EPVC聚合釜配套冷凝器的国产化设计与制造

张立红

（天津渤天化工有限公司，天津 300480）

EPVC聚合釜配套冷凝器的国产化设计与制造

张立红

（天津渤天化工有限公司，天津 300480）

介绍了24m3乳液法聚氯乙烯（EPVC）聚合釜配套釜顶冷凝器的结构形式，分析了其国产化设计与制造要点。

EPVC；聚合釜；冷凝器；国产化设计与制造

目前在国内中型乳液聚合法EPVC（乳液法聚氯乙稀）树脂生产中，24m3EPVC聚合釜为常规设备，其制造水平、生产工艺日趋益亦完善，己成为国内中型乳液聚合EPVC生产装置中通用釜型。

传热能力是聚合釜的重要性能指标，对于中型聚合釜来说，24m3EPVC聚合釜经过多项改进，其夹套，内冷挡板等传热装置基本达到最佳设计，因此只有通过体釜外冷却器的设置，才能具备有效地再次提高传热能力。

我公司原设备釜外冷却器，订货周期长，用外汇价格价高，以及自身缺陷如表面光洁度不高造成换热管经常堵塞，不易清理，且停车清理周期长，影响生产效能。随着换热管清理次数的增加，换热管的内壁光洁度急聚下降，如此恶性循环，致使换热管易泄漏,换热器寿命缩短。所以，为提质高产降耗，我公司通过国产化的设计制造及应用，取得了一定的生产效果，下面就应用几个部分进行论述。

1 冷凝器的设计

EPVC聚合釜体外冷凝器均设置在设备顶部，冷凝器属列管式换热器，需垂直安装。釜内气相介质氯乙烯（VCM）进入釜项冷凝器管程，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。这种冷却方式是最有效的，结合搅拌装置可将介质中绝大部分热量移出釜外，实现热交换，缩短聚合周期，从而进一步提高聚合釜的生产能力。

本设计是在原有设备基础上进行改造的，而原设备是在役的压力容器，其使用、改造必须按照国家相应的法律、法规在压力容器制造厂进行。本设计的体外冷凝器作为独立的压力容器与原设备进行组装，对原设备不需进行任何更改，即可实现热交换的目的。

冷凝器的设计、制造、检验规范按GB151《管壳式换热器》、GB150《钢制压力容器》进行，并接受《固定式压力容器安全技术监察规程》的监督。

1.1 设计步骤

1.1.1 根据工艺要求计算冷凝器的热交换量Q、平均温度差△Tm及传热系数K。

1.1.2 确定传热面积A（考虑了10%的安全量）。按A=Q/（K·△Tm）进行计算。

1.1.3 确定换热管数量。根据换热管规格（管径d0、厚度δ）和有效长度L1计算出所需换热管的数量n:n=A/(πd0·L1)。

1.1.4 计算换热器的阻力△P。

式中：△P为流体阻力损失，Pa；N为流动方向上的管排数；g 为重力加速度，m/s2；P 为气体密度，kg/m3；F为摩擦系数；Gmax为最窄截面处的气体质量流速，kg/（m2·S）。

1.1.5 按规范进行管板、壳体、管箱筒体、封头、接管开口处补强等强度计算。

从整个设计计算过程看，换热器各参数之间是相互影响的，在计算一开始必须进行部分估算后才能进一步进行精确计算。必须用精确计算所得的各参数值对估算值进行验证，检验估算值是否与计算结果相接近或不相互矛盾，如果两者相差较大或出现矛盾，则必须用精算结果进行重复计算。

最终确定24m3EPVC聚合釜配套冷凝器的换热面积为180m2。

1.2 技术特性

24m3EPVC聚合釜配套冷凝器的技术特性见表1。

表1 24m3EPVC聚合釜配套冷凝器的技术特性

1.3 结构特点

冷凝器壳程筒体直径为1400mm，壳体长为2000mm，主体壳程材料为16MnR，管程材料为00Cr19Ni10，换热管为00Cr19Ni10。上管箱由法兰连接一段筒体与封头组焊。下管箱与锥体相连，锥体小口与一套筒节及法兰组焊。冷凝器安装在聚合釜顶部，其本身也设置了耳式支承结构。

管板采用复合板加工结构，上管板与换热管采用平齐结构，以防止物料堆积。下管板与换热管有角焊缝。上下管板复层表面均需要抛光处理，换热管内壁及下管箱锥体内表面也需要抛光处理，表面粗糙度 R2≤0.1μm。

按工艺要求设置各种管口，冷凝器顶部设置了喷雾管口，管口配置喷嘴可对内部进行自动喷雾涂敷，另在下锥体处设置了手孔，供检查设备使用。

2 制造要点

2.1 换热管的抛光

φ32×2、L=2000mm的不锈钢换热管内壁抛光难度很大，我公司与国内某机械厂合作，采用电化学技术进行换热管的内壁抛光，并制定了一整套抛光工艺，抛光后换热管内壁纹理均匀、光洁度好，且抛光效率高，既达到了设计要求又节省了时间。

为了防止上管板积液，上管头应与管板上表面平齐，因此，将管子与上管板组对、焊接、胀接合格后，上管头应加工到与管板表面平齐，且要保证管子与管板表面垂直，要制定可靠的加工工艺。

2.2 管板加工

管板材料为16Mn锻件与不锈钢板00Cr19Ni10，复合板，B1级合格。管板采用四轴数控钻床钻孔，将上下管板同时钻孔，以保证两管板孔同心，且对设备的垂直有保障作用。管孔钻好后用专用切槽器及铰刀加工管孔的密封槽，在加工过程中要避免管孔产生纵向划痕。

应严格控制胀度，防止胀接产生变形，必要时可对换热管胀接处进行退火处理，以保证换热管端的硬度比管板低。

24m3EPVC聚合釜配套冷凝器的法兰密封面应相互平行，且与主轴线垂直，为此，上下法兰面要进行整体加工，组对设备支座的基础面应与设备主轴线垂直。

管箱法兰因焊接而发生变形是不可避免的，应采取合理的工艺措施解决焊后变形问题，然后再进行机加工。因此我们采用强度焊加贴胀。

2.3 折流板的加工

折流板的外圈用车床加工，应在叠合后的折流板钻孔后再进行外圈加工，折流板的毛坯应以整圆形经车床加工后，再进行去豁，这样才能保证折流板的外径偏差在要求范围内，而且可保证管孔的直径偏差在标准范围之内，穿管时亦容易进行，在必要时，可以设置孔径偏差小于标准规定值，以减少换热管的震动和磨损。

2.4 压力试验

24m3EPVC聚合釜配套冷凝器制造完成后，需进行强度试验和气密性试验，应按试验工艺进行试验。壳程部分单独进行水压试验，试验时严格控制水中氯离子含量不超过标准规定的范围。水压试验合格后进行1.2MPa的气密性试验。管程部分水压试验压力为1.5MPa，气密性试验压力为1.2MPa。

结论：24m3EPVC聚合釜配套冷凝器的国产化使总制购费降低30%，并因光洁度加大，减少了管内壁的自聚物的粘结生成，从而使工人劳动强度减轻，从每周清理一次到每月清理一次。从而达到了国产化设计的初衷，提质降耗，增产增收。

The localization design and manufacture of condensers for EPVC polymerizers

ZHANG Li-Hong
（Tianjin Botian Chemical Industry Co.,Ltd.,Han Gu Tianjin 300480，China）

The structure of overhead condenscres matching with 24m3EPVC polymerizers was in-troduced,and the main points for its localization design and manufacture were analyzed.

EPVC;polymerizer;condenser;localization

10.3969/j.issn.1008-1267.2012.05.022

TQ051.6+1

B

1008-1267（2012）05-0058-03

2012-03-31

张立红（1962～），女，工程师。