本實(shí)用新型涉及換熱器領(lǐng)域，具體是一種聚氯乙烯聚合釜頂冷凝器。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯PVC聚合釜體外冷凝器屬列管式換熱器，需垂直安裝在聚合釜體外。釜內(nèi)氣相介質(zhì)氯乙烯VCM氣體進(jìn)入釜頂冷凝器管程，被冷凝成液體，沿?fù)Q熱管內(nèi)壁流回釜內(nèi)，達(dá)到冷卻目的，使物料的溫度保持在工藝要求的范圍內(nèi)。這種冷卻方式可將VCM中絕大部分熱量移出釜外，縮短聚合周期，提高聚合釜的生產(chǎn)能力。
我國聚氯乙烯PVC生產(chǎn)過程中所采用的反應(yīng)釜多數(shù)為70m3聚合釜，單臺年生產(chǎn)能力可達(dá)2.5萬噸。但是，傳熱能力限制了聚合釜生產(chǎn)能力，若再提高70m3聚合釜的傳熱能力和生產(chǎn)能力，最有效的方式是安裝外部冷凝器。近幾年，國內(nèi)個(gè)別70m3聚合釜也嘗試加釜頂冷凝器，面積60m2左右，年產(chǎn)能提高3000噸。但是，加裝的釜頂冷凝器只是協(xié)助聚合釜散熱，沒有將釜頂冷凝器融入到聚合釜體系中，無法配合聚合釜反應(yīng)，產(chǎn)能提高不明顯，而且存在自聚堵塞等負(fù)面效果。現(xiàn)有的釜頂冷凝器的殼程和管程的設(shè)計(jì)壓力比較大，導(dǎo)致殼程和管程的管壁較厚，材料成本大，而且換熱管均需要拋光，制造成本高，造成不必要的浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決聚氯乙烯聚合釜頂冷凝器換熱效率差，容易擁堵?lián)p壞，維護(hù)困難的問題。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，提供一種聚氯乙烯聚合釜頂冷凝器，包括冷凝器殼體，所述冷凝器殼體包括中空柱狀殼身及與之固定的頂蓋和底蓋；
所述殼身頂、底面封閉，所述頂、底面之間貫通有用于流通氯乙烯的換熱管；所述殼身內(nèi)沿徑向固定有折流板；所述殼身側(cè)面靠近頂面位置開設(shè)有冷卻水入口，靠近底面位置開設(shè)有冷卻水出口；
所述頂蓋安裝有測量換熱管內(nèi)溫度的管程溫度計(jì)、測量換熱管內(nèi)壓力的管程壓力計(jì)和測量殼身內(nèi)冷卻液壓力的殼程壓力計(jì)，所述頂蓋連通固定涂釜液噴射管I；
所述底蓋連通固定待冷凝氯乙烯進(jìn)氣管、氯乙烯出口管，并安裝配有透明可視窗口的人孔蓋。
所述頂蓋、底蓋一般設(shè)置成與殼身頂、底面間空出密封空間的形式，便于物質(zhì)在密封空間中的擴(kuò)散。
優(yōu)選的，所述換熱管沿殼身軸向方向布置，并貫穿折流板。
優(yōu)選的，所述殼身內(nèi)部在冷卻水入口處固定有防止冷卻水過快流入的水流擋板。
優(yōu)選的，所述殼身側(cè)面靠近頂面位置還開設(shè)有殼程氣體放空口，靠近底面位置開設(shè)有殼程排污口。
優(yōu)選的，所述殼身側(cè)面還固定有耳式支座，所述耳式支座與聚合釜頂?shù)陌惭b架相互固定。
優(yōu)選的，所述頂蓋還連通固定有氣體回收管。
優(yōu)選的，所述頂蓋還連通固定有沖水管。
優(yōu)選的，所述換熱管采用表面光潔的不銹材料制成。
優(yōu)選的，所述底蓋連通固定涂釜液噴射管II。
通過在殼身內(nèi)沿徑向固定折流板，使冷卻液水流形成迂回的行進(jìn)路線，相對常規(guī)冷凝器僅設(shè)置波紋狀或盤狀換熱管的方式對冷卻液自身的熱對流的依賴度更低。改進(jìn)后的移熱比能夠達(dá)到1:1，可將絕大部分熱量移出釜外，快速實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移，進(jìn)而縮短氯乙烯聚合反應(yīng)時(shí)間，由原來的280～300min降至150～180min，聚合釜產(chǎn)能加倍，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。頂蓋連通固定涂釜液噴射管I，使得頂蓋與殼身固定后，換熱管的頂部出口也能被涂釜液噴射范圍所覆蓋，從而讓涂釜液流過換熱管，得以實(shí)現(xiàn)對換熱管的防擁堵處理。殼體的拆分化，管程溫度計(jì)、管程壓力計(jì)和殼程壓力計(jì)、人孔蓋的設(shè)置使得維修和檢測簡單化，相對常規(guī)聚氯乙烯聚合釜頂冷凝器，無需徹底拆開冷凝器或單獨(dú)試機(jī)即可展開檢測維修作業(yè)，即使到了損壞置換時(shí)也可通過替換單獨(dú)的部件進(jìn)行維修，降低維護(hù)成本。
換熱管沿殼身軸向方向布置，并貫穿折流板，使得換熱管能夠多次經(jīng)過折流的冷卻液，避免換熱管內(nèi)的氯乙烯與冷卻液同向移動而導(dǎo)致的冷凝效率降低。
通過設(shè)置水流擋板，降低了冷卻水流速，避免流速過高導(dǎo)致的冷卻水與換熱管接觸過少，提高了換熱管換熱效率。
殼程氣體放空口的設(shè)置，主要用于放空殼程空間內(nèi)的氣體，保證循環(huán)冷卻水能夠充滿殼程空間，提高換熱效果。殼程排污口的設(shè)置，用于對冷凝器進(jìn)行清洗時(shí)協(xié)助排空殼程空間的冷卻水。
耳式支座與聚合釜頂?shù)陌惭b架相互固定，安裝架通過簡單的框架結(jié)構(gòu)即可固定在聚合釜頂，節(jié)省空間。待冷凝氯乙烯進(jìn)氣管常規(guī)采用彎管形式并與聚合釜頂部出口相連，氯乙烯出口管常規(guī)采用直管形式并與聚合釜頂部入口相連，從而使得冷凝器牢固地安裝在聚合釜的斜上方，冷凝器安裝位置靈活，克服冷凝器安裝空間不足問題。
頂蓋連通固定有氣體回收管，用于周期性放空生產(chǎn)中出現(xiàn)的不凝性惰性氣體，避免壓力過高造成生產(chǎn)不安全因素，另外，設(shè)置在頂蓋上也能避免不凝性氣體在釜頂冷凝器換熱管內(nèi)形成氣相阻隔層，影響氯乙烯在釜頂冷凝器換熱管內(nèi)換熱。
頂蓋上沖水管的設(shè)置，能在避免拆開的情況下，進(jìn)行冷凝器和聚合釜的統(tǒng)一清洗，實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備公用一個(gè)沖洗管，節(jié)省空間和造價(jià)。
表面光潔的不銹材料制作的換熱管，使得制造加工過程中避免換熱管的內(nèi)壁拋光，節(jié)約了加工成本，減少了拋光損耗。
底蓋連通固定涂釜液噴射管II，實(shí)現(xiàn)對冷凝器內(nèi)涂釜液噴射管I覆蓋不到的范圍(底蓋空間)進(jìn)行涂釜作業(yè)。進(jìn)一步避免避免粘壁的發(fā)生，從而使得有效功率提升。
本實(shí)用新型的有益效果是能實(shí)現(xiàn)聚氯乙烯聚合釜冷凝器效率提升，降低制造成本，獲得經(jīng)濟(jì)效益，減少冷凝器損壞因素。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的聚氯乙烯聚合釜頂冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖；
其中：
1-冷凝器殼體 11-殼身 111-換熱管
112-折流板 113-冷卻水入口 114-冷卻水出口
115-水流擋板 116-殼程氣體放空口 117-殼程排污口
118-耳式支座 12-頂蓋 121-管程溫度計(jì)
122-管程壓力計(jì) 123-殼程壓力計(jì) 124-涂釜液噴射管I
125-氣體回收管 126-沖水管 13-底蓋
131-待冷凝氯乙烯進(jìn)氣管 132-氯乙烯出口管 133-人孔蓋
134-涂釜液噴射管II
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
根據(jù)圖1所示的一種聚氯乙烯聚合釜頂冷凝器，包括冷凝器殼體1，所述冷凝器殼體1包括中空柱狀殼身11及與之固定的頂蓋12和底蓋13；
所述殼身11頂、底面封閉，所述頂、底面之間貫通有用于流通氯乙烯的換熱管111；所述殼身11內(nèi)沿徑向固定有折流板112；所述殼身11側(cè)面靠近頂面位置開設(shè)有冷卻水入口113，靠近底面位置開設(shè)有冷卻水出口114；
所述頂蓋12安裝有測量換熱管111內(nèi)溫度的管程溫度計(jì)121、測量換熱管111內(nèi)壓力的管程壓力計(jì)122和測量殼身11內(nèi)冷卻液壓力的殼程壓力計(jì)123，所述頂蓋連通固定涂釜液噴射管I124；
所述底蓋13連通固定待冷凝氯乙烯進(jìn)氣管131、氯乙烯出口管132，并安裝配有透明可視窗口的人孔蓋133。
所述換熱管111沿殼身11軸向方向布置，并貫穿折流板112。
所述殼身11內(nèi)部在冷卻水入口113處固定有防止冷卻水過快流入的水流擋板115。
所述殼身11側(cè)面靠近頂面位置還開設(shè)有殼程氣體放空口116，靠近底面位置開設(shè)有殼程排污口117。
所述殼身11側(cè)面還固定有耳式支座118，所述耳式支座118與聚合釜頂?shù)陌惭b架(圖中未示出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)描述理解)相互固定；
所述頂蓋12還連通固定有氣體回收管125。
所述頂蓋12還連通固定有沖水管126。
所述換熱管111采用表面光潔的不銹材料制成。
所述底蓋13連通固定涂釜液噴射管II134。
更進(jìn)一步地以實(shí)際可以使用的產(chǎn)品為例，本實(shí)用新型中的聚合釜頂冷凝器，其冷凝器殼體1頂部安裝有管程溫度計(jì)121、管程壓力計(jì)122、涂釜液噴射管I124、氣體回收管125、沖水管126、殼程壓力計(jì)123，其殼體1一側(cè)自上而下裝有冷卻水入口113、冷卻水出口114、待冷凝氯乙烯進(jìn)氣管131、涂釜液噴射管II134，殼體1另一側(cè)自上而下裝有殼程氣體放空口116、耳式支座118、殼程排污口117、人孔蓋133，冷凝器殼體1底部為氯乙烯出口管132，殼體1內(nèi)部設(shè)置有折流板112和換熱管111。殼體1和折流板112材質(zhì)為304不銹鋼，換熱管111材質(zhì)為316L不銹鋼，生產(chǎn)時(shí)不需進(jìn)行拋光處理，換熱管111外徑38.1mm，換熱管111管壁厚2.11mm，共有692根換熱管111，殼體1壁厚14mm。冷凝器殼程設(shè)計(jì)壓力0.48MPa，管程設(shè)計(jì)壓力1.2MPa。人孔孔徑500mm，殼程排污口117管徑50mm。
設(shè)備安裝流程：
將加工好的釜頂冷凝器通過耳式支座11安裝在70m3聚合釜頂部，并通過待冷凝氯乙烯進(jìn)氣管131和氯乙烯出口管132與聚合釜連通，將各管道分別于相應(yīng)的管道連通，比如將循環(huán)水管與冷卻水入口113相連，殼程排污口117與排污管道相連，并安裝管程溫度計(jì)121、管程壓力計(jì)122、殼程壓力計(jì)123至對應(yīng)位置，使其能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，比如管程溫度計(jì)121和管程壓力計(jì)122要與換熱管111連通，殼程壓力計(jì)123要與殼身11內(nèi)的空間連通。安裝完畢后進(jìn)行施壓和試漏操作，檢查密封效果。
設(shè)備運(yùn)行流程：
在氯乙烯聚合釜入料之前，首先對釜頂冷凝器進(jìn)行涂壁，然后再對聚合釜進(jìn)行涂壁，涂壁液由蒸汽霧化成液滴后經(jīng)涂釜液噴射管I124和涂釜液噴射管II134均勻噴涂在換熱管111內(nèi)壁、頂蓋12、底蓋13以及聚合釜內(nèi)表面；通過加料管線往聚合釜內(nèi)部加入引發(fā)劑、分散劑，助劑和脫鹽水加料完畢后，由聚合釜頂部加入氯乙烯，反應(yīng)30min后開啟釜頂冷凝器的循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水進(jìn)水為5度冷凍水，開始冷凝操作，每隔一定時(shí)間通過釜頂冷凝器頂部的氣體回收管125向外排出一定的氣體，避免惰性氣體在冷凝器頂?shù)木奂瘜?dǎo)致?lián)Q熱效率降低現(xiàn)象的發(fā)生；待反應(yīng)完成后，聚合釜正常出料。等運(yùn)行一段時(shí)間后要對冷凝器殼程進(jìn)行沖洗，并通過冷凝器中部的殼程排污口117將循環(huán)水排空。
運(yùn)行效果與經(jīng)濟(jì)效益：
本實(shí)用新型釜頂冷凝器制作過程中換熱管111材質(zhì)為316L不銹鋼，不需進(jìn)行拋光，節(jié)省10％的加工費(fèi)用，約5萬元，另外，冷凝器的設(shè)計(jì)殼程壓力低，殼體壁厚14mm，比一般采用的16mm釜頂冷凝器要薄，材料成本降低10％左右，約5萬元。冷凝器的制造總成本降低約10萬元，約10％左右。
釜頂冷凝器換熱面積能夠達(dá)到198m2及以上，通過設(shè)置各種獨(dú)特結(jié)構(gòu)，提高了釜頂冷凝器的換熱效率，聚合釜和釜頂冷凝器的移熱比能夠達(dá)到1:1，可將絕大部分熱量移出釜外，快速實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移，進(jìn)而縮短SG-5型聚氯乙烯聚合反應(yīng)時(shí)間，由原來的280～300min降至150～180min，縮短了近一半時(shí)間，進(jìn)一步提高聚合釜的生產(chǎn)能力，單釜產(chǎn)能由原來的2萬噸/年增至4萬噸/年，利潤300元/噸計(jì)算，單釜可增創(chuàng)600萬元/年，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。
以上已對本實(shí)用新型創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述的實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。