包括多个与各个内衬板4的边缘对应布置的边缘固定板5以及多个位于每相邻两个边缘固定板5之间的中间固定板6，多个内衬板4通过连接件固定连接于骨架9。

具体的，边缘固定板5和中间固定板6可采用多种材质或形式的板材来制作而成，例如钢板、铁板、槽钢或其他金属材质的板材等。优选地，本方案中采用长条形铁板来制作边缘固定板5和中间固定板6，铁板的厚度可为5～8mm，优选地，本具体实施例方案中的铁板厚度为6mm。

需要说明的是，本方案中的连接件可以为多种结构形式，例如当骨架9采用槽钢制作时，PP板就可以通过滑块与骨架上的固定槽插接的固定方式来安装于釜壁2内侧；当骨架9采用板材时，就可以通过螺栓固定的方式进行固定。优选地，本具体实施例方案中的边缘固定板5和中间固定板6均设置有多个螺纹孔10，此时，连接件为螺栓，PP板设置有多个与螺纹孔10一一对应的安装孔，PP板通过螺栓固定连接于骨架9。

为了使内衬内壁表面尽量光滑，减少聚合物对内衬表面异物的冲击，优选地，本方案将PP板上的安装孔设计为沉孔8，相应的，螺栓即为沉头螺栓，如此设置，当沉头螺栓安装在沉孔8中时，螺帽就会嵌入在沉孔内部，因此，螺栓不会突出于沉孔8的上部端口，再利用塑料焊将沉孔8填平，就可以使内衬的内表面更加光滑。

需要说明的是，由于每相邻两个内衬板4是通过焊接固定在一起的，为了便于焊接并同时保持焊缝表面质量，优选地，本方案中将每相邻两个内衬板4之间的间隙，即接缝7的宽度设计为小于等于3mm。为了控制焊缝不至于太过凸出于内衬内表面，优选地，本方案在每相邻两个内衬板4的边缘设有45°倒角，如此设置，在焊接过程中，焊料就可以将倒角处的缝隙填平，便于控制表面质量。

下面介绍一下本方案中的聚合釜内衬(本实施例中为PP板内衬)的安装过程：

(1)拆卸釜盖上排空阀门、进料阀门、空压阀门、釜盖法兰螺栓，把所有螺栓收集在一起用煤油浸泡，待组装时备用。螺栓在浸泡后便于清洗，方便后续安装使用。

(2)根据PP板的几何尺寸，在釜壁2画线，便于焊接骨架9时有具体的定位线。焊接骨架9时，剪切厚度6mm，宽度为5cm的铁板作为PP板的边缘固定板5，剪切厚度为6mm，宽度为3cm的铁板作为PP板的中间固定板6。具体的，在釜壁2上画线如图1所示，即画线的形状是根据固定板的分布和数量进行设置的。各个固定板的布置如下，矩形的PP板固定于釜壁2之后呈带弧形的板，上下两块相邻的PP板之间设有边缘固定板5，多个边缘固定板5拼接成圆周分布的圆环形板。左右两块相邻的PP板之间也设有边缘固定板5，中间固定板6为竖直设置的多个平行的板。具体的，本方案中每相邻两个边缘固定板5之间设置有5个平行布置的中间固定板6，当然也可以设置其他数量的中间固定板6。

(3)焊接骨架。在焊接骨架9时需要制作工装撑具，使PP板、骨架9和釜壁2能够完全紧贴在一起，做到横平竖直，是PP板接缝7处的误差不大于3mm。焊接采取对焊，花焊距离约10cm为适。焊接完毕后，需打磨其焊道和固定板的平面。不能有焊点凸起，必须平顺无毛刺，以方便铺设PP板并喷刷防锈漆。

其中，工装撑具是通过丝杆张紧装置使PP板、骨架和釜壁连接在一起；丝杆张紧装置是一个通丝杆经过双螺母旋紧后使撑具往外扩张，压紧PP板、骨架9和釜壁2，然后进行焊接的一个辅助工具。控制接缝7处的误差在3mm之内的作用是为了预留足够的空间以便将两块PP板焊接在一起，如果PP板太近，接缝7处在应力情况下会受力不均，使用过程中容易发生断裂。对焊是指在固定板两边对应的位置都进行焊接；花焊时至在固定板单边进行焊接，并相隔约10cm焊接一次，目的是为了使用时受力均匀，防止骨架9变形。

(4)PP板的铺设。铺设PP板时，根据尺寸要求，用工装撑具把PP板和骨架9以及釜壁2紧贴在一起，然后在PP板对应有固定板的位置上画钻孔线以便于钻孔操作。然后进行钻孔操作，安装孔和螺纹孔10的直径可为5mm，深度可保持在11mm，不能钻太深以免伤及釜壁2，最好是在电钻上做固定装置。

为了在保证连接牢固的同时尽量简化结构、节省材料，提高加工效率，优选地，本方案将边缘固定板5上每相邻两个螺纹孔10的间距设计为120mm，中间固定板6上每相邻两个螺纹孔10的间距设计为160mm，这样不仅可以使PP板受力均匀，而且还可以便于操作、节约操作工时。当然，还可以将边缘固定板5和中间固定板6上的螺纹孔10的间距设计为其他值，本方案不再列举。

钻孔完毕后，取下工装撑具和PP板，在骨架9的钻孔位置进行攻丝操作，可钻6mm丝孔。攻丝时不要太着急，攻1/3转时，反方向退渣，直至把丝攻满，然后用螺丝刀的前端吸取渣子。在攻丝的同时，另外的工作人员把PP板上的安装孔进行扩孔操作，扩成90°的沉孔8，扩孔时注意不要把安装孔扩通，留1mm左右的边沿11最好，以保证PP板的强度。扩孔为10mm直钻磨成90°刃口。

螺纹孔10和沉孔8加工完毕后，就可以安装PP板了。把PP板用工装撑具按照钻孔时的方向固定在原位上，安装沉头不锈钢螺栓(6×8mm)使之沉于PP板沉孔8的下面。沉头螺栓顶部距离沉孔8的端口预留有2mm左右的边沿，以便于焊接PP板时板材能够充分熔化并将沉孔填平。具体的，在焊接PP板时，塑料焊条的融化物与PP板的融化物能充分融合在一起，填满扩孔留出的空间，把沉头螺栓的螺帽封闭在PP板内部。

固定完毕的PP板，在两张PP板之间留小于3mm的接缝7就可以了，并倒45°的焊缝，钻孔和安装工序和第一块PP板一样，钻孔和攻丝时要做到丝孔必须满扣，需把骨架钻到底，但又不可钻穿骨架，以免伤及釜壁，沉头螺栓紧固不能松动。

(5)PP板的焊接。先从釜底的PP板的中间固定板6对应的沉孔8开始焊接，然后再焊接水平布置的接缝7(横缝)，最后焊接竖直布置的接缝7(竖缝)，直至把PP板焊接完。焊接时要做到仔细，使PP板与塑料焊条充分熔化在一起，不能有空鼓、起壳，必须平顺。清理焊道时，用美工刀刀片刮取因受热过渡引起的熔化点，然后用锋钢刀片刮取横缝和竖缝上焊道的凸起，使之平滑，最后用美工刀片把所有PP板轻轻刮一遍。

釜口1处的封口处理如下，保留PP板高于釜口1的5mm的部分，倒45°坡口，有利于焊接，下釜口料，根据釜口尺寸和釜口止水线的尺寸，下约2cm宽的半圆形线条，并在内圈倒45°坡口，有利于焊接。焊接让线条充分和釜口平面紧贴，使各内圆弧合并一致，并完成线焊接。由于经过一段时间使用后，当前PP板内衬釜口焊接已简化，所以直接把PP板与上部边缘固定板焊接好即可。

(6)安装釜盖。上述工序完成后，检查内壁有无需要清理的地方，有无残留物件留在里面。吊起釜盖，把密封圈平整安装在釜口1，放下釜盖拧紧螺栓，按顺序安装排空阀门、进料阀门、空压阀门。安装完毕后，检查有无漏掉的螺栓并紧固。此时，该聚合釜的安装就完成了。

需要注意的是，上述安装过程中，骨架9的各个固定板的数量可以根据聚合釜具体的尺寸进行确定，钻孔的直径和螺栓规格也可以选用其他型号，本文不再赘述。本发明中的骨架形式、固定方式、焊接顺序可以经过一些改变，同样能够达到本发明的目的，即将内衬固定于釜壁2内侧。骨架9的形式可根据实际情况进行调整，如改变中间固定板6和边缘固定板5之间的距离，改变固定板数量等。另外，焊接顺序从聚合釜的底部、中间、上部开始都可以，只是从底部开始便于操作。

可见，本发明在制作聚合釜的内衬时，不需要拆卸聚合釜，只需要工人进入聚合釜内将各个内衬板4进行安装固定即可，相比于现有技术，本方案极大地简化了聚合釜的制作过程，节省了制作成本和时间，因此，提高了生产效率，保证了产品质量，还减少了清洁聚合釜的费用。本方案可以很好地解决胶体挂壁问题，生产的聚合物不会粘黏在PP板上，使放料顺畅，不会因为母液冲击壁上的异物产生泡沫，可以长时间保持釜壁洁净。

本方案相比于传统解决挂壁问题的方法(聚合釜内壁喷漆、控制工艺参数、高压水枪清洗釜壁等)有巨大优势：

第一，本方案可以彻底解决挂壁问题，而传统方法只是减轻挂壁程度，但问题依然存在。传统喷漆等方法经过一段时间的使用，由于聚合釜温差大、压差大，釜壁又会慢慢出现挂壁问题；而本发明使用的PP板对产品胶体没有粘黏性，所以不会出现挂壁、起泡和剥落等现象。本方案还针对PP板做了一些实验，连续承受从-2℃到60℃的温差变化一个月(46釜)后，PP板性能良好；连续承受0.3——0.5MPa压力变化一个月(46釜)后，PP板不存在环境应力开裂的问题。说明PP板可以长久用于聚合釜内衬，彻底解决挂壁问题。

第二，成本低。安装一个聚合釜PP板内衬需要10288元；而对一个聚合釜进行喷漆工作的费用约为1.8万元，后续长期使用纯水清洗聚合釜的费用还未考虑在内。

第三，提高产品质量和生产效率。未使用内衬PP板前气泡过多，使聚合不稳定，经常会出现产品质量不合格的情况，使用内衬PP板后，产品质量趋于稳定；在生产效率方面，使用内衬PP板后12个聚合釜轮换使用时每天可以多生产2—4釜，共计4—8吨疏水缔合驱油剂成品，因此提高了生产效率。

第四，极大减轻员工工作量。未使用内衬PP板时，每一个聚合釜使用前需要一人清洗半个小时，极大地加重员工的工作量；而本方案不需要员工清洗。

本发明相比于聚合釜内衬聚四氟乙烯方案同样有较大优势：

第一，制作过程简便。本发明不需要拆卸聚合釜，只需要2—3人进入聚合釜操作即可；聚合釜内衬聚四氟乙烯方案需要拆卸聚合釜运送至指定地点，制作过程较为复杂。

第二，成本低。安装一个聚合釜PP板内衬需要10288元；制作一个聚合釜的聚四氟乙烯内衬需要花费近10万元(包含运费等)。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，包括釜壁(2)，其特征在于，所述釜壁(2)内侧设置有一层内衬，所述内衬包括多个内衬板(4)，多个所述内衬板(4)通过连接件固定贴合于所述釜壁(2)内侧，且相邻两个所述内衬板(4)的边缘通过焊接密封连接。

2.根据权利要求1所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，所述釜壁(2)与所述内衬之间设置有焊接于所述釜壁(2)的骨架(9)，所述骨架(9)包括多个与各个所述内衬板(4)的边缘对应布置的边缘固定板(5)以及多个位于每相邻两个所述边缘固定板(5)之间的中间固定板(6)，多个所述内衬板(4)通过所述连接件固定连接于所述骨架(9)。

3.根据权利要求2所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，所述边缘固定板(5)和所述中间固定板(6)均为长条形铁板，所述铁板的厚度为5～8mm。

4.根据权利要求3所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，所述边缘固定板(5)和所述中间固定板(6)均设有多个螺纹孔(10)，所述内衬板(4)设有与所述螺纹孔(10)一一对应的安装孔，所述内衬板(4)通过螺栓固定连接于所述骨架(9)。

5.根据权利要求4所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，所述内衬板(4)上的所述安装孔为沉孔(8)，所述螺栓为沉头螺栓。

6.根据权利要求4所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，所述边缘固定板(5)上每相邻两个所述螺纹孔(10)的间距为120mm，所述中间固定板(6)上每相邻两个所述螺纹孔(10)的间距为160mm。

7.根据权利要求1所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，每相邻两个所述内衬板(4)之间的间隙小于等于3mm。

8.根据权利要求7所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，每相邻两个所述内衬板(4)的边缘设有45°倒角。

9.根据权利要求1至8任一项所述的用于生产聚丙烯酰胺的聚合釜，其特征在于，所述内衬板(4)为聚丙烯板。