[发明专利]一种节能高效自清洁聚合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合工艺的生产装置，具体涉及一种节能、高效、自清洁聚合装置。

背景技术

采用聚合反应加工制造的产品有很多，以PVC的生产为例，PVC的生产主要有两种制备工艺，一是电石法；二是乙烯法，主要原料是石油。国际市场上PVC的生产主要以乙烯法为主，而国内受富煤、贫油、少气的资源禀赋限制，则主要以电石法为主，电石法约占我国PVC总产能的70％以上。根据实践经验，在电石（CaC2）法制取PVC的生产中，会出现不同程度的粘釜问题。粘釜即聚合物在聚合釜内壁形成污垢，会造成传热系数下降，从而影响反应进行，降低产量；汽提、干燥过程出料困难；壁垢混入成品中降低PVC树脂质量等一系列问题。这不仅影响聚合釜的自控性能、降低产能和设备利用率，影响产品质量，清理聚合釜还增加了人工费，并引起氯乙烯(VCM)对清釜人员的危害问题，存在较大安全隐患，是一直以来人们迫切解决的一个问题。

在早期，人们主要采用小型聚合釜生产PVC树脂，为保持聚合釜的正常传热和搅拌正常运转，采用1釜1清的方法，这样费时费工。后来，国外采用喷射壁清釜的方法，使用高压水枪，以30MPa的高压水，从人孔处喷射，以除掉釜内粘壁物，减少人工清釜次数。目前，多采用防粘釜剂来解决问题，通过向釜壁面喷涂防粘釜剂来减少或消除粘釜问题。但是它也存在以下问题：

1.防粘涂层的粘牢度低，容易混入产品中，降低产品的纯度，且影响防粘剂的效果。

2.抗氧化时间不足，会使防粘剂提前失效，造成产品质量下降。

3.偏色问题，聚合反应过程中涂层物会被磨蚀掉入釜中，深色防粘釜剂会污染树脂(如“美国红”、“英国蓝”)，并因此而污染树脂使树脂偏红或偏蓝影响制品的色泽。

4.使用时操作困难，需要人工喷涂，且无法保证喷涂的均匀性和完整性。为了改变上述的不足，本发明提出一种节能高效自清洁聚合装置。

发明内容

本发明的目的是设计一种节能高效自清洁聚合装置，摒弃了以传统聚合釜作为聚合反应装置的方法，采用列管式反应器作为反应装置，并在列管中加入转子式自清洁强化传热装置，强化反应物料的充分混合，并将聚合反应的热量快速释放，冷却管程聚合物料，还能够起到自清洁作用，解决粘釜问题，提高产品的质量以及生产效率，从而避免了传统生产方式所带来的种种弊端。

本发明为解决上述问题采用的技术方案是：一种节能高效自清洁聚合装置，由列管式反应器以及一种转子式自清洁强化传热装置构成；列管式反应器由封头、列管、筒体、折流板以及管板组成，并采用常规的设计结构以及装配关系；自清洁强化传热装置主要包括转子、中间支撑架、背水端挂件、限位件以及吊钩挂件；列管的迎水端设有吊钩挂件，列管的背水端设有背水端挂件，转轴两端通过限位件固定支撑在挂件上，转轴通过转子的轴孔、中间支撑架的空心轴轴孔以及限位件的轴孔，列管内放置多个转子，转子成组排列地套在转轴上，中间支撑架位于每组最后一个转子以及限位件之间，转子末端与中间支撑架前端配合，限位件前端与中间支撑架末端配合，中间支撑架的叶片外径小于列管内径但大于转子外径，用于支撑每段转子串，增强转轴的刚度以及转子的自对中效果，从而延长转子甚至整个装置的运行寿命。吊钩挂件的限位槽与列管端部配合，用于限制挂件的径向移动从而起到固定挂件的作用，同时起到轴向紧固自清洁强化传热装置的作用；吊钩挂件的定位销轴与相邻吊钩挂件的定位孔相配合，保证多根列管端部的吊钩挂件呈现整体连接结构，增强单个吊钩挂件的轴向拉伸强度，此外进一步限制吊钩挂件的径向移动以及周向转动。吊钩挂件的定位凹台与限位件的端部相配合，便于限位件的轴向限位固定，并减小限位件与流体间的接触面，减小流体阻力；吊钩挂件的吊钩、空心轴以及定位凹台位于列管内，可以减小对列管入口处流体的冲击，从而大大减小流体阻力。

反应物料经管程入口进入管程，聚合反应的产品经管程出口进入下一步工序；反应物料的流体推力会带动转子转动，转子的旋转运动会加速各反应物料的均匀混合，使得聚合反应更加彻底，提高聚合反应的反应效率；并且经过自清洁强化传热装置的强化传热作用，聚合反应前能够快速吸收壳程入口流入的热流体热量至反应温度，反应后壳程入口流入的冷流体将聚合反应的热量快速吸收，吸收热量后的冷流体经壳程出口流出，便于反应的继续进行。由于自清洁强化传热装置的自清洁作用，使得流体不再粘附在管壁上，而是随着流体的螺旋运动不断前行，从而解决了传统工艺的粘釜问题，提高了产品的质量。

本发明一种节能高效自清洁聚合装置，转子为螺旋叶片转子、开槽螺旋叶片转子或叶片旋向交叉组合式转子等形式。