CN219849596U - 用于悬浮法生产pvc的聚合釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于悬浮法生产PVC的聚合釜，包括釜体，釜体顶部外设有釜顶冷凝器；釜体底部外设有搅拌驱动机构，搅拌驱动机构的输出端与釜体内部的搅拌器连接；釜体内部设内冷挡板，外壁设夹套；釜体顶部设进料口，底部设出料口；进料口、釜顶冷凝器的顶部和底部处均设有涂釜管，涂釜管的进料端与涂釜单元连接，出料端与涂釜喷头连接；涂釜喷头为带底壁的直管，直管底壁上开设喷射孔，侧壁上开设发散孔；出料口侧壁外部设有防堵电机，转动杆的一端连接防堵电机，另一端穿设于出料口；转动杆上固接有疏通杆，疏通杆周向固接有凹形不锈钢爪片。该聚合釜涂釜效果好，降低了粘釜现象，卸料不易堵塞，延长了运行周期，提高了产品品质。

Description

用于悬浮法生产PVC的聚合釜

技术领域

本实用新型涉及聚合反应釜技术领域，尤其涉及一种用于悬浮法生产PVC的聚合釜。

背景技术

聚氯乙烯，英文简称PVC(Polyvinyl chloride)，是氯乙烯单体(vinyl chloridemonomer，简称VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，呈现不同的物理性能和力学性能。聚氯乙烯树脂分各型号，在我国其中最为常见的为SG5和SG8，其应用范围较为广泛。近年来，PVC树脂的产品分类呈现出精细化、差异化、多用途、宽领域等特点，具体的PVC型号的选择则因需求不同而表现出差异化，只生产通用型SG5型料，产品单一，竞争优势不够明显。

目前常用的生产工艺是以氯乙烯单体为原料，采用悬浮法在聚合釜中生产PVC树脂。聚合釜的设备结构直接影响PVC产品的品质，反应为放热反应，反应热由通入釜夹套的冷却循环水移走，反应终点加入终止剂杀死活性自由基终止反应。然而，在生产中聚合釜容易出现粘釜问题及产品品质问题，涂釜效果不佳时，防粘釜剂的防粘釜效果受其影响，釜内壁、挡板、搅拌器、温度计上容易附着塑化物，造成聚合釜的换热能力下降，温度反馈不及时，会导致反应热不能被及时转移，反应过程频繁涨温涨压，经常被迫加入终止剂以降低反应速度，使得聚合釜的利用率大大降低，产品的品质指标如氯乙烯残留量、增塑剂吸收量、老化白度、鱼眼数等也容易出现不达标现象，颗粒形态细料粗料两极分化，进而造成出料管道和卸料过滤器经常堵塞，釜内物料无法全部排出，需采用大量的水反冲，既增加了泄料时间，又浪费了大量的去离子水，还导致生产存在安全隐患，影响正常生产，降低聚合釜的运行周期，且粘釜物极难清理，工人的劳动强度大，这些都严重制约着聚合釜的生产能力及产品品质。因此，如何解决聚合釜粘釜现象严重的问题，是聚氯乙烯生产中必须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于悬浮法生产PVC的聚合釜，用以解决上述聚合釜粘釜现象严重导致的卸料易堵塞、反应热撤热效率降低、聚合釜运行周期降低、产品品质不佳等问题。

本实用新型提供一种用于悬浮法生产PVC的聚合釜，包括釜体，釜体竖直设置；釜体的顶部外侧设置有釜顶冷凝器；釜体的底部外侧设置有搅拌驱动机构，搅拌驱动机构的输出端穿设于釜体的底部，且与釜体内部的搅拌器连接；釜体的内部还设置有内冷挡板，釜体的外壁设置有夹套；釜体的顶部设置有进料口，釜体的底部设置有出料口；进料口、釜顶冷凝器的顶部和底部处均设置有涂釜管，涂釜管的进料端与聚合釜的涂釜单元通过管道连接，涂釜管的出料端与涂釜喷头连接。

进一步优选地，涂釜喷头为带底壁的直管，直管的底壁上开设有多个喷射孔，直管的侧壁上同一水平高度上开设有多个周向均布的发散孔，发散孔的中心轴线与水平面之间具有30°-75°的倾斜角。

进一步优选地，出料口的侧壁外部设置有防堵电机，防堵电机连接在转动杆的一端，转动杆的另一端穿设于出料口，且转动杆与出料口转动连接；位于出料口中的转动杆上固接有疏通杆，沿疏通杆的周向均匀固接有多个凹形不锈钢爪片。

进一步优选地，搅拌驱动机构包括：电动机、变频器及减速机，电动机与变频器电连接，电动机的输出端通过减速机与搅拌器连接。

进一步优选地，搅拌器包括搅拌轴及搅拌桨，搅拌轴的下端与搅拌驱动机构的输出端连接，搅拌桨固接于搅拌轴上；搅拌桨在搅拌轴上分为上下两层设置，上层搅拌桨为三排同轴搅拌叶，下层搅拌桨设有两排同轴搅拌叶。

进一步优选地，直管的侧壁上在不同的水平高度开设有多排发散孔，且靠近涂釜管的发散孔的中心轴线向上倾斜，靠近直管的底壁的发散孔的中心轴线向下倾斜。

进一步优选地，喷射孔和发散孔的孔径不高于直管的壁厚，且喷射孔和发散孔的孔径大小与和聚合釜的内壁之间的距离成反比。

进一步优选地，涂釜喷头内设有增压雾化挡板。

进一步优选地，夹套为半管夹套，半管夹套无缝隙环绕排列于釜体的外侧面；半管夹套设有冷却水入口及冷却水出口，且冷却水入口设置在半管夹套的上部，冷却水出口设置在半管夹套的下部。

进一步优选地，半管夹套由上至下至少设置有多组，每一组半管夹套的冷却水入口与冷却水出口连接于一个独立的冷却水循环供水管路，且由上至下连接各组半管夹套的各组冷却水循环供水管路中的冷却水的流速依序加快，温度依序降低。

进一步优选地，釜顶冷凝器的中心轴线与聚合釜的釜体的中心轴线具有10°-30°的倾斜角。

本实用新型提供的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)该聚合釜具有安全可靠和涂釜效果好的特点，显著降低了粘釜粘料和卸料堵塞现象，延长了生产运行周期和清釜周期，提高了聚合釜及其釜顶冷凝器的利用率，还提升了聚合釜的换热撤热效率，提高生产效率，优化了PVC产品品质，确保了产品的后加工性能稳定，降低了生产成本。

2)通过设有不同喷射孔和发散孔的涂釜喷头，增加了涂釜剂的喷涂范围，提升防粘釜效果，降低釜体内壁、内部部件及釜顶冷凝器的结垢和粘料几率，解决喷射范围不广泛、由于喷涂距离不一造成的喷涂不均的问题；通过防堵电机带动疏通杆上的凹形不锈钢爪片将粘料粉碎并导出，能避免和防止大体积粘料堵住出料口，提高了清釜效率。

3)采用不同流速和温度的冷却水用半管夹套来进行换热，实现了对聚合釜的分段热交换，并提升了半管夹套的撤热效率；将釜顶冷凝器呈倾斜状安装在聚合釜的顶部，解决了气托现象和釜顶冷凝器撤热效率低的问题，使气液流动通畅，保证了釜顶冷凝器的撤热效率，提高生产稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一实施方式提供的用于悬浮法生产PVC的聚合釜的结构示意图；

图2为本实用新型一实施方式提供的涂釜喷头的结构示意图；

图3为本实用新型一实施方式提供的转动杆、疏通杆和凹形不锈钢爪片的连接示意图；

图4为本实用新型另一实施方式提供的涂釜喷头的结构示意图；

图5为本实用新型另一实施方式提供的用于悬浮法生产PVC的聚合釜的结构示意图。

附图标记说明：

1-釜体，2-釜顶冷凝器，3-内冷挡板，4-夹套，5-涂釜管，11-进料口，12-出料口，41-冷却水入口，42-冷却水出口，51-涂釜喷头，61-防堵电机，62-转动杆，63-疏通杆，64-不锈钢爪片，71-电动机，72-变频器，73-减速机，81-搅拌轴，82-搅拌桨，511-直管，512-喷射孔，513-发散孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，也属于本实用新型保护的范围。

如图1，本实用新型提供一种用于悬浮法生产PVC的聚合釜，包括釜体1，釜体1竖直设置；釜体1的顶部外侧设置有釜顶冷凝器2；釜体1的底部外侧设置有搅拌驱动机构，搅拌驱动机构的输出端穿设于釜体1的底部，且与釜体1内部的搅拌器连接；釜体1的内部还设置有内冷挡板3，釜体1的外壁设置有夹套4；釜体1的顶部设置有进料口11，釜体1的底部设置有出料口12；进料口11、釜顶冷凝器2的顶部和底部处均设置有涂釜管5，涂釜管5的进料端与聚合釜的涂釜单元通过管道连接，涂釜管5的出料端与涂釜喷头51连接。

在聚合釜的内侧面上安装多个内冷挡板3，内冷挡板3彼此间隔相同角度而竖直设置于釜体1内临近内壁处，既能增加搅拌时釜体1内部液体的湍流程度，而利于聚氯乙烯树脂小颗粒聚合为大颗粒，又能利用内冷挡板3中的冷却水进行撤热，配合釜体1外侧的夹套4使用，能进一步提高聚合釜的换热撤热能力。需要说明的是，本实用新型聚合釜的釜体1容积可设计为100至151m³，优选设置为136m³，设计压力为1.5-2MPa，用于生产SG5和SG8型料，实现了PVC树脂差异化、多元化、高端化生产。

如图1和图2，进一步优选地，涂釜喷头51为带底壁的直管511，直管511的底壁上开设有多个喷射孔512，直管511的侧壁上同一水平高度上开设有多个周向均布的发散孔513，发散孔513的中心轴线与水平面之间具有30°-75°的倾斜角。

涂釜喷头51上设置不同位置和角度的喷射孔512和发散孔513，有助于增加涂釜剂的喷涂范围，杜绝了涂釜时涂釜剂分布存在死角的问题，提升防粘釜效果，降低釜体1内壁、内部部件及釜顶冷凝器2的结垢和粘料几率，使得聚合釜的运行周期延长，清釜周期也相对延长，提高了聚合釜的生产能力，保证了PVC产品品质。

如图1和图3，进一步优选地，出料口12的侧壁外部设置有防堵电机61，防堵电机61连接在转动杆62的一端，转动杆62的另一端穿设于出料口12，且转动杆62与出料口12转动连接；位于出料口12中的转动杆62上固接有疏通杆63，沿疏通杆63的周向均匀固接有多个凹形不锈钢爪片64。

在进行清釜处理时，釜体1内部存在大体积的粘料，通过防堵电机61带动转动杆62和疏通杆63旋转，利用疏通杆63上的凹形不锈钢爪片64将粘料粉碎并旋转导出，能避免和防止大体积粘料堵住出料口12，提高了清釜效率，也避免了人工疏通的麻烦与危险。

如图1，进一步优选地，搅拌驱动机构包括：电动机71、变频器72及减速机73，电动机71与变频器72电连接，电动机71的输出端通过减速机73与搅拌器连接。搅拌驱动机构能提供最佳的搅拌运行条件，且通过变频器72能调整搅拌转数和速率，能满足聚合期间不同阶段的体系粘度的不同，保证聚合体系的最佳反应及换热效果。

进一步优选地，搅拌器包括搅拌轴81及搅拌桨82，搅拌轴81的下端与搅拌驱动机构的输出端连接，搅拌桨82固接于搅拌轴81上；搅拌桨82在搅拌轴81上分为上下两层设置，上层搅拌桨82为三排同轴搅拌叶，下层搅拌桨82设有两排同轴搅拌叶。搅拌驱动机构和搅拌器提供的搅拌效果能提高釜体1内的液体流动速率，使得釜体1内反应物之间的反应更完全，也有利于提高夹套4和内冷挡板3对釜体1内液体的撤热效率和撤热效果，而且稳定的搅拌剪切力有助于促进PVC颗粒粒径分布集中且均匀，保证了PVC产品品质。

如图4，进一步优选地，直管511的侧壁上在不同的水平高度开设有多排发散孔513，且靠近涂釜管5的发散孔513的中心轴线向上倾斜，靠近直管511的底壁的发散孔513的中心轴线向下倾斜。采用多角度发散孔513的设计，方便涂釜喷头51对聚合釜及釜顶冷凝器2进行全方位的喷涂，增大了扩散面积及均匀度，有助于解决喷射范围不广泛、喷涂不均的问题，增强了涂釜效果和防粘釜效果，有利于减少清釜次数，增加聚合釜的利用率，提高了产品品质，也降低了生产成本。

进一步优选地，喷射孔512和发散孔513的孔径不高于直管511的壁厚，且喷射孔512和发散孔513的孔径大小与和聚合釜的内壁之间的距离成反比。在具体的实例中，直管511的壁厚为4mm，喷射孔512和发散孔513朝向聚合釜顶部的孔径设置为4mm，朝向聚合釜侧壁的孔径设置为3mm，朝向聚合釜底部的孔径设置为2mm。

喷射孔512和发散孔513采用了孔径大小不一的设置，通过同一涂釜喷头51的液体压强相同，相同压强下，孔径越大，流速越慢，喷射到的范围就会变大，不同孔径喷射到的范围就各不相同。根据聚合釜内部结构，针对不同部位距离远近进行有针对性的喷涂，使得远近的聚合釜壁都能得到均匀的喷涂，能解决由于喷涂距离不一造成的喷涂不均的问题，涂釜喷头51在釜顶冷凝器2中的使用具有相同原理。

进一步优选地，涂釜喷头51内设有增压雾化挡板(附图未示出)。

如图5，进一步优选地，夹套4为半管夹套，半管夹套无缝隙环绕排列于釜体1的外侧面；半管夹套设有冷却水入口41及冷却水出口42，且冷却水入口41设置在半管夹套的上部，冷却水出口42设置在半管夹套的下部。半管夹套中能形成横截面呈半圆形的流道，该流道的平整面与釜体1的外侧面相接触，且夹套4内的介质脉动与釜体1内一致，有助于确保半管夹套最佳的有效换热面积，还能利用流道另一侧的弧形面来确保与外部环境的有效换热。

进一步优选地，半管夹套由上至下至少设置有多组，每一组半管夹套的冷却水入口41与冷却水出口42连接于一个独立的冷却水循环供水管路，且由上至下连接各组半管夹套的各组冷却水循环供水管路中的冷却水的流速依序加快，温度依序降低。

在实际生产中，聚合釜的釜体1内并不会装满原料，因此聚合釜内部的热量集中在原料液面之下，聚合釜内部的温度由上至下是依序升高的，因此利用多个独立的冷却水循环供水管路对不同组的半管夹套进行冷却水供应，能满足釜体1内原料在聚合反应时放热不均(通常下部温度高于上部温度)的特点，实现了对聚合釜的分段热交换，并通过不同流速和温度的冷却水来提升半管夹套的换热效率。

需要说明的是，半管夹套优选设置在釜体1的竖直段部分，在釜体1的底部设为常用的夹套结构，每一组半管夹套在釜体1上的环绕圈数可以相同，也可以不同，具体根据釜体1的体积大小、换交换量等做设定，且不受聚合釜体1积大小的制约。也即，半管夹套可分为上下两个部分供水，也可设计为上中下多个部分供水的多进多出形式。

如图5，进一步优选地，釜顶冷凝器2的中心轴线与聚合釜的釜体1的中心轴线具有10°-30°的倾斜角。现有技术中，釜顶冷凝器2与聚合釜的釜体1采用中心轴线平行或重合的连接方式，但容易出现气托现象，会导致气液流通不畅、冷凝器撤热效率降低的问题。将釜顶冷凝器2呈倾斜状安装在聚合釜的釜体1的顶部，使得冷凝下来的氯乙烯液态单体更容易沿管壁流下来，而不凝/未凝的氯乙烯气体则更容易从液流上方通过，实现了气液的分流，解决了气托现象，使气液流动通畅，保证了冷凝器的撤热效率，提高生产稳定性。

需要说明的是，聚合釜的进料口11可以是反应原料、分散剂、引发剂、涂釜剂等共用的进料口；出料口12可以是反应产物出口，也可以是高压冲洗水的进料口，还可以是高压冲洗废水的排污口。

还需要说明的是，作为聚合釜的基本构成部件，在釜体1上还设置有人孔、安全阀、温度检测计、压力检测计，以及用于侦测釜体1内泡沫及粘附物的窥探头等部件，而在釜顶冷凝器2上还设置有冷却水供水管口，对此本实用新型不再进行赘述。

本实用新型中，用于悬浮法生产PVC的聚合釜，136m³聚合釜SG8型PVC树脂聚合反应过程为例，具体工作时，来自涂釜单元的涂釜剂经蒸汽雾化后，先通过釜顶冷凝器2的顶部和底部处的涂釜管5和涂釜喷头51对釜顶冷凝器2进行涂壁，涂釜剂用量达到配方设定值时，切换阀门使得涂釜剂通过聚合釜的釜体1的进料口11处的涂釜管5和涂釜喷头51对釜壁、釜内挡板、搅拌器进行喷涂，涂釜剂用量达到配方设定值时，涂釜单元的阀门关闭。然后通过涂釜管5和涂釜喷头51送入冲洗水对釜体1内部和釜顶冷凝器2进行冲洗，冲洗水量达到配方设定值后，通过釜体1底部的出料口12将冲洗废水送入废水槽。涂釜期间，涂釜剂通过涂釜喷头51进入直管511，再经过增压雾化挡板增压后，通过直管511上的喷射孔512和多角度倾斜的发散孔513对聚合釜釜体1内部及釜顶冷凝器2进行全方位的喷涂。

通过进料口11向釜体1内加入低效缓冲剂，然后启动电动机71、变频器72及减速机73，带动搅拌轴81及搅拌桨82搅拌转动，然后向釜体1内依次加入氯乙烯单体、分散剂、引发剂，然后进入聚合反应监测阶段，反应期间通过半管夹套和内冷挡板3的冷却水流量和温度来控制釜温釜压，半管夹套由上至下设置有多组，每一组半管夹套的冷却水入口41与冷却水出口42连接于一个独立的冷却水循环供水管路，且由上至下连接各组半管夹套的各组冷却水循环供水管路中的冷却水的流速依序加快，温度依序降低，且通过将釜顶冷凝器2呈倾斜状安装在聚合釜的釜体1的顶部，解决了氯乙烯单体在反应期间的气托现象，保证了冷凝器的撤热效率。当聚合反应进行一段时间后，向聚合釜釜体1内加入高效缓冲剂，当达到二次压降0.125MPa或最大反应时间后，注入终止剂。然后继续向半管夹套、釜顶冷凝器2和内冷挡板3中通入冷却水，将聚合釜的釜体1内压力降至0.7MPa后，关闭各个冷却水阀门，开始启动卸料程序，卸料结束后，送入高压水冲洗，冲洗完毕后，搅拌驱动机构和搅拌器停止，并且聚合釜开始进行回收，回收至0.075MPa以下泄料结束，准备启动下一批次生产。

当聚合釜长时间运行并出现粘釜现象后，需要进行清釜处理，釜体1内部存在大体积的粘料，通过防堵电机61带动转动杆62和疏通杆63旋转，利用疏通杆63上的凹形不锈钢爪片64将粘料粉碎并旋转导出，能避免和防止大体积粘料堵住出料口12，提高了清釜效率，也避免了人工疏通的麻烦与危险。

需要说明的是，在本实用新型中，部分部件的详细结构并未详述，但属于本领域技术人员已知的现有技术，故在此不再赘述。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于悬浮法生产PVC的聚合釜，包括釜体，其特征在于，所述釜体竖直设置；所述釜体的顶部外侧设置有釜顶冷凝器；所述釜体的底部外侧设置有搅拌驱动机构，所述搅拌驱动机构的输出端穿设于所述釜体的底部，且与所述釜体内部的搅拌器连接；所述釜体的内部还设置有内冷挡板，所述釜体的外壁设置有夹套；所述釜体的顶部设置有进料口，所述釜体的底部设置有出料口；所述进料口、所述釜顶冷凝器的顶部和底部处均设置有涂釜管，所述涂釜管的进料端与所述聚合釜的涂釜单元通过管道连接，所述涂釜管的出料端与涂釜喷头连接；

所述涂釜喷头为带底壁的直管，所述直管的底壁上开设有多个喷射孔，所述直管的侧壁上同一水平高度上开设有多个周向均布的发散孔，所述发散孔的中心轴线与水平面之间具有30°-75°的倾斜角；

所述出料口的侧壁外部设置有防堵电机，所述防堵电机连接在转动杆的一端，所述转动杆的另一端穿设于所述出料口，且所述转动杆与所述出料口转动连接；位于所述出料口中的所述转动杆上固接有疏通杆，沿所述疏通杆的周向均匀固接有多个凹形不锈钢爪片。

2.根据权利要求1所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述搅拌驱动机构包括：电动机、变频器及减速机，所述电动机与所述变频器电连接，所述电动机的输出端通过所述减速机与搅拌器连接。

3.根据权利要求1所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌轴及搅拌桨，所述搅拌轴的下端与搅拌驱动机构的输出端连接，所述搅拌桨固接于所述搅拌轴上；所述搅拌桨在所述搅拌轴上分为上下两层设置，上层所述搅拌桨为三排同轴搅拌叶，下层所述搅拌桨设有两排同轴搅拌叶。

4.根据权利要求1所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述直管的侧壁上在不同的水平高度开设有多排所述发散孔，且靠近所述涂釜管的所述发散孔的中心轴线向上倾斜，靠近所述直管的底壁的所述发散孔的中心轴线向下倾斜。

5.根据权利要求4所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述喷射孔和所述发散孔的孔径不高于所述直管的壁厚，且所述喷射孔和所述发散孔的孔径大小与和所述聚合釜的内壁之间的距离成反比。

6.根据权利要求1所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述涂釜喷头内设有增压雾化挡板。

7.根据权利要求1所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述夹套为半管夹套，所述半管夹套无缝隙环绕排列于釜体的外侧面；所述半管夹套设有冷却水入口及冷却水出口，且所述冷却水入口设置在所述半管夹套的上部，所述冷却水出口设置在所述半管夹套的下部。

8.根据权利要求7所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述半管夹套由上至下至少设置有多组，每一组所述半管夹套的冷却水入口与冷却水出口连接于一个独立的冷却水循环供水管路，且由上至下连接各组所述半管夹套的各组所述冷却水循环供水管路中的冷却水的流速依序加快，温度依序降低。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于悬浮法生产PVC的聚合釜，其特征在于，所述釜顶冷凝器的中心轴线与所述聚合釜的釜体的中心轴线具有10°-30°的倾斜角。