CN105478066B - 一种具有堆焊衬里结构的反应器 - Google Patents

Abstract

本申请的一种具有堆焊衬里结构的反应器，包括筒体，筒体的内壁设置有堆焊衬里，堆焊衬里的焊道沿筒体的轴向方向布置，焊道为螺旋线形焊道、圆环串联形焊道或直线形组合焊道中的任一种或者任几种的组合焊道。与现有技术相比，本申请的堆焊衬里结构的耐磨性能强，并且此衬里结构承受流体高速冲刷能力强，耐高温高压介质腐蚀的功能好，而且此结构的堆焊衬里柔性变形功能好，随筒体热胀冷缩整体协调变形而不会开裂；同时还具有结构简单、减少加工过程中的控制元素、提高精度和操作效率、延长反应器寿命的效果，所以能够满足各种更高要求的在筒体内部的高温反应、换热等化工工艺过程。

Description

一种具有堆焊衬里结构的反应器

技术领域

本申请涉及用于石油炼制与化工、煤化工、化肥工业、及其它各种化工装备中的各种高温高压反应器技术领域，特别涉及通过催化剂进行反应的加氢反应器或脱硫反应器技术领域中的一种具有堆焊衬里结构的反应器。

背景技术

化工反应器的基本结构一般包括有筒体、设置于筒体两端的封头、进出物料开口、人员检测的开口及支承结构，筒体由钢板或锻件制成。一般地，炼油氢反应器、脱硫反应器和石油化工反应器或煤化工反应器都需要通过催化剂保证反应的顺利进行，为了保证反应的均匀性，反应器大多以立式安装为主，多种情况下需要在化学反应器内壁上设置衬里层。

首先，为了防止化学反应器内的介质或杂质对壳体造成腐蚀，也需要在化学反应器内壁上设置耐蚀衬里层。

其次，如果化学反应器进出口或者其内部存在激烈的气流，为了防止气流对壳体造成冲刷磨损，也需要在化学反应器内壁上设置耐磨衬里层。传统技术是在反应器内壁铺设龟甲网，龟甲网被焊接在内壁上，龟甲网的网孔上再填充耐磨隔热衬里。

此外，化学反应器内因为化学反应产生大量的热量，或者化学反应器内为了引起和维持化学反应需要通过燃料的燃烧而产生大量的热量，或者化学反应器内为了引起和维持化学反应需要引进高温介质而含有大量的热量，为了避免反应器壳体直接受到高温作用而损伤，化学反应器内壁上的衬里层可以起到一定的缓冲热冲击的作用。

有时，化学反应器内壁上的衬里层需同时具备上述两种或三种功能，但是有时存在矛盾。随着原油资源的枯竭及其劣质化，石油化工装置的耐腐蚀要求越来越严峻，随着石油化工装置的规模化发展，较厚的非金属衬里不具备防腐蚀性能，也不利于规模化对大反应空间的需求，随着深加工的发展，高温工况越来越突出，上述衬里效果与壳体强度安全的矛盾加剧，以衬里材料性能和衬里施工质量为主的技术对策需要满足新的要求。因此，需要根据具体反应器的介质工况，精心设计堆焊衬里结构和施工工艺，以便取得最佳的衬里效果。

发明内容

本申请的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够同时兼顾衬里效果与壳体强度安全，衬里韧性高而抵抗开裂能力强、塑性高而变形功能好，且能够随壳体热胀冷缩整体协调变形而不会开裂，同时结构简单的堆焊衬里结构的反应器。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种具有堆焊衬里结构的反应器，其包括筒体，所述筒体的内壁设置有堆焊衬里，所述堆焊衬里的焊道沿所述筒体的轴向方向布置，所述焊道为螺旋线形焊道、圆环串联形焊道或直线形组合焊道中的任一种或者任几种的组合焊道。

优选的，所述筒体的两端设置有封头，所述筒体设置有物料开口、检测开口以及支承裙座。

优选的，所述螺旋线形焊道沿所述筒体的轴向连续分布，且螺旋线形焊道的边缘之间相互搭接。

优选的，所述圆环串联形焊道在所述筒体的轴向方向间断分布，且相邻的圆环焊道之间的边缘相互搭接设置。

优选的，所述直线形组合焊道沿所述筒体的内圆周方向分布设置，且相邻的直线形焊道之间的边缘相互搭接。

优选的，所述边缘的宽度设为一固定值。

优选的，所述堆焊衬里的焊材均为同一种材质，且所述堆焊衬里为单层堆焊结构。

优选的，所述堆焊衬里的焊材为不同的材质，且所述堆焊衬里为单层堆焊结构。

优选的，所述堆焊衬里的焊材均为同一种材质，且所述堆焊衬里为包括至少两层的复合堆焊结构，所述复合堆焊结构的每层衬里的焊道边缘相互错开。

优选的，所述堆焊衬里的焊材为不同材质，且所述堆焊衬里为包括至少两层的复合堆焊结构，所述复合堆焊结构的每层衬里的焊道边缘相互错开。

优选的，复合堆焊结构包括三层衬里，紧贴所述筒体的第一层衬里为顺时针的螺旋线形焊道，第二层衬里为逆时针的螺旋线形焊道，第三层衬里为圆环串联形焊道。

本申请的有益效果：

本申请的一种具有堆焊衬里结构的反应器，其包括筒体和支承座，所述筒体的内壁设置有堆焊衬里，所述堆焊衬里的焊道沿所述筒体的轴向方向布置，所述焊道为螺旋线形焊道、圆环串联形焊道或直线形组合焊道中的一种或者其结合。与现有技术相比，本申请的堆焊衬里结构的耐磨性能强，并且此衬里结构承受流体高速冲刷能力强，耐高温高压介质腐蚀的功能好，而且此结构的堆焊衬里柔性变形功能好，随筒体热胀冷缩整体协调变形而不会开裂；同时还具有结构简单、减少加工过程中的控制元素、提高精度和操作效率、延长反应器寿命的效果，所以能够满足各种更高要求的在筒体内部的高温反应、换热等化工工艺过程。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，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是本申请一种具有堆焊衬里结构的反应器的结构示意图。

图2是本申请一种具有堆焊衬里结构的反应器的第一种堆焊衬里的结构示意图。

图3是本申请一种具有堆焊衬里结构的反应器的第二种堆焊衬里的结构示意图。

图4是本申请一种具有堆焊衬里结构的反应器的第三种堆焊衬里的结构示意图。

图5是本申请一种具有堆焊衬里结构的反应器的第四种堆焊衬里的结构示意图。

图6是本申请一种具有堆焊衬里结构的反应器的第五种堆焊衬里的结构示意图。

图7是本申请一种具有堆焊衬里结构的反应器的第六种堆焊衬里的结构示意图。

在图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7中包括有：

1——筒体；

2——堆焊衬里、20——焊道、21——螺旋线形焊道、22——圆环串联形焊道、23——直线形组合焊道、24——相互错开的焊道搭接边缘；

3——封头、4——物料开口、5——支承裙座；

6——第一层衬里；

7——第二层衬里；

A——螺旋线形焊道的起弧点；

B——螺旋线形焊道的收弧点；

C——直线形组合焊道的起点；

D——直线形组合焊道的终点；

E——合适的焊道搭接的边缘；

F——搭接不够的焊道搭接的边缘；

G——过渡搭接的焊道搭接的边缘；

W——焊道的宽度；

S——焊道搭接的宽度。

具体实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步详细描述。

实施例1

本申请的一种具有堆焊衬里结构的反应器的具体实施方式之一，参考现有技术中的图1、图2、图3和图4所示，包括现有技术中的筒体1，筒体1的两端设置有封头3，筒体1设置有物料开口4、检测开口以及支承裙座5。本申请的创新点在于：筒体1的内壁设置有堆焊衬里2，堆焊衬里2的焊道20沿筒体1的轴向方向布置，焊道20为螺旋线形焊道21、圆环串联形焊道22或直线形组合焊道23中的任一种或者任几种的组合焊道。与现有技术相比，本申请的堆焊衬里2结构的耐磨性能强，并且此衬里结构承受流体高速冲刷能力强，耐高温高压介质腐蚀的功能好，而且此结构的堆焊衬里2柔性变形功能好，随筒体1热胀冷缩整体协调变形而不会开裂；同时还具有结构简单、减少加工过程中的控制元素、提高精度和操作效率、延长反应器寿命的效果，所以能够满足各种更高要求的在筒体1内部的高温反应、换热等化工工艺过程。

具体的，如图2所示，螺旋线形焊道21沿筒体1的轴向连续分布，且螺旋线形焊道21的边缘之间相互搭接设置。螺旋线形焊道21可以减少衬里的起弧点A和收弧点B，提高堆焊层表面的整洁性，也进一步提高堆焊效率。在堆焊前，先根据工艺评定的参数进行试验，参照图6所示，测量焊道的焊缝宽度W，调整焊道之间搭接宽度S的范围，并据此结合通体结构及其他参数计算出螺旋角，如果现成的焊接工装无法行走出相应的螺旋线，可设计专用靠模，改造有关机构，提高操作过程机械化，减少焊工体力付出，焊接出匀称美观的焊道。

具体的，圆环串联形焊道22在筒体1的轴向方向间断分布，圆环串联形焊道22由若干个圆环焊道组成，且相邻的圆环焊道之间的边缘相互搭接。参照图3所示。螺旋线形焊道21和圆环串联形焊道22焊接时需要大直径重型的圆筒体1在滚轮架上转动，但是螺旋线形焊道21焊接时堆焊的焊嘴需要沿轴向方向作直线运动，而圆环串联形焊道22焊接时堆焊的焊嘴不需沿轴向方向运动、并且是基本静止不动的，加上圆筒体1在加热和堆焊中受热不当容易变形，影响堆焊效果，因此优选圆环串联形焊道22，加工过程中能够减少机构运动和控制元素、精确控制焊接的参数、并且提高堆焊施工的对称性，减少非对称变形，以便获取精准效果。

具体的，直线形组合焊道23沿筒体1的内圆周方向分布设置，且相邻的直线形组合焊道23之间的边缘相互搭接设置。参照图4所示。直线形组合焊道23能够使大直径重型的筒体1静止不动、只需焊嘴做直线运动，即可精确地控制焊接的参数，从而获取精准的效果。

实施例2

本申请的一种具有堆焊衬里结构的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，参考图6所示，边缘的宽度设为一固定值E。操做中，应使相邻两条焊道之间形成合适的焊道搭接的边缘E，E点处连接表面光滑平整，不要形成不恰当的焊道搭接的边缘F或G，F点处因搭接不够致使连接表面存在较深的不平整沟槽，难于清理沟底的焊渣杂物，也不利于第二层堆焊的操作，G点处因搭接过度致使连接表面存在不平整的凸起，会阻碍焊嘴在该处的运动，也浪费焊材。

实施例3

本申请的换一种具有堆焊衬里结构的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，堆焊衬里2的焊材均为同一种材质，且堆焊衬里2为单层堆焊结构。这种堆焊衬里2结构比较适应轻度腐蚀的工况，简化了衬里结构，降低了成本。

实施例4

本申请的一种具有堆焊衬里结构的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，堆焊衬里2的焊材为不同的材质，且堆焊衬里2为单层堆焊结构。这种结构能够比较适应立式反应器不同高度的筒体1段在不同介质工艺参数下的防护特性需要。以适应立式反应器不同高度的筒体1段在不同介质工艺参数下的防护特性需要，对防护衬里材料进行细分，也可以节约贵重的耐腐蚀焊材。堆焊层的焊缝里边冷却收缩较慢，焊缝外表面则冷却收缩最快，形成致密的表面层，防护效果好，操作中，应注意保护已经完成焊接的衬里表面，避免表面损伤。切忌抱着随便堆焊，焊完了如果存在缺陷，再补焊、修磨的技术思路进行衬里的堆焊。

实施例5

本申请的一种具有堆焊衬里结构的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，堆焊衬里2的焊材均为同一种材质，且堆焊衬里2为包括至少两层的复合堆焊结构，如图5所示，作为基层的第一层衬里6是顺时针的螺旋线形焊道21，作为复层的第二层衬里7可以是逆时针的螺旋线形焊道21，作为表面层的第三层衬里又可以是圆环串联形焊道22，此类的组合均在本申请的保护范围之内。复合堆焊结构中的每层衬里的焊道边缘相互错开设置。参照图7所示，24为相互错开的焊道搭接边缘，以适应首层堆焊的熔深要浅、以防损伤母材基层的特性需要。加工时要注意两层衬里的焊道边缘应相互错开，因为焊道边缘是焊缝的薄弱环节，容易产生和隐藏缺陷，所以不要让两层衬里的焊道边缘重叠到一起。

实施例6

本申请的一种具有堆焊衬里结构的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，堆焊衬里2的焊材为不同材质，且堆焊衬里2为包括至少两层的复合堆焊结构，复合堆焊结构中的每层衬里的焊道边缘相互错开。衬里表面单层可为高硬度的耐磨层，以防冲刷磨损。衬里表面单层可为高密度的致密层，以防介质渗透腐蚀。要注意的是，两层衬里的焊道边缘应相互错开，参照图7的24所示，因为焊道边缘是焊缝的薄弱环节，容易产生和隐藏缺陷，所以不要让两层衬里的焊道边缘重叠到一起。

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

Claims (8)

1.一种具有堆焊衬里结构的反应器，包括筒体，其特征在于：所述筒体的内壁设置有堆焊衬里，用于浇筑该所述堆焊衬里的焊道沿所述筒体的轴向方向布置，所述焊道为螺旋线形焊道、圆环串联形焊道或直线形组合焊道中的任一种或者任几种的组合焊道，所述堆焊衬里的焊材为不同的材质。

2.根据权利要求1所述的一种具有堆焊衬里结构的反应器，其特征在于：所述螺旋线形焊道沿所述筒体的轴向连续分布，且螺旋线形焊道的边缘之间相互搭接设置。

3.根据权利要求1所述的一种具有堆焊衬里结构的反应器，其特征在于：所述圆环串联形焊道在所述筒体的轴向方向间断分布，且相邻的圆环焊道之间的边缘相互搭接。

4.根据权利要求1所述的一种具有堆焊衬里结构的反应器，其特征在于：所述直线形组合焊道沿所述筒体的内圆周方向分布设置，且相邻的直线形焊道之间的边缘相互搭接设置。

5.根据权利要求2所述的一种具有堆焊衬里结构的反应器，其特征在于：所述边缘的宽度设为一固定值。

6.根据权利要求1所述的一种具有堆焊衬里结构的反应器，其特征在于：所述堆焊衬里为包括至少两层的复合堆焊结构，所述复合堆焊结构中的每层衬里的焊道边缘相互错开设置。

7.一种具有堆焊衬里结构的反应器，包括筒体，其特征在于：所述筒体的内壁设置有堆焊衬里，用于浇筑该所述堆焊衬里的焊道沿所述筒体的轴向方向布置，所述焊道为螺旋线形焊道、圆环串联形焊道或直线形组合焊道中的任一种或者任几种的组合焊道；所述堆焊衬里的焊材均为同一种材质，且所述堆焊衬里为包括至少两层的复合堆焊结构，所述复合堆焊结构的每层衬里的焊道边缘相互错开设置。

8.根据权利要求7所述的一种具有堆焊衬里结构的反应器，其特征在于：所述复合堆焊结构包括三层衬里，紧贴所述筒体的第一层衬里为顺时针的螺旋线形焊道，第二层衬里为逆时针的螺旋线形焊道，第三层衬里为圆环串联形焊道。