CN205886857U - 一种高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效率、高效能、耐腐蚀的金属氯化反应釜，包括釜体，所述釜体内设有搅拌轴：所述釜体的外壁在上部对应反应釜内物料的气相区和气液交界区对应设有上夹套，在下部对应反应釜内的液相区对应设有下夹套；所述搅拌轴由上到下对应反应釜内物料的气相区、气液交界区和液相区依次包括上轴、气液交界轴和液相轴；所述气液交界轴依次包括钛合金轴心、锆层和钽表层；所述液相轴包括钛合金轴心和锆表层。本实用新型用于氯化反应，制作简单，安全耐腐蚀，操作更方便，制造成本低且使用寿命长。

Description

一种高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜

技术领域

本实用新型涉及化工机械领域，具体涉及一种金属氯化反应釜。

背景技术

目前国内氯化聚乙烯生产厂家大多使用搪瓷反应釜，搪瓷反应釜是将含高二氧化硅的玻璃，衬在钢制容器的内表面，经高温灼烧而牢固地密着于金属表面上成为复合材料制品。所以，它具有玻璃的稳定性和金属强度的双重优点，是一种优良的耐腐蚀设备。但搪瓷反应釜的缺点也很明显。第一，搪瓷反应釜经900℃高温焙烧，冷却后搪瓷与钢板粘结在一起。由于搪瓷的线膨胀系数和延伸率小于钢板，因此冷却后搪玻璃的变形量小于钢板的变形量，搪瓷受到钢板的约束产生压应力。搪瓷釜制成后，其搪玻璃即存在预压缩应力，而钢板则存在预拉伸应力。由于预应力与线膨胀系数和延伸率相关，线膨胀系数和延伸率与温度又密切相关，因此搪瓷釜的工作温度对搪瓷釜的使用影响很大。在温度剧烈变化、且变化幅度很大的氯化反应中，很容易造成搪玻璃层的破坏，甚至爆瓷。第二，在釜体加工过程中，由于卷筒、冲压、焊接产生大量的内应力，这些应力在搪瓷前应彻底消除，如消除不彻底会导致搪瓷爆瓷。这种损坏往往发生在投入使用后的头三个月。第三，搪瓷(搪玻璃反应釜)表面硬而脆，机械强度很低，表面硬度比较大，受到冲击力的作用即行破碎。设备在运输、安装的过程中，常常导致搪瓷表面出现脱瓷现象，造成罐体腐蚀而无法使用。第四，搪瓷抗冲击力非常差，任何金属、硬物对其进行撞击均会导致搪瓷破损。因此搪瓷釜使用过程中严防任何金属、硬物掉进釜内，如遇堵料，必须用塑料棒疏通，检修时盖好锅盖，严防焊渣熔化瓷面出现小坑或爆瓷。第五，目前国内制备氯化聚乙烯广泛使用水相悬浮法，影响水相悬浮法至关重要的两个因素是分散剂和搅拌，搪玻璃釜的搅拌轴只能固定在反应釜的上端，下端无法固定，所以搅拌强度低、混合能力差。搅拌轴底部没有支座、设计转速低，一般不得高于100转/分，广泛存在物料混合能力差，搅拌不均匀等缺陷。最后，我国搪 瓷反应釜的修补方法有搪烧修补法、耐蚀金属修补、耐蚀金属涂料混合修补等诸多方法，但修补成本高，技术要求高，关键是修补寿命普遍不长。

最近几年，很多企业和技术人员开始对金属氯化釜进行研究，根据釜体不同部位腐蚀性的差异，设计出不同部位使用不同金属材质通过焊接组合使用的金属反应釜。但目前这种金属反应釜存在焊缝处理难度大、焊缝易腐蚀和使用金属材质价格高(尤其是使用价格昂贵的材质Ta1导致成本较高)等缺陷，限制了金属氯化反应釜的推广。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种制作和使用方便、使用寿命长、搅拌混合均匀、反应时间短的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，包括釜体，所述釜体内设有搅拌轴；

所述釜体由内到外依次包括锆层、钛层和碳钢层；

所述釜体的外壁在上部对应反应釜内物料的气相区和气液交界区对应设有上夹套，在下部对应反应釜内的液相区对应设有下夹套；

所述搅拌轴由上到下对应反应釜内物料的气相区、气液交界区和液相区依次包括上轴、气液交界轴和液相轴；

所述气液交界轴依次包括钛合金轴心、锆层和钽表层；所述液相轴包括钛合金轴心和锆表层。

作为一种改进的技术方案，所述搅拌轴的上轴包括钛合金轴心和钛钯表层。

作为一种改进的技术方案，所述搅拌轴在釜体底部设有锆固定座。

作为一种改进的技术方案，所述搅拌轴上上下设置有至少两组搅拌叶片，每组搅拌叶片包括至少4个锆搅拌叶片。

作为一种优选的技术方案，所述搅拌轴上上下设置有三组搅拌叶片，自上而下每组搅拌叶片的数量为4片、6片、6片。

作为一种改进的技术方案，所述釜体在所述釜体内壁设有锆挡板，所述锆挡板与釜体内壁倾斜设置，且倾斜方向与搅拌轴的搅拌方向相反。

作为一种进一步改进的技术方案，所述锆挡板设置有四块，所述锆挡板上上下横向设置有多个折板，多个折板的另一端与釜体内壁固定连接。

作为一种改进的技术方案，所述上夹套和所述下夹套分别设有循环水进口和循环水出口。

作为一种进一步改进的技术方案，所述下夹套内横向设有多个挡板，多个挡板在反应釜的外壁和下夹套内壁上交错设置。

作为一种改进的技术方案，所述气液交界轴与液相轴以锆层为焊接层，气液交界轴与液相轴之间的焊缝为锆焊缝；所述气液交界轴与上轴以钛钯层为焊接层，气液交界轴与上轴之间的焊缝为钛钯焊缝。

作为一种优选的技术方案，所述搅拌轴的上轴的钛钯表层的厚度为≤4mm；所述气液交界轴的锆层和钽表层的厚度依次为≤4mm、≤2mm；所述液相轴的锆表层的厚度为≤4mm。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的反应釜可以用于所有的水相中的氯化反应，特别的适合于水相中氯气和HDPE等固体颗粒的氯化反应。与现有技术相比，本实用新型的反应釜具有以下优点：

1、本实用新型的金属氯化反应釜，包括釜体，釜体由内到外依次包括锆层、钛层和碳钢层，釜体是一个整体，避免分层焊接带来的不便，同时避免焊缝腐蚀等技术难题；与搪瓷釜相比，使用过程中工器具对釜体不会造成损害、操作不会对金属釜体造成损害，釜口盖开关操作更方便，密封有保障，不易损坏，釜内便于清理，比搪瓷釜(容易磕碰爆瓷)有较大优势；且比搪瓷釜维修方便，维修成本低、维修效率高，维修效果好。

2、本实用新型釜体由内到外依次包括锆层、钛层和碳钢层，锆材能耐150℃下不同浓度盐酸的腐蚀，但是因锆Zr702氧含量较高，无法与碳钢直接爆炸复合，需有钛作为过渡层。釜体内的气液交界区的物料，这一位置的液面在搅拌 的作用下上下波动，既有湿氯气及氯化氢气体，又有温度较高(可达135℃)浓度为10％左右的盐酸，单独使用锆材时会出现腐蚀。釜体的外壁在上部对应反应釜内物料的气相区和气液交界区对应设有上夹套，在下部对应反应釜内的液相区对应设有下夹套。上夹套通冷却水，使上夹套及釜体气相区和气液交界区温度比液相区温度低，保证釜体气相区和气液交界区形成一层水层。由于锆材能耐150℃下不同浓度盐酸的腐蚀，所以液相区使用锆材质；但是锆材质不耐湿氯气及氯化氢气体腐蚀，所以釜体气相区和气液交界区外设置上夹套，使上夹套及釜体气相区和气液交界区温度比液相区温度低，保证釜体气相区和气液交界区形成一层水层，由于反应釜使用过程中，在釜体内气相区和气液交界区是饱和水蒸气，所以通过上夹套降温，水蒸气液化成液态水，在反应釜釜体气相区和气液交界区形成一层水面，从而解决锆材质不耐湿氯气及氯化氢气体腐蚀的技术难点。

3、本实用新型的搅拌轴根据位置的不同分为上轴、气液交界轴和液相轴，分别对应反应釜使用时内部物料的气相区，气液交界区，液相区。所述上轴包括钛合金轴心和钛钯表层，钛钯耐湿氯气及氯化氢气体的腐蚀；所述气液交界轴依次包括钛合金轴心、锆层和钽表层，这一位置的液面在搅拌的作用下上下波动，既有湿氯气及氯化氢气体，又有较高温度的盐酸(浓度10％左右)，单独选择钛钯或锆材质均会出现腐蚀，所以选用最好的材质钽Ta1；所述液相轴包括钛合金轴心和锆表层。

4、本实用新型的金属氯化釜搅拌轴在釜体底部设有锆固定座，材质坚固，设计转速可以达到130转/分，从而保证搅拌轴能高速搅拌，提高反应速度、缩短反应时间、同时使制品氯化均匀，从而提高产品产量和质量。

5、本实用新型下夹套内横向设有多个挡板，多个挡板在反应釜的外壁和下夹套内壁上交错设置，使得下夹套里的循环水从下部进水口进入，上部出水口流出，流呈S状流动。尤其是通蒸汽升温的时候，更能保证升温均匀、快速。

6、本实用新型的金属氯化釜搅拌轴采用多层金属桨叶(自上而下4-6-6)、多片桨叶组成，搅拌效果进一步提升、物料反应更加充分。

7、本实用新型在所述釜体内壁设有锆挡板，所述锆挡板与釜体内壁倾斜设置，且倾斜方向与搅拌轴的搅拌方向相反。减少物料搅拌时漩涡状转动，促进物料径向和轴向的混合，提高搅拌质量。同时锆挡板进行了踏步安装，在锆挡板设置多个折板，不仅增加物料径向和轴向的混合，更便于下釜作业，安全可靠。

8、本实用新型气液交界轴与液相轴的焊缝为锆焊缝，更耐盐酸腐蚀。

本实用新型搅拌轴可采用变频电机控制，转速可随工艺调整(0-50HZ)。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1中A向的剖视示意图。

图中，1.釜体；2.搅拌轴；21.上轴；22.气液交界轴；23.液相轴；3.搅拌叶片；4.锆固定座；5.上夹套；51.上循环水进口；52.上循环水出口；6.下夹套；61.下循环水进口；62.下循环水出口；63.挡板；7.锆挡板；71.折板；8.变频电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1和图2所示，一种高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，包括釜体1，所述釜体1内设有搅拌轴2；所述搅拌轴2由上到下对应反应釜内物料的气相区、气液交界区和液相区依次包括上轴21、气液交界轴22和液相轴23；所述搅拌轴的上轴21包括钛合金轴心和钛钯表层；所述气液交界轴22依次包括钛合金轴心、锆层和钽表层；所述液相轴23包括钛合金轴心和锆表层，所述搅拌轴2上上下设置有至少两组搅拌叶片3；所述搅拌轴2在釜体底部设有锆固定座4。所述釜体1由内到外依次包括锆层、钛层和碳钢层；所述釜体1的外壁 在上部对应反应釜内物料的气相区和气液交界区对应设有上夹套5，在下部对应反应釜内的液相区对应设有下夹套6，所述上夹套5设有上循环水进口51和上循环水出口52，下夹套6设有下循环水进口61和下循环水出口62；所述釜体1在所述釜体内壁设有锆挡板7，所述锆挡板7与釜体内壁倾斜设置，且倾斜方向与搅拌轴2的搅拌方向相反。

作为一种改进的实施方式，每组搅拌叶片3包括至少4个锆搅拌叶片。

作为一种优选的实施方式，所述搅拌轴2上上下设置有三组搅拌叶片3，自上而下每组搅拌叶片的数量为4片、6片、6片。

作为一种改进的实施方式，所述锆挡板7设置有四块，所述锆挡板7上上下横向设置有多个折板71，多个折板71的另一端与釜体1内壁固定连接。

作为一种改进的实施方式，所述下夹套6内横向设有多个挡板63，多个挡板63在反应釜的外壁和下夹套6内壁上交错设置。

下边结合具体的实施例、比较例和实验例来说明本实用新型。

氯化反应釜的制作技术规范和标准与表1所示：

表1.氯化釜制作技术规范及标准

实施例1

一种高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，包括釜体1，所述釜体1内设有搅拌轴2；所述搅拌轴2由上到下对应反应釜内物料的气相区、气液交界区和液相区依次包括上轴21、气液交界轴22和液相轴23；所述搅拌轴2上上下设置有三组搅拌叶片3，自上而下每组搅拌叶片的数量为4片、6片、6片；所述搅拌轴2在釜体底部设有锆固定座4。所述釜体1的外壁在上部对应反应釜内物料的气相区和气液交界区对应设有上夹套5，在下部对应反应釜内的液相区对应设有下夹套6，所述上夹套5设有上循环水进口51和上循环水出口52，下夹套6设有下循环水进口61和下循环水出口62；下夹套6内横向设有多个挡板61，多个挡板61在反应釜的外壁和下夹套6内壁上交错设置。所述釜体1在所述釜体内壁设有四块锆挡板7，所述锆挡板7与釜体内壁倾斜设置，且倾斜方向与搅拌轴2的搅拌方向相反。所述锆挡板7上上下横向设置有多个折板71，多个折板71的另一端与釜体1内壁固定连接。

釜体材质：釜体由内到外依次包括锆层、钛层、碳钢层(锆Zr702δ3mm+钛TA1δ2mm+碳钢δ24mm)。

搅拌装置材质：搅拌轴的上轴包括钛合金轴心和钛钯表层(Tc4d120mm+钛TA9δ3mm)；所述气液交界轴依次包括钛合金轴心、锆层和钽表层(Tc4d120mm+锆Zr702δ3mm+钽Ta1δ1.5mm)；所述液相轴包括钛合金轴心和锆钯表层(Tc4d120mm+锆Zr702δ3mm)。搅拌桨叶材质(纯锆Zr702δ20mm)、固定座材质(纯锆Zr702)、挡板材质(纯锆Zr702)。

夹套材质(碳钢)。

其中，气液交界轴与液相轴焊接时以锆层为焊接层，气液交界轴与液相轴之间的焊缝为锆焊缝；所述气液交界轴与上轴以钛钯层为焊接层，气液交界轴与上轴之间的焊缝为钛钯焊缝。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于各部分板材的厚度有所不同：

釜体材质：釜体由内到外依次包括锆层、钛层、碳钢层(锆Zr702δ2mm+钛TA1δ2mm+碳钢δ24mm)。

搅拌装置材质：搅拌轴的上轴包括钛合金轴心和钛钯表层(Tc4d120mm+钛TA9δ2mm)；所述气液交界轴依次包括钛合金轴心、锆层和钽表层(Tc4d120mm+锆Zr702δ2mm+钽Ta1δ1.2mm)；所述液相轴包括钛合金轴心和锆钯表层(Tc4d120m+锆Zr702δ2mm)。搅拌桨叶材质(纯锆Zr702δ20mm)、固定座材质(纯锆Zr702)、挡板材质(纯锆Zr702)。

比较例1

比较例1与实施例1的不同之处在于所述釜体1的外壁只在下部对应反应釜内的液相区对应设有下夹套6，没有上夹套5(或者在进行氯化反应时上夹套5内不通冷却水降温)。

实验例1

分别使用实施例1-2、比较例1的反应釜以及普通搪瓷反应釜做氯化反应试验，试验方法如下：实施例1、实施例2和比较例1的搅拌转速为125转/分(搪瓷反应釜的搅拌转速为85转/分)，在实施例1、实施例2的反应釜下夹套内通入蒸汽升温，上夹套内通入冷却水降温，只在比较例1的下夹套内通蒸汽升温。 分别在反应釜中加入分散剂、乳化剂，然后加入分散介质，再加入高密度聚乙烯，反应物料中盐酸浓度为10wt％，搅拌下反应物料的温度升高至80-100℃后，开始通入氯气，通入氯气的同时，缓慢升温至120～136℃之间保温反应3小时，然后冷却至40℃，离心干燥得到氯化聚氯乙烯产品。每一次的反应时间为6-8小时，每天生产三到四反应釜。实施例1、实施例2、比较例1的反应釜以及普通搪瓷反应釜的使用寿命分别为：十年二个月以上、九年八个月、六年八个月、三年九个月。

Claims (10)

1.一种高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，包括釜体，所述釜体内设有搅拌轴，其特征在于：

所述釜体由内到外依次包括锆层、钛层和碳钢层；

所述釜体的外壁在上部设有上夹套，在下部设有下夹套；

所述搅拌轴由上到下依次包括上轴、气液交界轴和液相轴；

所述气液交界轴依次包括钛合金轴心、锆层和钽表层；所述液相轴包括钛合金轴心和锆表层。

2.如权利要求1所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述搅拌轴的上轴包括钛合金轴心和钛钯表层。

3.如权利要求1所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述搅拌轴在釜体底部设有锆固定座。

4.如权利要求1所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述搅拌轴上上下设置有至少两组搅拌叶片，每组搅拌叶片包括至少4个锆搅拌叶片。

5.如权利要求1所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述釜体在所述釜体内壁设有锆挡板，所述锆挡板与釜体内壁倾斜设置，且倾斜方向与搅拌轴的搅拌方向相反。

6.如权利要求5所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述锆挡板设置有四块，所述锆挡板上上下横向设置有多个折板，多个折板的另一端与釜体内壁固定连接。

7.如权利要求1所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述上夹套和所述下夹套分别设有循环水进口和循环水出口。

8.如权利要求1所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述下夹套内横向设有多个挡板，多个挡板在反应釜的外壁和下夹套内壁上交错设置。

9.如权利要求1至8任一权利要求所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述气液交界轴与液相轴以锆层为焊接层，气液交界轴与液相轴之间的焊缝为锆焊缝；所述气液交界轴与上轴以钛钯层为焊接层，气液交界轴与上轴之间的焊缝为钛钯焊缝。

10.如权利要求2所述的高效率、高效能、耐腐蚀金属氯化反应釜，其特征在于：所述搅拌轴的上轴的钛钯表层的厚度为≤4mm；所述气液交界轴的锆层和钽表层的厚度依次为≤4mm、≤2mm；所述液相轴的锆表层的厚度为≤4mm。