CN102218289A

CN102218289A - 环管反应器夹套式弯头及环管反应器

Info

Publication number: CN102218289A
Application number: CN2011101022733A
Authority: CN
Inventors: 陈孙艺
Original assignee: Challenge Petrochemical Machinery Corp
Current assignee: Maoming gravity Petrochemical Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: CN102218289B

Abstract

一种环管反应器夹套式弯头及环管反应器，夹套式弯头包括内弯头和外夹套，外夹套设于内弯头外侧，内弯头与外夹套之间形成夹套间隙；环管反应器，包括直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，直套管包括内管和外管，弯头的端部与内管的端部依次串联连接，连成用于反应物料的输送及反应的连通流道，内管和外管之间形成夹套流道，夹套连通管与外管连接将夹套流道串联成用于输送冷却介质的连通流道，安装支座设于外管，弯头为上述环管反应器夹套式弯头；并设置有弯头夹套连通管，弯头夹套连通管与外夹套连接将夹套间隙串联成用于输送冷却介质的连通流道。本发明的环管反应器采用上述环管反应器夹套式弯头，具有增大换热面积、提高换热效果的特点。

Description

环管反应器夹套式弯头及环管反应器

技术领域

本发明涉及石油化工专用机械装备工程技术，特别是涉及一种环管反应器夹套式弯头及环管反应器。

背景技术

现有技术中，聚烯烃（如：聚丙烯和聚乙烯）是通用的合成树脂中产量和消费量最大的品种，聚烯烃通常的生产技术包括有三种：即淤浆法，气相法和溶液法。所谓淤浆法（Slurry Process）又称为浆液法或溶剂法工艺方法，是世界上最早的用于生产聚丙烯的工艺技术。淤浆法生产技术是生产HDPE的主要方法，该生产工艺方法为：将丙烯或乙烯与烃溶剂混合，生产出的聚合物悬浮于溶剂中，浆液法的工业化应用时间较早，工艺技术成熟，且生产过程中压力、温度较低。淤浆法采用的反应设备根据反应器形式，淤浆法采用的反应器可以分为搅拌釜式反应器和环管反应器两种。

其中，搅拌釜式反应器由于搅拌釜间歇操作时生成的聚合物分子量分布宽，共聚组分布不均，而且搅拌釜靠夹套传热，釜径较大时传热面积不足，易因反应热累积发生爆聚，从而使得搅拌釜式反应器大型化的发展较为困难。由于上述搅拌釜式反应器的弊端，影响了聚合物质量的均匀性和稳定性，并严重制约了单线规模。由此，人们为生产分子量分布窄、共聚组分分布均匀的聚合物并满足装置大型化的需求，提出了环管反应器。环管反应器主要用于石油化工中聚丙烯和聚乙烯的生产，也常见于石油化工中的泥浆冷却器、丁烯冷却器等生产工艺。

现有技术中，通常的环管反应器，包括有根据产能大小设置的若干条直套管、以及对应的夹套连通管、弯头和安装支座，直套管包括有内管和外管，弯头的端部与内管的端部依次串联连接，连成用于反应物料的输送及反应的连通流道，因聚合反应会产生热量，因此在直套管的内管和外管之间形成夹套流道，夹套连通管与外管连接将夹套流道串联成用于输送冷却介质的连通流道，通过夹套流道内的冷却物介质把反应热带走。安装支座设置于外管，由于环管反应器为多基础支承，即每条直套管都设置有与其相对应的安装支座支承。由此导致直套管的长度、轴线位置、方位、标高、间距等误差，以及直套管平行度、法兰垂直度、弯头的制造误差等诸多因素都会同时对环管安装密封性能产生影响；并且环管反应器采用低温钢制造，对制造、焊接、热处理的要求都较高。

例如， 30万吨/年的生产聚丙烯的环管反应器的结构，如图1所示，包括有六条各长为50m、外径为710 mm的直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6，六个弯头A1、A2、A3、B1、B2、B3一一对应与直套管的内管依次串联接接而形成一个循环整体的连通流道，五条夹套连通管C1、C2、C3、C4、C5和外管连接将夹套流道依次串联成一个连通流道；冷却介质由夹套流道的冷却介质流入口2A进入，至夹套流道的冷却介质流出口2F流出，六个安装支座D1、D2、D3、D4、D5、D6位于各直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6的下部。环管反应器的底部弯头B1、B2、B3处设置有轴流泵，反应物料由反应物料流入口1A进入环管反应器，在轴流泵的驱动下，反应物料在直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6内搅拌、循环，并在催化剂的作用下，进行反应形成浆状的聚丙烯后，再由反应物料流出口1B泄出，然后进入至造粒系统；该环管反应器坐落在11m高的平台基础上，整台设备重约210吨。

上述现有技术中的环管反应器中的弯头，如图2所示，没有考虑到冷却换热问题，然而，由于弯头1截面大小与直套管的内管的截面大小相同，根据上述聚丙烯环管反应器的结构尺寸进行计算，弯头1的换热面积占直套管的内管换热面积的15.1﹪，因此，弯头1位置的冷却换热问题不容忽视。

因此，针对现有技术的不足之处，亟需提供一种能够增大换热面积，提高换热效果的环管反应器夹套式弯头及环管反应器。

发明内容

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够增大换热面积，提高换热效果的环管反应器夹套式弯头。

本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种环管反应器，该环管反应器具有环管反应器夹套式弯头，能够增大换热面积，提高换热效果。

本发明的目的之一通过以下技术方案实现：本发明提供了一种环管反应器夹套式弯头，包括有内弯头和外夹套，所述外夹套设置于所述内弯头外侧，所述内弯头与所述外夹套之间形成夹套间隙。

其中，所述外夹套为圆心角是360°的外夹套，所述外夹套套设于所述内弯头外侧，并通过环向端板与所述内弯头固定连接。

其中，所述外夹套为圆心角是大于或者等于270°，并且小于360°的外夹套，所述外夹套套设于所述内弯头外侧，并通过环向端板和径向封板与所述内弯头固定连接。

其中，所述内弯头为90°的内弯头。

其中，所述内弯头为180°的内弯头，所述180°的内弯头的弯曲半径为4200mm～4800mm。

其中，所述内弯头为组合式的内弯头，所述组合式的内弯头包括有两个90°的内弯头和一个直管段，所述两个90°的内弯头分别连接设置于所述直管段的两端。

其中，所述直管段为长度小于或者等于1m的直管段。

其中，所述内弯头与所述外夹套之间的夹套间隙内设置有折流板。

其中，所述折流板与所述内弯头焊接连接。

本发明的目的之二通过以下技术方案实现：提供一种环管反应器，包括有直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，所述直套管包括有内管和外管，所述弯头的端部与所述内管的端部依次串联连接，连成用于反应物料的输送及反应的连通流道，所述内管和所述外管之间形成夹套流道，所述夹套连通管与所述外管连接将所述夹套流道串联成用于输送冷却介质的连通流道，所述安装支座设置于所述外管，其中，所述弯头为上述所述的环管反应器夹套式弯头；并设置有弯头夹套连通管，所述弯头夹套连通管与所述环管反应器夹套式弯头中的外夹套连接将所述夹套间隙串联成用于输送冷却介质的连通流道。

本发明的有益效果：本发明的一种环管反应器夹套式弯头，包括有内弯头和外夹套，外夹套设置于内弯头外侧，内弯头与外夹套之间形成夹套间隙。与现有技术相比，本发明的环管反应器夹套式弯头区别于现有技术中的弯头，对弯头本身也进行冷却换热，使得换热面积增大，换热效果提高。

本发明的一种环管反应器，包括有直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，直套管包括有内管和外管，弯头的端部与内管的端部依次串联连接，连成用于反应物料的输送及反应的连通流道，内管和外管之间形成夹套流道，夹套连通管与外管连接将夹套流道串联成用于输送冷却介质的连通流道，安装支座设置于外管，其中，弯头为上述的环管反应器夹套式弯头；并设置有弯头夹套连通管，弯头夹套连通管与环管反应器夹套式弯头中的外夹套连接将夹套间隙串联成用于输送冷却介质的连通流道。与现有技术相比，本发明的环管反应器采用上述环管反应器夹套式弯头，能够增大环管反应器的换热面积，同时能够提高换热效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术中的环管反应器的结构示意图。

图2是现有技术中的环管反应器的弯头的结构示意图。

图3是本发明的一种环管反应器夹套式弯头的实施例1的结构示意图。

图4是图3的“A——A”截面的放大结构示意图。

图5是本发明的一种环管反应器夹套式弯头的实施例2的结构示意图。

图6是图5的“B——B”截面的放大结构示意图。

图7是本发明的一种环管反应器夹套式弯头的实施例4的结构示意图。

图8是本发明的一种环管反应器夹套式弯头的实施例5的结构示意图。

在图1和图2中包括有：R1、R2、R3、R4、R5、R6——直套管、A1、A2、A3、B1、B2、B3——弯头、C1、C2、C3、C4、C5——夹套连通管、D1、D2、D3、D4、D5、D6——安装支座、2A——夹套流道的冷却介质流入口、2F——夹套流道的冷却介质流出口、1A——反应物料流入口、1B——反应物料流出口、1——弯头。

在图3、图4、图5、图6、图7和图8中包括有：11——内弯头、12——外夹套、13——环向端板、14——径向封板、15——夹套间隙、16——折流板、2——接管、3——法兰、L——长度。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明的一种环管反应器夹套式弯头的具体实施方式之一，如图3和图4所示，包括有内弯头11和外夹套12，外夹套12设置于内弯头11的外侧，内弯头11与外夹套12之间形成夹套间隙15。本发明的环管反应器夹套式弯头区别于现有技术中的弯头，对弯头本身也进行冷却换热，使得换热面积增大，换热效果提高。

具体的，外夹套12为圆心角是360°的外夹套12，外夹套12套设于内弯头11的外侧，并通过环向端板13与内弯头11固定连接。其中，固定连接采用焊接的方式。

具体的，内弯头11为组合式的内弯头11，组合式的内弯头11包括有两个90°的内弯头11和一个直管段，两个90°的内弯头11分别连接设置于直管段的两端。

具体的，直管段为长度L小于或者等于1m的直管段。内弯头11的一端通过设置的法兰3与直套管的内管连接，其另一端直接与直套管的内管焊接连接。

具体的，内弯头11与外夹套12之间的夹套间隙15内设置有折流板16。折流板16能够避免夹套间隙15内的冷缺水走短路流程，同时折流板16对内弯头11是一种加强作用。折流板16可以为环形的折流板16，还可以是螺旋形的折流板16，能够引导流体产生螺旋流，打破层流，有利于提高换热效果。

另，折流板16在夹套间隙15内呈等距离间隔设置。有利于换热均匀，同时节省材料。

具体的，折流板16与内弯头11焊接连接。折流板16优选焊接于内弯头11的内拱的一侧。

实施例2

本发明的一种环管反应器夹套式弯头的具体实施方式之二，如图5和图6所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，外夹套12为圆心角是大于或者等于270°，并且小于360°的外夹套12，外夹套12套设于内弯头11的外侧，并通过环向端板13和径向封板14与内弯头11固定连接。这种结构在同样起到换热效果的同时，还有利于节省材料和降低成本。

另，外夹套12可以通过设置在外夹套12上的接管2，与弯头夹套连通管（图中未画出）连通，从而实现弯头的冷却换热，弯头的夹套间隙15内的冷却介质的流动方向与内弯头11内的反应物料的输送方向相反。

实施例3

本发明的一种环管反应器夹套式弯头的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，内弯头为180°的内弯头11，180°的内弯头的弯曲半径为4200mm～4800mm。

实施例4

本发明的一种环管反应器夹套式弯头的具体实施方式之四，如图7所示，本实施例的主要技术方案与实施例3相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例3中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例3的区别在于，外夹套12为圆心角是大于或者等于270°，并且小于360°的外夹套12，外夹套12套设于内弯头11的外侧，并通过环向端板13和径向封板14（可参照图6所示）与内弯头11固定连接。

实施例5

本发明的一种环管反应器夹套式弯头的具体实施方式之五，如图8所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，内弯头11为90°的内弯头11。

实施例6

本发明的一种环管反应器夹套式弯头的具体实施方式之六，本实施例的主要技术方案与实施例5相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例5中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例5的区别在于，外夹套为圆心角是大于或者等于270°，并且小于360°的外夹套，外夹套套设于内弯头的外侧，并通过环向端板和径向封板与内弯头固定连接。

实施例7

本发明的一种环管反应器的具体实施方式之一，包括有直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，直套管包括有内管和外管，弯头的端部与内管的端部依次串联连接，连成用于反应物料的输送及反应的连通流道，内管和外管之间形成夹套流道，夹套连通管与外管连接将夹套流道串联成用于输送冷却介质的连通流道，安装支座设置于外管，其中，弯头为实施例1中所述的环管反应器夹套式弯头；并设置有弯头夹套连通管，弯头夹套连通管与环管反应器夹套式弯头中的外夹套连接将夹套间隙串联成用于输送冷却介质的连通流道。

本发明的环管反应器本身既是反应类压力容器，又具备套管换热器的性能，还是设备框架、平台的支持钢柱，结构高大，配合精密；适用于石油化工中的聚乙烯、聚丙烯的生产，而且还适用于石油化工领域中的泥浆冷却器、丁烯冷却器等生产工艺上，同时其附属的换热功能也可适用于煤化工、化肥、空调、空冷、电力设施装备等的热交换设备。

实施例8

本发明的一种环管反应器的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例7相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例7中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例7的区别在于，弯头为实施例2中的环管反应器夹套式弯头。

实施例9

本发明的一种环管反应器的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例7相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例7中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例7的区别在于，弯头为实施例3中的环管反应器夹套式弯头。

实施例10

本发明的一种环管反应器的具体实施方式之四，本实施例的主要技术方案与实施例7相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例7中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例7的区别在于，弯头为实施例4中的环管反应器夹套式弯头。

实施例11

本发明的一种环管反应器的具体实施方式之五，本实施例的主要技术方案与实施例7相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例7中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例7的区别在于，弯头为实施例5中的环管反应器夹套式弯头。

实施例12

本发明的一种环管反应器的具体实施方式之六，本实施例的主要技术方案与实施例7相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例7中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例7的区别在于，弯头为实施例6中的环管反应器夹套式弯头。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种环管反应器夹套式弯头，其特征在于：包括有内弯头和外夹套，所述外夹套设置于所述内弯头外侧，所述内弯头与所述外夹套之间形成夹套间隙。

2.根据权利要求1所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述外夹套为圆心角是360°的外夹套，所述外夹套套设于所述内弯头外侧，并通过环向端板与所述内弯头固定连接。

3.根据权利要求1所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述外夹套为圆心角是大于或者等于270°并且小于360°的外夹套，所述外夹套套设于所述内弯头外侧，并通过环向端板和径向封板与所述内弯头固定连接。

4.根据权利要求1所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述内弯头为90°的内弯头。

5.根据权利要求1所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述内弯头为180°的内弯头，所述180°的内弯头的弯曲半径为4200mm～4800mm。

6.根据权利要求1所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述内弯头为组合式的内弯头，所述组合式的内弯头包括有两个90°的内弯头和一个直管段，所述两个90°的内弯头分别连接设置于所述直管段的两端。

7.根据权利要求6所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述直管段为长度小于或者等于1m的直管段。

8.根据权利要求1所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述内弯头与所述外夹套之间的夹套间隙内设置有折流板。

9.根据权利要求8所述的环管反应器夹套式弯头，其特征在于：所述折流板与所述内弯头焊接连接。

10.一种环管反应器，包括有直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，所述直套管包括有内管和外管，所述弯头的端部与所述内管的端部依次串联连接，连成用于反应物料的输送及反应的连通流道，所述内管和所述外管之间形成夹套流道，所述夹套连通管与所述外管连接将所述夹套流道串联成用于输送冷却介质的连通流道，所述安装支座设置于所述外管，其特征在于：所述弯头为权利要求1至9中任一项所述的环管反应器夹套式弯头；并设置有弯头夹套连通管，所述弯头夹套连通管与所述环管反应器夹套式弯头中的外夹套连接将所述夹套间隙串联成用于输送冷却介质的连通流道。