近年來，大型釜聚合技術(shù)被廣泛的用于PVC樹脂的生產(chǎn)，但聚合釜的傳熱問題一直未解決，由 于聚合釜體積增大，表面積相對(duì)縮小，且聚合釜直徑增大后，釜壁厚度必然增加，導(dǎo)致傳熱能力進(jìn)一步下降，體外夾套的傳熱面積已無法滿足傳熱需求。

解決此問題的有效途徑是配套使用聚合釜冷凝器，冷凝器安裝在上封頭處，將熱的氣相介質(zhì)導(dǎo)入到換熱管中，經(jīng)過熱交換冷凝為液相，沿著換熱管壁再回流到聚合釜中，使物料的溫度保持在工藝要求范圍內(nèi)，完成聚合反應(yīng)。目前我公司生產(chǎn)的LF108型聚合釜、LF110型聚合釜、LF120 型聚合釜、LF135型聚合釜、LF136S型聚合釜均設(shè)有配套冷凝器。

l聚合釜冷凝器的特點(diǎn)決定換熱管與管板的連接方式

由于冷凝器直接與聚合釜釜體連通，氯乙烯單體為有毒氣體， 不得泄漏，換熱管與管板的連接是冷凝器設(shè)計(jì)中較關(guān)鍵的問題，必須選用可靠的連接方式，換熱管與管板的連接采用強(qiáng)度脹加密封焊方式。為防止長期運(yùn)行時(shí)，換熱管內(nèi)堆積氯乙烯單體發(fā)生自聚反應(yīng)，換熱管內(nèi)壁要求進(jìn)行拋光處理，精度達(dá)~URa<0．1 u m。如采用機(jī)械滾柱脹接，拋光管內(nèi)壁將被劃傷，必須采用液壓脹管法，這種方法需要特殊的工藝和技術(shù)，脹接力的選擇尚無成熟的經(jīng)驗(yàn)。我公司在生產(chǎn)冷凝器過程中，通過查閱有關(guān)資料，在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 確定了一種可行的液壓脹接力的選擇方法。

2液壓脹接力的理論計(jì)算

目前國內(nèi)普遍使用的液壓脹接方式為液袋脹接，詳見圖1。很高壓脹管介質(zhì)經(jīng)心軸的中心孔進(jìn)入液袋，通過液袋對(duì)換熱管內(nèi)表面施加均勻的脹接壓力，使換熱管脹接于管板中。脹管分為三個(gè)階段： (1)預(yù)脹，使管子與管壁接觸； (2) 擴(kuò)脹，使管子處于塑性變形狀態(tài)，而管板處于彈性變形狀態(tài)，僅使管孔壁局部產(chǎn)生塑變； (3) 過脹、擴(kuò)脹，使管子處于塑性變形狀態(tài)，而管板處于塑性變形狀態(tài)。第三階段，只能在試驗(yàn)中達(dá)到，在實(shí)際生產(chǎn)過程中不能出現(xiàn)， 因?yàn)檫_(dá)到第三階段時(shí)管板已經(jīng)開始變形，即產(chǎn)生過脹現(xiàn)象。

2．1脹管過程受力分析

脹管階段：管子塑性形變，管板無變化；

脹管第二階段：管子塑性形變，管板剛開始彈性形變；

脹管第三階段：管子塑性形變，管板塑性形變，產(chǎn)生過脹。

2．2實(shí)際計(jì)算結(jié)果

以LF108型聚氯乙烯聚合釜冷凝器為例，管板材料為Q345R堆焊S31603，厚度80mm，屈服強(qiáng)度為305MPa；換熱管材料為00Crl7Ni14Mo2，規(guī)格為 φ25×2mm，屈服強(qiáng)度為175MPa；管板孔內(nèi)徑 為φ25.25mm，中心距為32mm，三角形排列。代入公式計(jì)算：

K= 1.19： K1= 1．936： P0= 35．15M Pa： Pmin = 116．12MPa：Pmax=2l1．67MPa

因此該臺(tái)冷凝器所需脹接力在116～211MPa之 間。

3試驗(yàn)驗(yàn)證

由于理論計(jì)算所得的脹接力為一個(gè)范圍值， 如果脹接力不能確定具體數(shù)值，只按這個(gè)范圍值執(zhí)行，一臺(tái)冷凝器有著上千根換熱管，因此在實(shí)際施工中就會(huì)發(fā)生某些接頭脹緊度過大，某些接頭脹緊度不夠的現(xiàn)象，而脹接的關(guān)鍵是保證每個(gè)接頭都具有均勻的、適當(dāng)?shù)拿浘o度，而不在于某個(gè)接頭的脹緊度有多高。

為了確定一個(gè)相對(duì)精確的脹接力，我公司按管板厚度和孔的分布做了一個(gè)試樣，在10個(gè)孔中插入換熱管，進(jìn)行試脹。液壓力從120MPa開始， 分別按130、140、150、160、170、180、190、 200、210MPa等10種壓力進(jìn)行脹接試驗(yàn)，通過剖面檢查，發(fā)現(xiàn)160MPa以上可以使管子與管板緊密貼合，在170MPa下貼合得較好，因此較終確定該冷凝器接頭脹接力為170MPa。

在實(shí)際制造時(shí)，管頭按170MPa脹接后，經(jīng)檢查測(cè)量，脹緊度合適，水壓試驗(yàn)，全部合格，沒有發(fā)生泄漏情況。

4結(jié)論

隨著PVC裝置生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，大型聚合釜成為設(shè)備發(fā)展的主流趨勢(shì)，聚合釜冷凝器的配套成為必然。冷凝器中接頭采用液壓脹接技術(shù)可大大提高冷凝器脹接接頭的可靠性。采用合適的工藝，選擇合適的脹接力，可使脹接接頭在服役期間做到零故障運(yùn)行。