一种尼龙66聚合釜的设计及制造要点

张学亮，董雪

一种尼龙66聚合釜的设计及制造要点

张学亮，董雪

（沈阳汉德科技有限公司，辽宁 沈阳 110031）

主要介绍了7.5 m3尼龙66聚合釜的设计、制造及结构特点，总结了其制造及试运行过程中需要的注意事项及经验。

尼龙66；聚合釜；设计；制造

随着我国经济的高速发展，尼龙66（全称聚乙二酰己二胺，工业简称PA66）的需求量迅猛增长，主要应用在机械、电子电气、汽车、包装等行业。本台尼龙66聚合釜是河南某工程塑料有限责任公司15万t·a-1尼龙66树脂生产线的关键设备。最近几年已制造数台，并掌握了成熟的制造工艺，大大缩短了制造工期，通过分析总结了该种搅拌设备在制造过程中的要点及难点，为后续聚合釜大型化生产提供了有利的技术支持和保障。

1 技术特性及结构特点

1.1 技术指标

釜体内表面及与工作介质接触表面需抛光处理，表面粗糙度≤0.2 μm；机械密封泄漏量小于5 mL·h-1（单面）。

1.2 技术特性

具体的技术特性如表1所示。

表1 技术特性

1.3 设备的结构特点

尼龙66聚合釜是由釜体、传热系统、搅拌传动装置三大部分组成，结构简图如图1所示。

图1 结构简图

1.3.1 釜体部分

釜体内径1 400 mm，筒体长度3 780 mm，容积7.5 m3，上封头采用椭圆形封头，釜体和夹套下封头采用锥形封头，釜体材质采用S30408，夹套材质为Q345R，上封头部件与下釜体通过设备法兰螺栓连接。该釜的大部分工艺管口都集中在上封头上，便于集中操作。因釜体直径和内置管束的原因，人孔只能设置在釜体上端部。釜体下端部采用锥形封头，便于出料。

1.3.2 传热系统

传热能力是影响尼龙66产品质量的关键性指标。为了获得尼龙66产品，一般先制成尼龙66盐后再进行缩聚反应，该反应为少数的吸热反应。因此，需要在搅拌的整个过程中保持温度恒定，使聚合过程平稳、快速进行。故在筒体外夹套、下封头外夹套和釜内圆形管束封闭腔中通入导热油，达到传热效果。

导流板采用4 mm厚的Q345R钢板煨制成型后与釜体外壁焊接，然后在落地车床上加工导流板外表面，加工合格后，测量实际加工尺寸，以此确定夹套筒体的下料尺寸。夹套筒体采用两半下料，预成型后利用包扎机将两半夹套用钢丝绳紧密贴合在导流板上，对夹套纵焊缝进行焊接。由于夹套筒体的下料尺寸与导流板外径展开尺寸相同，可以保证其间隙满足要求，防止其短路，从而提高传热能力。下锥形封头上接管数量少，在外表面上也设置了封头整体夹套，在夹套内设置了螺旋导流板。

1.3.3 搅拌传动系统

搅拌系统采用上传动结构，由变频调速三相异步电动机、轴流通风机、储罐系统、减速机、机架、传动轴、联轴器、双端面机械密封、搅拌轴、搅拌器（推进式浆叶和框架）等组成。工作过程为启动电机经减速机减速，工作时由变频调速器改变其输出频率来调整搅拌转速。

该釜因用户要求需要从釜体下端出料，无其他特殊要求。故采用了单端悬臂轴，搅拌轴从釜顶插入、推进式+框式的组合搅拌装置。轴的转速在 60 r·min-1以内，经计算轴端的摆动量在允许范围之内，且因其内部空间位置有限，因此不需要也不宜设置中间轴承和底轴承。设计时充分考虑了组装和维修的需要，减速机输出轴与密封轴间用刚性联轴器直接连接，且机架两侧面留出操作空间，当机械密封出现泄漏时，不拆下减速机及机架就可以直接更换机械密封。

通过变频器调整电机转速，通过减速机后，搅拌轴转速就可以控制在60 r·min-1以内。因搅拌轴长度超过了标准要求的3.6 m，搅拌桨叶和搅拌轴组装以后应进行静平衡试验。搅拌器的静平衡精度是技术关键，按标准选用了2.5 mm·s-1的静平衡精度等级。

机封采用的是双端面机械密封，外加压储罐向密封腔提供阻塞液，通过内部的泵送环循环。设备运行前应先对储罐充液和加压。运行中应始终保证阻塞液压力高于内侧密封腔压力0.14～0.41 MPa，并保持液位在规定范围内。利用液压油站对机械密封进行冷却及润滑，机械密封上部设有注水系统向釜内注水，防止固态物进入机械密封系统，确保其使用寿命大于12 000 h，单端面泄漏量控制在5 mL·h-1以下。

1.3.4 防粘釜技术

为减轻粘釜，釜内壁及搅拌器外表面均需抛光处理，表面粗糙度≤0.2 μm。

2 聚合釜的制造及组装试运行

严格按材料采购说明书采购材料，用于制造受压元件的材料及外购件必须具有质量合格证明书；筒体、椭圆形封头及锥形封头都应严格执行制造工艺，筒体的纵环焊缝的对口错边量及棱角度、封头的最大最小直径差等均在公差范围内；搅拌传动系统的加工制造应严格按照图纸加工要求，控制加工精度。在总组装前对搅拌轴、搅拌器等传动部件进行复检，所有零部件均检查合格后进行总组装及以水代料的试运行，试运行期间按试车工艺要求检查，各项指标均达到要求。

为了保证釜体上封头中心凸缘密封面与设备法兰中心线的垂直度及设备法兰密封面两侧面的同轴度要求，应将釜体上封头上所有接管组焊完毕再与筒节、设备法兰等组焊，并在抛光处理前进行组焊件的加工。加工时以法兰密封面外侧圆柱面为基准，加工凸缘密封面及法兰密封面内侧圆柱面等。釜体上的下设备法兰先与一筒节焊接，然后堆焊密封面，按图纸要求进行精加工，满足位置公差要求。

釜体内部管束的导热油进出口接管焊接在釜体上，接管与管束之间通过两根长度为1 900 mm的外径为141.3 mm的直管连接，根据制造工艺考虑，其合拢缝在直管上端与釜体接管弯管处，但因其接管长度较长，而接管与管束的焊接位置在管束处，这就导致焊接后两根直管上端发生偏移，与焊接在釜体上的进出口接管对不上，这是整个设备的一个制造难点，根据以往的经验及结构特点设计了一套组对工装，使用后效果非常理想。

3 结束语

尼龙66聚合釜在结构和搅拌设计上已形成了一整套的设计施工流程，其产品具有先进的使用性能，质量可靠，已经达到了国际同类产品的先进水平，完全满足我国现阶段尼龙66产品的生产需求。它的研制成功，为后续制造大容积的聚合釜提供了技术资料和制造方面的宝贵经验，结束了以往聚合釜依赖进口的尴尬局面，降低了生产成本，提高了在国际上的竞争力。

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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

张学亮（1985-），男，辽宁省沈阳市人，工程师，2009年毕业于沈阳理工大学机械设计制造及其自动化专业，研究方向：机械和压力容器设计及制造工艺。

董雪（1984-），女，工程师，研究方向：压力容器设计及制造工艺。

TQ323.6

A

1004-0935（2021）11-1731-03