国内外聚合釜设计的研究现状进展
表1.1 我国已引进的国外聚合釜技术6313
公司名称 聚合釜容积/m3
美国原古德里奇公司 70
欧洲EVC公司 105
日本信越化学工业公司108/127
西方化学工业公司 135
我国在吸收消化了国外先进技术的基础上，通过坚持不懈的努力与不断创新精神，也已研制开发出了国产化的大型聚合釜及其生产工艺。目前，国内具有代表性的大型聚合釜有无内冷管的105 m3 聚合釜和120 m3 聚合釜、带有8根内冷管的108 m3 聚合釜以及顶伸式搅拌的135 m3 聚合釜等。随着工业发展的进步以及工艺的先进化，各行各业对PVC的需求也在与日俱增，PVC生产规模不断扩大，聚合釜大型化已成为当今主流趋势。但随着技术的不断发展，人们逐渐认识到聚合釜大型化并不等于高效率和高效益化，且随着聚合釜容积的不断增大，一旦产生粗料，将会造成较大损失，因此对聚合釜的控制要求也越来越高。例如温度的控制，要采用精度更高的串级控制系统[5]来完成生产要求。随着聚合釜容积的增大，表面积相对缩小，夹套的传热面积无法满足传热需求，110 m3釜配套了釜顶冷凝器，釜顶冷凝器的形式为固定管板式换热器，换热面积为132 m2，其作用是热的气相介质进入到冷凝器换热管中后．经换热管进行热交换，将气相介质冷凝为液相，沿换热管壁回流到物料中，及时导出物料的反应热，通过冷却水流量的控制，使物料的温度保持在工艺要求范围内，完成聚合反应[6]。
在石化企业生产过程中，为了提高聚氯乙烯的产品质量，需要实时监测旋转喷射头的工况，期望达到满意的聚合釜清洗效果，因此需要研制在实时在线的状态下聚氯乙烯聚合釜旋转喷射头无线远程状态监测系统，采用加速度传感器来感应旋转喷射头[7]水流冲击聚合釜内壁的振动信号，研究提出了应用控制机和24位高精度数据采集模块作为硬件平台，采用LabVIEW8.6软件建立采集分析系统对振动信号进行处理，实时在线监测旋转喷射头工作状态，实现了对旋转喷射头工作故障的预报警。并且通过使用无线网桥搭建了现场工控机与中央控制室主机的无线远程监控网络，实现了在线海量数据的实时无线传输。
3.2 氯乙烯的泄漏扩散及聚合釜密封技术发展
在聚合釜的运行中，其物料搅拌系统的轴与釜体端面处的密封容易发生泄漏，老式聚合釜轴封的密封形式是填料密封，泄漏频繁，不易文护。现在大多数会使用机械密封，机械密封为接触密封，旋转轴用动密封，也称端面密封。机械密封有四个泄漏点，其中三个是静密封，一般不易泄漏，一般造成机械密封失效的主要原因是端面液膜被破坏和安装问题。机械密封的失效原因有以下三个：向心球轴承承受了来自轴向力的作用、密封液体粘度低，润滑，隔离效果差、物料反应异常，径向震动加剧[8]。聚合釜一旦密封失效就会产生泄漏，对于氯乙烯聚合釜来说，发生泄漏是非常严重的，不仅容易发生生产事故，同时少量的氯乙烯泄漏也会给工作人员的健康带来危害。对于氯乙烯的泄漏，科研人员做了很多模型来研究其扩散过程，通过模型试验法来研究氯乙烯的泄漏扩散情况来确定安全地带。常用的有毒气泄漏扩散过程数学模型包括Gaussian模型、Gaussian轨迹烟云模型、BM模型、Sutton模型[9]。用简化的三文扩散模型描述氯乙烯在复杂气象条件下的扩散过程，分析了扩散距离与浓度的关系，得出当氯乙烯的泄漏速率为1m/s时，在中度不稳定大气条件下泄漏半径500m以内为危险区域；在中度稳定大气条件下，泄漏半径1000m以内为不安全地带。因此做好聚合釜的密封设计至关重要。机械密封广泛应用于聚合釜的密封机构上，机械密封易发生的问题是泄漏量超差和温度过高[10]。因此在聚合釜的机械密封中，要切实做好密封文护保养工作，首先要保证零部件质量，然后要保证有充分的冷却润滑，最后要保证安装精度，也可以适当调节端面比压。
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