CN206593499U

CN206593499U - 一种聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器

Info

Publication number: CN206593499U
Application number: CN201720101546.5U
Authority: CN
Inventors: 朱建忠; 孔涛; 王宏义; 孙博; 张汝壮; 刘大军
Original assignee: Inner Mongolia Rui Xin Technology Co Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Rui Xin Technology Co Ltd
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2027-01-25

Abstract

本实用新型涉及一种聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，包括冷凝器壳体，所述冷凝器壳体包括中空柱状壳身及与之固定的顶盖和底盖；所述壳身顶、底面封闭，所述顶、底面之间贯通有用于流通氯乙烯的换热管；所述壳身内沿径向固定有折流板；所述壳身侧面靠近顶面位置开设有冷却水入口，靠近底面位置开设有冷却水出口；所述顶盖安装有测量换热管内温度的管程温度计、测量换热管内压力的管程压力计和测量壳身内冷却液压力的壳程压力计，所述顶盖连通固定涂釜液喷射管I；所述底盖连通固定待冷凝氯乙烯进气管、氯乙烯出口管，并安装配有透明可视窗口的人孔盖。本实用新型的有益效果是能实现聚氯乙烯聚合釜冷凝器效率提升，降低制造成本，获得经济效益，减少冷凝器损坏因素。

Description

一种聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器

技术领域

本实用新型涉及换热器领域，具体是一种聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器。

背景技术

聚氯乙烯PVC聚合釜体外冷凝器属列管式换热器，需垂直安装在聚合釜体外。釜内气相介质氯乙烯VCM气体进入釜顶冷凝器管程，被冷凝成液体，沿换热管内壁流回釜内，达到冷却目的，使物料的温度保持在工艺要求的范围内。这种冷却方式可将VCM中绝大部分热量移出釜外，缩短聚合周期，提高聚合釜的生产能力。

我国聚氯乙烯PVC生产过程中所采用的反应釜多数为70m³聚合釜，单台年生产能力可达2.5万吨。但是，传热能力限制了聚合釜生产能力，若再提高70m³聚合釜的传热能力和生产能力，最有效的方式是安装外部冷凝器。近几年，国内个别70m³聚合釜也尝试加釜顶冷凝器，面积60m²左右，年产能提高3000吨。但是，加装的釜顶冷凝器只是协助聚合釜散热，没有将釜顶冷凝器融入到聚合釜体系中，无法配合聚合釜反应，产能提高不明显，而且存在自聚堵塞等负面效果。现有的釜顶冷凝器的壳程和管程的设计压力比较大，导致壳程和管程的管壁较厚，材料成本大，而且换热管均需要抛光，制造成本高，造成不必要的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，解决聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器换热效率差，容易拥堵损坏，维护困难的问题。

为达到上述发明目的，提供一种聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，包括冷凝器壳体，所述冷凝器壳体包括中空柱状壳身及与之固定的顶盖和底盖；

所述壳身顶、底面封闭，所述顶、底面之间贯通有用于流通氯乙烯的换热管；所述壳身内沿径向固定有折流板；所述壳身侧面靠近顶面位置开设有冷却水入口，靠近底面位置开设有冷却水出口；

所述顶盖安装有测量换热管内温度的管程温度计、测量换热管内压力的管程压力计和测量壳身内冷却液压力的壳程压力计，所述顶盖连通固定涂釜液喷射管I；

所述底盖连通固定待冷凝氯乙烯进气管、氯乙烯出口管，并安装配有透明可视窗口的人孔盖。

所述顶盖、底盖一般设置成与壳身顶、底面间空出密封空间的形式，便于物质在密封空间中的扩散。

优选的，所述换热管沿壳身轴向方向布置，并贯穿折流板。

优选的，所述壳身内部在冷却水入口处固定有防止冷却水过快流入的水流挡板。

优选的，所述壳身侧面靠近顶面位置还开设有壳程气体放空口，靠近底面位置开设有壳程排污口。

优选的，所述壳身侧面还固定有耳式支座，所述耳式支座与聚合釜顶的安装架相互固定。

优选的，所述顶盖还连通固定有气体回收管。

优选的，所述顶盖还连通固定有冲水管。

优选的，所述换热管采用表面光洁的不锈材料制成。

优选的，所述底盖连通固定涂釜液喷射管II。

通过在壳身内沿径向固定折流板，使冷却液水流形成迂回的行进路线，相对常规冷凝器仅设置波纹状或盘状换热管的方式对冷却液自身的热对流的依赖度更低。改进后的移热比能够达到1:1，可将绝大部分热量移出釜外，快速实现热量转移，进而缩短氯乙烯聚合反应时间，由原来的280～300min降至150～180min，聚合釜产能加倍，获得更高的经济效益。顶盖连通固定涂釜液喷射管I，使得顶盖与壳身固定后，换热管的顶部出口也能被涂釜液喷射范围所覆盖，从而让涂釜液流过换热管，得以实现对换热管的防拥堵处理。壳体的拆分化，管程温度计、管程压力计和壳程压力计、人孔盖的设置使得维修和检测简单化，相对常规聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，无需彻底拆开冷凝器或单独试机即可展开检测维修作业，即使到了损坏置换时也可通过替换单独的部件进行维修，降低维护成本。

换热管沿壳身轴向方向布置，并贯穿折流板，使得换热管能够多次经过折流的冷却液，避免换热管内的氯乙烯与冷却液同向移动而导致的冷凝效率降低。

通过设置水流挡板，降低了冷却水流速，避免流速过高导致的冷却水与换热管接触过少，提高了换热管换热效率。

壳程气体放空口的设置，主要用于放空壳程空间内的气体，保证循环冷却水能够充满壳程空间，提高换热效果。壳程排污口的设置，用于对冷凝器进行清洗时协助排空壳程空间的冷却水。

耳式支座与聚合釜顶的安装架相互固定，安装架通过简单的框架结构即可固定在聚合釜顶，节省空间。待冷凝氯乙烯进气管常规采用弯管形式并与聚合釜顶部出口相连，氯乙烯出口管常规采用直管形式并与聚合釜顶部入口相连，从而使得冷凝器牢固地安装在聚合釜的斜上方，冷凝器安装位置灵活，克服冷凝器安装空间不足问题。

顶盖连通固定有气体回收管，用于周期性放空生产中出现的不凝性惰性气体，避免压力过高造成生产不安全因素，另外，设置在顶盖上也能避免不凝性气体在釜顶冷凝器换热管内形成气相阻隔层，影响氯乙烯在釜顶冷凝器换热管内换热。

顶盖上冲水管的设置，能在避免拆开的情况下，进行冷凝器和聚合釜的统一清洗，实现一套设备公用一个冲洗管，节省空间和造价。

表面光洁的不锈材料制作的换热管，使得制造加工过程中避免换热管的内壁抛光，节约了加工成本，减少了抛光损耗。

底盖连通固定涂釜液喷射管II，实现对冷凝器内涂釜液喷射管I覆盖不到的范围(底盖空间)进行涂釜作业。进一步避免避免粘壁的发生，从而使得有效功率提升。

本实用新型的有益效果是能实现聚氯乙烯聚合釜冷凝器效率提升，降低制造成本，获得经济效益，减少冷凝器损坏因素。

附图说明

图1为本实用新型的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器结构示意图；

其中：

1-冷凝器壳体 11-壳身 111-换热管

112-折流板 113-冷却水入口 114-冷却水出口

115-水流挡板 116-壳程气体放空口 117-壳程排污口

118-耳式支座 12-顶盖 121-管程温度计

122-管程压力计 123-壳程压力计 124-涂釜液喷射管I

125-气体回收管 126-冲水管 13-底盖

131-待冷凝氯乙烯进气管 132-氯乙烯出口管 133-人孔盖

134-涂釜液喷射管II

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。

根据图1所示的一种聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，包括冷凝器壳体1，所述冷凝器壳体1包括中空柱状壳身11及与之固定的顶盖12和底盖13；

所述壳身11顶、底面封闭，所述顶、底面之间贯通有用于流通氯乙烯的换热管111；所述壳身11内沿径向固定有折流板112；所述壳身11侧面靠近顶面位置开设有冷却水入口113，靠近底面位置开设有冷却水出口114；

所述顶盖12安装有测量换热管111内温度的管程温度计121、测量换热管111内压力的管程压力计122和测量壳身11内冷却液压力的壳程压力计123，所述顶盖连通固定涂釜液喷射管I124；

所述底盖13连通固定待冷凝氯乙烯进气管131、氯乙烯出口管132，并安装配有透明可视窗口的人孔盖133。

所述换热管111沿壳身11轴向方向布置，并贯穿折流板112。

所述壳身11内部在冷却水入口113处固定有防止冷却水过快流入的水流挡板115。

所述壳身11侧面靠近顶面位置还开设有壳程气体放空口116，靠近底面位置开设有壳程排污口117。

所述壳身11侧面还固定有耳式支座118，所述耳式支座118与聚合釜顶的安装架(图中未示出，但本领域技术人员可以根据描述理解)相互固定；

所述顶盖12还连通固定有气体回收管125。

所述顶盖12还连通固定有冲水管126。

所述换热管111采用表面光洁的不锈材料制成。

所述底盖13连通固定涂釜液喷射管II134。

更进一步地以实际可以使用的产品为例，本实用新型中的聚合釜顶冷凝器，其冷凝器壳体1顶部安装有管程温度计121、管程压力计122、涂釜液喷射管I124、气体回收管125、冲水管126、壳程压力计123，其壳体1一侧自上而下装有冷却水入口113、冷却水出口114、待冷凝氯乙烯进气管131、涂釜液喷射管II134，壳体1另一侧自上而下装有壳程气体放空口116、耳式支座118、壳程排污口117、人孔盖133，冷凝器壳体1底部为氯乙烯出口管132，壳体1内部设置有折流板112和换热管111。壳体1和折流板112材质为304不锈钢，换热管111材质为316L不锈钢，生产时不需进行抛光处理，换热管111外径38.1mm，换热管111管壁厚2.11mm，共有692根换热管111，壳体1壁厚14mm。冷凝器壳程设计压力0.48MPa，管程设计压力1.2MPa。人孔孔径500mm，壳程排污口117管径50mm。

设备安装流程：

将加工好的釜顶冷凝器通过耳式支座11安装在70m³聚合釜顶部，并通过待冷凝氯乙烯进气管131和氯乙烯出口管132与聚合釜连通，将各管道分别于相应的管道连通，比如将循环水管与冷却水入口113相连，壳程排污口117与排污管道相连，并安装管程温度计121、管程压力计122、壳程压力计123至对应位置，使其能实现预定功能，比如管程温度计121和管程压力计122要与换热管111连通，壳程压力计123要与壳身11内的空间连通。安装完毕后进行施压和试漏操作，检查密封效果。

设备运行流程：

在氯乙烯聚合釜入料之前，首先对釜顶冷凝器进行涂壁，然后再对聚合釜进行涂壁，涂壁液由蒸汽雾化成液滴后经涂釜液喷射管I124和涂釜液喷射管II134均匀喷涂在换热管111内壁、顶盖12、底盖13以及聚合釜内表面；通过加料管线往聚合釜内部加入引发剂、分散剂，助剂和脱盐水加料完毕后，由聚合釜顶部加入氯乙烯，反应30min后开启釜顶冷凝器的循环水系统，循环水进水为5度冷冻水，开始冷凝操作，每隔一定时间通过釜顶冷凝器顶部的气体回收管125向外排出一定的气体，避免惰性气体在冷凝器顶的聚集导致换热效率降低现象的发生；待反应完成后，聚合釜正常出料。等运行一段时间后要对冷凝器壳程进行冲洗，并通过冷凝器中部的壳程排污口117将循环水排空。

运行效果与经济效益：

本实用新型釜顶冷凝器制作过程中换热管111材质为316L不锈钢，不需进行抛光，节省10％的加工费用，约5万元，另外，冷凝器的设计壳程压力低，壳体壁厚14mm，比一般采用的16mm釜顶冷凝器要薄，材料成本降低10％左右，约5万元。冷凝器的制造总成本降低约10万元，约10％左右。

釜顶冷凝器换热面积能够达到198m²及以上，通过设置各种独特结构，提高了釜顶冷凝器的换热效率，聚合釜和釜顶冷凝器的移热比能够达到1:1，可将绝大部分热量移出釜外，快速实现热量转移，进而缩短SG-5型聚氯乙烯聚合反应时间，由原来的280～300min降至150～180min，缩短了近一半时间，进一步提高聚合釜的生产能力，单釜产能由原来的2万吨/年增至4万吨/年，利润300元/吨计算，单釜可增创600万元/年，获得更高的经济效益。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，包括冷凝器壳体，其特征在于，所述冷凝器壳体包括中空柱状壳身及与之固定的顶盖和底盖；

2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述换热管沿壳身轴向方向布置，并贯穿折流板。

3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述壳身内部在冷却水入口处固定有防止冷却水过快流入的水流挡板。

4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述壳身侧面靠近顶面位置还开设有壳程气体放空口，靠近底面位置开设有壳程排污口。

5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述壳身侧面还固定有耳式支座，所述耳式支座与聚合釜顶的安装架相互固定。

6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述顶盖还连通固定有气体回收管。

7.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述顶盖还连通固定有冲水管。

8.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述换热管采用表面光洁的不锈材料制成。

9.根据权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜顶冷凝器，其特征在于，所述底盖连通固定涂釜液喷射管II。