[实用新型]一种具有夹套衬垫的环管反应器

说明书

本实用新型的一种具有夹套衬垫的环管反应器，包括直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，每条直套管包括内管和外管，外管套在内管外，弯头将多条内管依次串联连通，从而形成用于输送反应物料的连通流道；夹套连通管位于弯头处与外管连接，从而将内管与外管之间的空间串联成用于输送冷却介质的连通流道；内管和外管之间设置有多个夹套衬垫，夹套衬垫焊接固定于内管的外壁，且沿直套管长度方向，多个夹套衬垫布置在密集区域和稀疏区域，或多个夹套衬垫螺旋分布。密集区域中的较为密集的多个夹套衬垫可降低位移和应力，更容易通过设计校核；稀疏区域的较为稀疏的多个夹套衬垫，该区域是位移和应力较低的位置，可以进一步放宽衬垫间距，减少零件。

技术领域

本实用新型涉及石油化工专用机械装备技术领域，具体涉及一种具有夹套衬垫的环管反应器。

背景技术

聚丙烯和聚乙烯是通用合成树脂中产量和消费量最大的品种，它们的生产技术有三种：浆液聚合、气相聚合和溶液聚合。淤浆法技术是主要方法，根据反应器形式可以分为搅拌釜式和环管反应器。

传统的环管反应器如图1所示，由若干条直套管、夹套连通管(C1～C5)、弯头、安装支座和连接梁等组成，其中每两条直管筒体和两个弯管组成一个循环。主要由六条直套管式筒体(R1、R2、......R6)、五个180°大弯头(A1、A2、A3、B1、B2)、一个90°弯头B3顺次联接而形成一个循环整体，坐落在较高的平台基础上。环管底部弯头处设有轴流泵，反应物料由1A处进入环管反应器，在轴流泵的驱动下在管内搅拌、循环，在催化剂的作用下反应形成浆状聚丙烯，由1B处泄出进入造粒系统；夹套间彼此有五条夹套连通管相连，夹套内的冷却水通过间壁把内管里反应放出的热量带走，维持反应工艺的正常运行。

因聚合反应会产生热量，因此通过夹套内的冷缺水把反应热带走，直套管的外管上设置有波形膨胀节、安装支座(D1～D6)及支梁座，弯头上没有套管，弯头通过法兰连在直套管的内管两端把直套管窜连成一个流程整体，夹套连通管把直套管的夹套窜连成一个流程整体，连接梁通过螺栓与支梁座连接，把直套管组合成一个立体框架。环管反应器为多基础支承，即每条直套管各有自己的安装支座，直套管的长度、轴线位置、方位、标高、间距等的误差，以及直套管平行度、法兰垂直度、弯管的制造误差等诸多因素会同时对环管安装密封性能产生影响。

随着石油资源的匮乏，为适应市场对乙烯专用料的巨大需求和发展，对环管反应器设备的结构、产能、质量均提出了新的更苛刻的要求，化工企业期望通过高产能的规模效应来降低成本，提高价格的市场竞争力。随着产能规模的进一步扩大，上述现有技术中的环管反应器，由于直套管采用一体的细长竖直结构，所以当直套管的长度超过60米甚至达到70米时，将会出现以下的不足之处：

矛盾之一，高大的整体结构在组装过程中需要更大的零部件间隙，以便顺畅地在外管内穿进超长的内管，而传统的直套管设计中无论什么结构尺寸和外来载荷，都统一在内管的外表面上按固定的间距组焊固定为长条形的厚壁垫板，越是高大的环管反应器所需组焊的垫板就越多，焊接工作量大，需要焊后整体消除应力热处理。

矛盾之二，大尺寸垫板的组焊及焊后热处理会导致超长内管的弯曲变形，变形使得其穿进外管的过程操作十分困难，如果要调直弯曲变形的内管，需要大型的贴形模具，否则容易在调整中引起二次变形，因此，整形操作过程也十分困难；另一方面，反应器运行中在流体介质的冲击、水平风载荷或者水平地震力的作用下，环管反应器的整体变形位移以及由此引起的结构应力随着内外管衬垫间隙的大小而变得更加敏感，由于尺寸在相似几何结构中的放大效应，同样大小的间隙在高大结构中可出现更大的位移变形，整个钢结构松松垮垮，容易诱发振动、产生噪音和损伤密封，对高空结构的密封连接可靠性是极其恶劣的挑战。这一矛盾使得高大结构环管反应器的整体模态分析和强度校核中很难获得通过。

综上所述，为迅速适应目前石油化工新建、扩建中对高产能大结构的环管反应器大量需求的市场环境，满足传统环管反应器的增容、扩能、升级，以及聚丙烯产能达40万吨/年以上的高产能的需求，开发新结构的高产能的环管反应器，在工业上和经济上具有深远和重大的意义。