一種尼龍66聚合釜的設計及制造要點

張學亮，董雪

一種尼龍66聚合釜的設計及制造要點

張學亮，董雪

（沈陽漢德科技有限公司，遼寧 沈陽 110031）

主要介紹了7.5 m3尼龍66聚合釜的設計、制造及結構特點，總結了其制造及試運行過程中需要的注意事項及經驗。

尼龍66；聚合釜；設計；制造

隨著我國經濟的高速發展，尼龍66（全稱聚乙二酰己二胺，工業簡稱PA66）的需求量迅猛增長，主要應用在機械、電子電氣、汽車、包裝等行業。本臺尼龍66聚合釜是河南某工程塑料有限責任公司15萬t·a-1尼龍66樹脂生產線的關鍵設備。最近幾年已制造數臺，并掌握了成熟的制造工藝，大大縮短了制造工期，通過分析總結了該種攪拌設備在制造過程中的要點及難點，為后續聚合釜大型化生產提供了有利的技術支持和保障。

1 技術特性及結構特點

1.1 技術指標

釜體內表面及與工作介質接觸表面需拋光處理，表面粗糙度≤0.2 μm；機械密封泄漏量小于5 mL·h-1（單面）。

1.2 技術特性

具體的技術特性如表1所示。

表1 技術特性

1.3 設備的結構特點

尼龍66聚合釜是由釜體、傳熱系統、攪拌傳動裝置三大部分組成，結構簡圖如圖1所示。

圖1 結構簡圖

1.3.1 釜體部分

釜體內徑1 400 mm，筒體長度3 780 mm，容積7.5 m3，上封頭采用橢圓形封頭，釜體和夾套下封頭采用錐形封頭，釜體材質采用S30408，夾套材質為Q345R，上封頭部件與下釜體通過設備法蘭螺栓連接。該釜的大部分工藝管口都集中在上封頭上，便于集中操作。因釜體直徑和內置管束的原因，人孔只能設置在釜體上端部。釜體下端部采用錐形封頭，便于出料。

1.3.2 傳熱系統

傳熱能力是影響尼龍66產品質量的關鍵性指標。為了獲得尼龍66產品，一般先制成尼龍66鹽后再進行縮聚反應，該反應為少數的吸熱反應。因此，需要在攪拌的整個過程中保持溫度恒定，使聚合過程平穩、快速進行。故在筒體外夾套、下封頭外夾套和釜內圓形管束封閉腔中通入導熱油，達到傳熱效果。

導流板采用4 mm厚的Q345R鋼板煨制成型后與釜體外壁焊接，然后在落地車床上加工導流板外表面，加工合格后，測量實際加工尺寸，以此確定夾套筒體的下料尺寸。夾套筒體采用兩半下料，預成型后利用包扎機將兩半夾套用鋼絲繩緊密貼合在導流板上，對夾套縱焊縫進行焊接。由于夾套筒體的下料尺寸與導流板外徑展開尺寸相同，可以保證其間隙滿足要求，防止其短路，從而提高傳熱能力。下錐形封頭上接管數量少，在外表面上也設置了封頭整體夾套，在夾套內設置了螺旋導流板。

1.3.3 攪拌傳動系統

攪拌系統采用上傳動結構，由變頻調速三相異步電動機、軸流通風機、儲罐系統、減速機、機架、傳動軸、聯軸器、雙端面機械密封、攪拌軸、攪拌器（推進式漿葉和框架）等組成。工作過程為啟動電機經減速機減速，工作時由變頻調速器改變其輸出頻率來調整攪拌轉速。

該釜因用戶要求需要從釜體下端出料，無其他特殊要求。故采用了單端懸臂軸，攪拌軸從釜頂插入、推進式+框式的組合攪拌裝置。軸的轉速在 60 r·min-1以內，經計算軸端的擺動量在允許范圍之內，且因其內部空間位置有限，因此不需要也不宜設置中間軸承和底軸承。設計時充分考慮了組裝和維修的需要，減速機輸出軸與密封軸間用剛性聯軸器直接連接，且機架兩側面留出操作空間，當機械密封出現泄漏時，不拆下減速機及機架就可以直接更換機械密封。

通過變頻器調整電機轉速，通過減速機后，攪拌軸轉速就可以控制在60 r·min-1以內。因攪拌軸長度超過了標準要求的3.6 m，攪拌槳葉和攪拌軸組裝以后應進行靜平衡試驗。攪拌器的靜平衡精度是技術關鍵，按標準選用了2.5 mm·s-1的靜平衡精度等級。

機封采用的是雙端面機械密封，外加壓儲罐向密封腔提供阻塞液，通過內部的泵送環循環。設備運行前應先對儲罐充液和加壓。運行中應始終保證阻塞液壓力高于內側密封腔壓力0.14～0.41 MPa，并保持液位在規定范圍內。利用液壓油站對機械密封進行冷卻及潤滑，機械密封上部設有注水系統向釜內注水，防止固態物進入機械密封系統，確保其使用壽命大于12 000 h，單端面泄漏量控制在5 mL·h-1以下。

1.3.4 防粘釜技術

為減輕粘釜，釜內壁及攪拌器外表面均需拋光處理，表面粗糙度≤0.2 μm。

2 聚合釜的制造及組裝試運行

嚴格按材料采購說明書采購材料，用于制造受壓元件的材料及外購件必須具有質量合格證明書；筒體、橢圓形封頭及錐形封頭都應嚴格執行制造工藝，筒體的縱環焊縫的對口錯邊量及棱角度、封頭的最大最小直徑差等均在公差范圍內；攪拌傳動系統的加工制造應嚴格按照圖紙加工要求，控制加工精度。在總組裝前對攪拌軸、攪拌器等傳動部件進行復檢，所有零部件均檢查合格后進行總組裝及以水代料的試運行，試運行期間按試車工藝要求檢查，各項指標均達到要求。

為了保證釜體上封頭中心凸緣密封面與設備法蘭中心線的垂直度及設備法蘭密封面兩側面的同軸度要求，應將釜體上封頭上所有接管組焊完畢再與筒節、設備法蘭等組焊，并在拋光處理前進行組焊件的加工。加工時以法蘭密封面外側圓柱面為基準，加工凸緣密封面及法蘭密封面內側圓柱面等。釜體上的下設備法蘭先與一筒節焊接，然后堆焊密封面，按圖紙要求進行精加工，滿足位置公差要求。

釜體內部管束的導熱油進出口接管焊接在釜體上，接管與管束之間通過兩根長度為1 900 mm的外徑為141.3 mm的直管連接，根據制造工藝考慮，其合攏縫在直管上端與釜體接管彎管處，但因其接管長度較長，而接管與管束的焊接位置在管束處，這就導致焊接后兩根直管上端發生偏移，與焊接在釜體上的進出口接管對不上，這是整個設備的一個制造難點，根據以往的經驗及結構特點設計了一套組對工裝，使用后效果非常理想。

3 結束語

尼龍66聚合釜在結構和攪拌設計上已形成了一整套的設計施工流程，其產品具有先進的使用性能，質量可靠，已經達到了國際同類產品的先進水平，完全滿足我國現階段尼龍66產品的生產需求。它的研制成功，為后續制造大容積的聚合釜提供了技術資料和制造方面的寶貴經驗，結束了以往聚合釜依賴進口的尷尬局面，降低了生產成本，提高了在國際上的競爭力。

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Design and Manufacturing of a Nylon 66 Polymerizer

,

（Shenyang Hande Science and Technology Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110031, China）

The design, manufacturing and structure features of 7.5m3Nylon 66 polymerizer were introduced, and the attentions and experiences in its manufacture and trial operation were summarized.

Nylon 66; Polymerizer; Design; Manufacture

2021-01-26

張學亮（1985-），男，遼寧省沈陽市人，工程師，2009年畢業于沈陽理工大學機械設計制造及其自動化專業，研究方向：機械和壓力容器設計及制造工藝。

董雪（1984-），女，工程師，研究方向：壓力容器設計及制造工藝。

TQ323.6

A

1004-0935（2021）11-1731-03