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1、摘 要本文首先介绍了聚氯乙烯（PVC）的广阔发展前景，而聚合釜是生产PVC的最重要设备。又简单介绍了国内外聚合釜设计技术的发展历程及制造厂家。从材质的传热性能、传热面积、搅拌器的设计、釜顶冷凝器及釜壁抛光几个方面阐述了聚合釜结构对生产能力的影响。又介绍了釜体和夹套的技术特性，以及安装、试车、操作、岗位要求。同时指出设备特点及存在的问题并提出改进意见。然后是详细的工艺计算和强度计算，进而各个位置尺寸和部件进行选择确定。关键词：聚氯乙烯，设计，计算AbstractThis paper describes the broad prospects for development of PVC,the
2、production of PVC polymerization reactor is the most important equipment. Also a brief home and abroad polymerization reactor design and technological development and manufacturer. Heat transfer from the material, heat transfer area, mixer design, the condenser and the reactor vessel top wall of pol
3、ished several aspects of the polymerization reactor structure on the capacity of. Also introduced the reactor body and the jacket of the technical characteristics, And installation, commissioning, operation, job demands. Also pointed out that the device characteristics and problems and suggest impro
4、vements. Then the detailed process calculation and strength calculation, Size and components in various locations and then select OK.Key Words：PVC；Design；Calculate目 录摘 要IAbstractII第1章 设计说明书11.1概述11.1.1国内外聚合釜技术的发展历程11.1.2我国制造聚合釜的厂家41.2聚合釜结构对生产能力的影响51.2.1材质的传热性能51.2.2传热面积61.2.3搅拌的设计61.2.4釜顶冷凝器81.2.5釜壁
5、抛光81.3设备的技术特性81.3.1釜体的试验、检验要求91.3.2 夹套的试验，检验的要求91.4安装、试车、操作及岗位要求91.4.1 安装91.4.2试车要求101.4.3设备的操作要求101.4.4岗位安全要求101.5设备特点及存在的问题和改进的意见111.5.1设备特点111.5.2设备的特点111.5.3 改进的意见111.6维修注意事项111.6.1 检修周期111.6.2 检修内容11第2章 工艺计算122.1原始数据122.2 物料衡算132.3釜体工艺尺寸的确定142.3.1釜体内直径、高度的确定152.3.2封头的选择152.3.3 夹套的选择152.4热量衡算172
6、.4.1热水量的计算 182.4.2 冷却水用量（聚合时间为11小时）202.4.3 所需传热面积212.5釜体内冷管的计算212.6实际传热面积及校核222.7搅拌器设计222.7.1桨叶的形式，安装方式、尺寸222.7.2搅拌转速的确定及功率的计算242.7.3 电机、减速机的选择262.8安全阀的选择272.8.1 安全阀的工作原理及工作过程272.8.2 液化气体容器的安全泄放量272.8.3 安全阀排放能力的计算282.8.4 安全阀的规格尺寸（P10-9）282.9工艺接管的计算及选择292.9.1 进、出料管径和长度292.9.2夹套进、入口管管径及长度302.9.3温度计接管等
7、列表302.9.4放料阀312.9.5 接管法兰的选择、法兰盖的选择31第3章 强度计算323.1设釜体、夹套的计323.1.1选材323.1.2釜体，封头的计算及校核333.1.3 夹套壁厚设计353.1.4 夹套封闭结构设计363.1.5 夹套螺旋导流板的间距确定373.2釜体及夹套的开孔补强383.2.1 釜体的开孔补强383.2.2 夹套的开孔补强393.3内冷管外压稳定性校核403.4支承结构设计计算413.4.1支承结构形式413.4.2载荷计算413.5搅拌轴的设计423.5.1轴的最小直径423.5.2轴结构的确定433.5.3 轴的刚度校核443.5.4 轴的临界转数的计算4
8、43.6轴承的选择及寿命计算463.6.1 轴的轴向力463.6.2 轴承的选择473.7人孔的选择493.8轴底轴承的选择及支架的设计493.9减速机机座选择50参 考 文 献51致 谢52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
9、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70 m3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P
10、VC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3 000 t/a工业装置,顺利投产,并扩产到6000 t/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13.5 m3聚合釜6台,设计规模为6000 t/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13.5 m3聚合釜。13.5 m3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
11、,属长径比较大的瘦长釜型,安装有46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13.5 m3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33 m3聚合釜完成设计,1977年在原锦西化工机械厂批量制造10台33 m3聚合釜,在原北京化工二厂安装投入生产运行,13.5 m3聚合釜和30 m3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30 m3聚合
12、釜生产。这个时期,30 m3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30 m3
13、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80 m3聚合釜,由原锦西化工机械厂制造,在天津化工厂试车成功。80 m3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
14、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70 m3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127 m3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105 m3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108 m3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135 m3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120 m3聚合釜生产工艺技术,预
15、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70 m3聚合釜装置生产技术,青岛海晶化工集团有限公司45 m3聚合釜生产技术和天津大沽化工厂30 m3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135 m3聚合釜,形成中国石化齐鲁股份公司37万t/a PVC引进项目50%的生产能力。70 m3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
