螺旋板式换热器在PVC汽提单元中的应用

2010年第 2期

甘肃石油和化工

20 10年 6月

螺旋板式换热器在 PV C汽提单元中的应用王东辉,,张毅菲 .,邓建民2(1.兰州航天石化工程公司,甘肃兰州 73 0 50;0 ) 2.河南神马汇源氛碱有限公司,河南平顶山 4 6730

摘要:通过比较,选用合适的换热设备,可节省进汽提塔 P V C树脂浆料所需大量蒸汽和出汽提塔浆料所需冷量,并使换热过程易于操作"

关键词:氛乙烯单体;螺旋板换热器;节省蒸汽和冷量

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概述在聚合釜反应后的 P v C树脂浆料中含有 2%~ 4%的氯乙烯,浆料温度约为 4 5~ 6 0 e,反应完毕

后送人出料槽中"优等品 P v C树脂中的氯乙烯残留量要求低于 5 m g瓜g,残留氯乙烯单体含量指标属于强制性执行指标,如树脂中氯乙烯含量过高将极大地损害树脂生产 !加工及接触 P V C人员的身体健康川"常用的脱除 P v C树脂中残留氯乙烯的方法有釜式汽提和塔式汽提,塔式汽提可将氯乙烯残留量降至 2 m g瓜 g以下"操作时,控制进汽提塔的浆料温度要超过 P v C树脂的玻璃化温度 ( 7 5~ 8 7 e ),树脂玻璃化温度是进汽提塔浆料的最低温度"一般控制浆料进塔温度在 8 5~9 5 e之间,从

而使出料槽来的浆料要经过一个加温过程"汽提塔操作底部温度为 11 0~ 11 8 e,上部温度为 9 5~ 0 5 e,经汽提处理过的浆料送至离心工序"浆料进离心机的温度一般控制在 7 1 5 e以下,如温度过高,会严重影响离心机的主轴承 !内部螺旋输送器的主轴承和差速器的使用寿命;但浆料温度过低,会影响干燥器的床温稳定,同时增加干燥系统的能耗"一般要求进离心机的浆料温度为 4 0~ 5 0 e[], 2故出汽提塔的浆料在进离心机前要经过一个降温过程"

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浆料如需加温所需蒸汽量的计算在 PV C 1 2万口 a生产装置中,年生产时间以 8 o o h计,则 P V C干粉产量 W l二巧 t爪,浆料固含

量约为 30%,则浆料中含水量 I v Z二 W l/3 0%一9 1二 15/30%一 15= 35曲, P V C粉末比热容 C l= l . 6 k 2 J/勿,水

比热容几二 4. 9 k 1 J/均,进汽提塔浆料温度以 9 0 e计,加热前浆料温度以 50 e计,则 vt二 0 e"热源 4

采用 0. 6 M pa(表压 )蒸汽,其汽化潜热为 2 069 k J/k g"则根据 Q二平C, v t二9, CI v r+平 2e2, vr二 6 622x 10, k J,需 0. 6 MP a (表压)蒸汽量 9 3= 6 622xz0 3 k J于 2 o69 k J/ g二 k 3. 2t h"同理,将汽提塔底出来的 llr o~ 11 8 e浆料冷却至 40一5 0 e,亦需要大量的冷量"如将冷热浆料互为冷却 !加热介质,选用合适的换热设备,则可节省大量的蒸汽和冷量"

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螺旋板换热器的选用P v C树脂浆料中含有微量引发剂,易使

浆料中的氯乙烯在管道或设备中形成自聚物,从而堵塞

设备或管道;PV C树脂的密度与水相差较大,易沉积"故要求换热设备对冷热介质的阻力降要小;易收稿日期:20 1 0一 02一 01/通讯联系人:邓建民"作者简介:王东辉(1 9 8 3一 ),男,甘肃皋兰人,助理工程师,主要从事化工生产技术研究工作"39

生产工艺

甘肃石油和化工

2010年第 2期

于清洗,且在清洗时能承受一定的压力;具有较大的传染系数"换热设备主要有板式换热器和管式换热器,常用的有列管式 !板式及螺旋板式等几种"管式换热器的壳程难于清洗;而板式换热器由于受到板片刚度和垫片强度的限制,不能承受较大的压力;且螺旋板式换热器的传染系数是列管式换热器的 1~ 2倍"故在冷热浆料互为传热介质的 P V C汽提单元,选用了可拆式的螺旋板式换热器,换热面积为 18 5 m Z,额定流量为 50 m 3 h,额定压力为 1. l 6MP a"由于树脂对杂质的要求严格,故将此换热器设备材质选用 3以不锈钢"选用螺旋板换热器,不能只考虑换热面积,还应当重视板间距 !流通面积及流速"适宜的流速不仅可以减少堵塞,有自冲洗的作用,还可以提高传热系数,降低出汽提塔浆料温度"

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螺旋板换热器的结构和特点螺旋板换热器由两张不锈钢板卷制而成,故形成了两个均匀的螺旋通道,两种传热介质可进行

全逆流流动,大大增强了换热效果,即使两种小温差介质,也能达到理想的换热效果"为了保证两块板之间保持一定的间距,在板上焊有一定数量的定距撑"定距撑还有增强螺旋板的刚度 !扰动流体流

动!增加传热膜系数的作用"其特点是:¹传热系数高,螺旋通道中的流体由于离心惯性力的作用,在较低雷诺数下即可达到湍流状态,且采用较高流速,所以传热系数较大"º不易结垢和堵塞,对于冷热浆料流动都是单通道,流体的速度较高,又有离心惯性力的作用,湍流程度高,浆料中悬浮的颗粒

不易沉积,故螺旋板换热器不易结垢和堵塞"»能利用低温热源,由于流体流动的流道长和两流体可完全逆流,故可在较小的温差下操作,充分回收低温热源"¼结构简单,占地面积小"

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螺旋板换热器使用时存在的一些问题及解决方法在操作换热器时,有时树脂会沉积在换热器中,造成换热器的堵塞,这时可将换热器从生产系统

切出,打开冲洗水阀门进行冲洗,待将沉积浆料冲出后,再投人运行;一些机械杂物如由搅拌或叶轮产生的塑化片或丝状塑化物 !汽提塔清洗不彻底产生的大块树脂等造成的换热器堵塞,如用水冲洗后堵塞状况仍不能解决,可打开换

热器侧盖,用高压水对换热器进行清理;由于冷浆料中含有 2%~% 4的氯乙烯气体,受热后与残留引发剂产生自聚物,在冷浆料侧换热板壁上易形成结垢,浆料中的

一些盐也可在设备表面形成结垢,对于结垢引起的换热效果下降,可在用氨基磺酸对汽提塔进行清洗时,通过浆料管线连接换热器共同清洗"虽然螺旋板换热器制作标准允许换热板单侧受压,但注意换热板在长时间单侧受压会使换热板变形,这将造成换热设备的损坏"

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结语进出汽提塔的冷热浆料通过螺旋板换热器进行热量交换,节省了蒸汽和冷量,降低了生产费用"

同时缩短浆料的受热历程,保证了树脂的质量"今考文献:

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陈沛云.悬浮法通用型聚抓乙烯树脂国家标准简介.聚抓乙烯, 2( ) 5, (1):3 X 4~ 35 .哪涓林,黄志明.聚抓乙烯工艺技术.北京:化学工业出版社, 2( ) 7. X 3 8~ 2 2 3 9. .