1前言
随着我国国民经济的高速增长，PVC树脂的需求量也在迅猛增长。据2002年预测，未来8a内我国PVC的需求量将达到每年900-1000万t，成为全球的PVC消费国。这也成为目前许多国内PVC生产厂家正在或计划新、改、扩建大型PVC生产装置的主要原因。尤其是近2a，我国正在或计划建设的 20万t以上的大中型PVC装置就有10余套，如山东、辽宁、江苏、河北、四川、云南、福建、内蒙、新疆等地区都有20-40万t/a的PVC装置的建设计划，甚至100万t/a的电石法PVC装置也正在筹划之中。到2010年，预计我国将新增PVC生产能力300万t/a以上。聚合釜是PVC生产装置中的关键设备，若按70m3聚合釜的生产强度计算，上述新增生产能力的PVC生产装置至少还需要70m3聚合釜150台。
目前，国内外PVC树脂的生产方法主要有3种，即悬浮法、乳液法和本体法。其中悬浮法生产PVC产量所占比例，但近几年乳液法和本体法生产因其树脂的独到之处在国内外也有长足进展。各种生产方法对聚合釜的搅拌、传热均有不同的要求，锦西化工机械(集团)有限责任公司对各种生产方法的PVC聚合釜进行了多年的研究开发，形成了我国的PVC聚合釜系列，并已批量投产。
2 国内外PVC聚合釜结构发展特点
2.1 悬浮法PVC聚合釜的基本结构参数
典型悬浮法PVC聚合釜的基本结构参数见表1。
表1 典型悬浮法PVC聚合釜的基本结构参数
项目 德许尔斯 美国西方化学 日本信越 中国塘沽
容积/m3 200 135 127 108
内径/mm 5000 4200 4200 4200
筒节高/mm 8450 8510 7900 6210
高径比 1.6 2.0 1.88 1.48
搅拌器型式 一层三叶后掠浆 三层平浆 三层平浆 二层三叶子浆
挡板及数量 4组平板 1组套管式 1组平板 6组排管式
密封型式 机械密封 机械密封 机械密封 机械密封
外冷器 有 有 有 有
传动型式 下置 上置 上置 下置
续表1
项目 法国EVC 韩国LG 中国无锡 中国西安
容积/m3 105 70 70 30
内径/mm 4250 3300 3810 2600
筒节高/mm 5940 7100 4828 5020
高径比 1.4 2.15 1.27 1.9
搅拌器型式 二层四叶平浆 三层平浆 二层三叶后掠浆 三层三叶后掠浆
挡板及数量 2组平板 2组平板 4组套管式 4组套管式
密封型式 机械密封 机械密封 机械密封 机械密封
外冷器 有 有 无 无
传动型式 下置 下置 下置 上置
2.2聚合釜的结构发展特点
2.2.1 大型化
随着PVC生产装置规模的不断扩大，大型聚合釜已在国内外PVC装置中普遍采用。通常将30m3以下的釜称为小型釜，容积在70m3以上的釜称为大型釜。
采用大型釜的好处是：(1)PVC树脂产品质量和均一性提高；(2)装置的占地面积减少；(3)装置建设投资降低；(4)装置生产管理费用和维修费用降低。
因此，在国内外新建或扩建的单条生产线生产能力在5万t/a以上的PVC生产装置中，大多采用了70-200m3的聚合釜。
2.2.2 高生产强度
生产强度是指聚合釜每立方米容积每年的生产量。聚合釜生产强度取决于2个方面的因素，一是聚合釜设计的传热能力，二是化工工艺设计的聚合反应时间和生产辅助时间。
提高聚合釜的传热能力通常采用的搅拌与挡板组合、高传热系数的传热结构、适宜的冷却水流速和回流冷凝器等。
缩短聚合生产周期通常的工艺措施有加冷热水技术；防黏釜技术；采用复合引发剂，降低热负荷分布指数；带压出料；采用部分冷冻水等。
聚合釜的高传热能力与其适应的化工工艺措施相结合，保证了聚合釜的高生产强度。
近几年，我国的一些树脂生产厂采取了许多工艺措施，使得在用的聚合釜生产强度大幅度提高，有的国产聚合釜生产强度已经超过了350t/(m3•a)，甚至可达到400t/(m3•a)以上，这一指标为目前国际的水平。
2.2.3 使用的安全可靠性大大加强
聚合釜大型化和生产强度强化以后，每釜投入单体量达数十t，乃至上百t，如果产品质量出现瑕疵或设备发生故障，将造成巨大的经济损失和严重的事故后果。所以对聚合釜的设计制造质量提出了更高的要求。
在搅拌冷模试验技术放大的基础上，进行聚合釜搅拌器的选型和结构设计，对树脂质量和传热效果提供了可靠保证，聚合釜搅拌转速可调，更适应不同型号树脂的生产。
聚合釜的安全泄放装置采用安全阀与爆破膜的组合结构，解决了单一安全阀易堵、失灵的弊病。
聚合釜的轴封多采用带集油盘的双端面机械密封，国内配套的机械密封使用寿命有的已经达到了16000h，泄漏量指标降到5mL/h以下。
聚合釜运行过程的全程自控和完善的连锁系统更保证了聚合釜长期稳定的运行。
