CN116651377A - 一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石化装备技术领域，具体涉及一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，包括多条直套管、弯套管和夹套连通管，每条直套管包括有内管和外管，内管穿设在外管中形成环形的直夹套流道；每条弯套管包括外弯头和内弯头，外弯头套在内弯头外形成环形的弯夹套流道；套流道的两端设有封板；直夹套流道和弯夹套流道通过夹套连通管串联成输送冷却介质的冷却流道；直夹套流道和/或弯夹套流道内靠近封板之处设有匀流环，匀流环开有朝向封板的多个水孔，匀流环连通夹套连通管，匀流环避免夹套端部缓流甚至静流的死角，维护夹套冷却功能的连续性；匀流环上的水孔引导冷却水进或出，维护内管反应的均匀性，可以带走夹套端部的杂质，避免杂质沉积结垢。

Description

一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器

技术领域

本发明涉及石化装备技术领域，具体涉及一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器。

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3种，即浆液聚合，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串管反应器这两种。

传统的串管反应器视产能大小主要由若干条直套管、夹套连通管、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。因聚合反应会产生热量，因此通过夹套内的冷却水把反应热带走，直套管的外管上设置有波形膨胀节、安装支座及支梁座，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串联成一个流程整体，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。串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串管安装密封性能产生影响。串管反应器的安装可分为直立式和斜立式两种，后者的占地面积稍大一些，其整体结构相对于前者更稳定。

例如，如图1所示，某直立式安装的串管反应器主要由六条直套管(R1、R2、......R6))、五个180°大弯头(A1、A2、A3、以及底部两个弯头)、一个90°弯头顺次联接而形成一个循环整体，并通过位于弯头处与外管连接的五条夹套连通管，坐落在较高的平台基础上，串管底部弯头处设有轴流泵，反应物料由反应物料流入口1A处进入串管反应器，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，由反应物料流出口1B处泄出进入造粒系统；冷却介质由夹套流道的冷却介质流入口进入，至夹套流道的冷却介质流出口流出，六个安装支座位于各直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6的下部。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。为了协调内管和外管由于温度不同而引起的热膨胀位移之差，夹套上附有膨胀节；夹套上还附有膨胀节、支梁座及支座，相邻两夹套之间通过型钢相连，形成若干个空间平台。

基本结构的问题：

每条直套管01包括有内管和外管，内管穿设在外管中从而形成环形的直夹套流道；每条弯套管02包括外弯头和内弯头，外弯头套在内弯头外从而形成环形的弯夹套流道；内弯头与内管之间经由彼此的主法兰04依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道；直夹套流道和弯夹套流道的两端部分别设有封板，从而将直夹套流道的两端口和弯夹套流道的两端口封住；直夹套流道和弯夹套流道通过夹套连通管串联成输送冷却介质的冷却流道。结合图2所示，直套管01的内管与弯套管02中的内弯管之间通过主法兰04连通，直套管01的夹套流道与弯套管02的夹套流道之间通过U形连通管03来连通，U形连通管03的两端分别设置有侧法兰(包含直管夹套接管法兰051和弯管夹套接管法兰052)，U形连通管的两端分别连通直套管01的外管和弯套管02的外弯头，外管和外弯头的开孔位置在空间上要避免形成内管之间主法兰连接的阻碍(因为主法兰要包裹外保温层、装拆紧固件，要日常维护，需要空间)，也要离开封板与夹套环焊缝一定的距离，使得开孔就要离开封板一定的距离。这样会使得夹套端部存在缓流甚至静流的死角，影响夹套冷却功能的连续性，影响夹套端部周向流态的不均匀性，以及内管反应的均匀性，这样夹套端部容易积聚杂质，杂质沉积形成结垢。

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串管反应器大量需求的市场环境，满足传统串管反应器的增容、扩能、升级，以及聚丙烯产能达50万吨/年以上的高产能的需求，开发新结构的高产能的串管反应器，在工业上和经济上具有深远和重大的意义。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，包括多条直套管、弯套管和夹套连通管，每条直套管包括有内管和外管，内管穿设在外管中从而形成环形的直夹套流道；每条弯套管包括外弯头和内弯头，外弯头套在内弯头外从而形成环形的弯夹套流道；内弯头与内管之间经由彼此的主法兰依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道；直夹套流道和弯夹套流道的两端部分别设有封板，从而将直夹套流道的两端口和弯夹套流道的两端口封住；直夹套流道和弯夹套流道通过夹套连通管串联成输送冷却介质的冷却流道；其特征是：直夹套流道和/或弯夹套流道内靠近封板之处设有匀流环，匀流环沿长度方向开有朝向封板的多个水孔，匀流环连通夹套连通管。

作为进一步可选方案，外管和/或外弯头焊接固定有导流弯管，导流弯管一端延伸至连通匀流环，导流弯管另一端延伸至连通夹套连通管。

作为进一步可选方案，导流弯管与夹套连通管之间设有侧法兰以实现相互密封连接。

作为进一步可选方案，夹套连通管为S形的螺旋状弹性结构，夹套连通管的两端经由侧法兰分别连通外管和外弯头相向的侧部对应的导流弯管。

作为进一步可选方案，主法兰沿垂直方向布置，侧法兰沿水平或垂直方向布置。

作为进一步可选方案，匀流环的靠近封板的弧面密布所述水孔，多个水孔均匀分布或非均匀分布。

作为进一步可选方案，沿着出水方向，水孔的内径逐渐缩小。

作为进一步可选方案，匀流环的周侧留有过液空间。

作为进一步可选方案，匀流环的径向截面为圆形、多边形、水滴状或椭圆形。

作为进一步可选方案，匀流环为等径环管，或匀流环沿长度方向管径是变化的。

作为进一步可选方案，在导流弯管上靠外管内壁处开有排净出孔，且/或在封板的底部开有排净孔，排净孔设有螺纹塞。

本发明的有益效果：

本发明的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，由于在靠近封板位置设有匀流环，一方面，匀流环的表面对冷却水有导向作用，使原来沿在直夹套流道和/弯夹套流道中直线流动的冷却水变向在靠近封板处产生扰流，避免夹套端部存在缓流甚至静流的死角，维护夹套冷却功能的连续性；另一方面，匀流环上朝向封板的水孔，引导冷却水进或出，避免夹套端部周向流态的不均匀性，维护内管反应的均匀性；水孔可以冲走或吸走夹套端部的杂质，避免杂质沉积结垢。

附图说明

图1为现有技术的串管反应器的示意图(未示出夹套连通管)。

图2为现有技术两条直套管以及一条弯套管相互连接的示意图。

图3为实施例一中直套管、弯套管和夹套连通管的配合简要示意图

图4为实施例中的夹套内匀流环以及导流弯管的结构示意图。

图5为实施例中在图4基础上增加排净小孔和螺纹塞的示意图。

附图标记：

直套管1、内管11、外管12、直夹套流道13；

弯套管2、外弯头21、内弯头22、弯夹套流道23；

夹套连通管3、主法兰4、侧法兰5、封板6、匀流环7、导流弯管8、排净出孔81、螺纹塞9。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，如图3和图4所示，包括多条直套管1、弯套管2和夹套连通管3，每条直套管1包括有内管11和外管12，内管11穿设在外管12中从而形成环形的直夹套流道13；每条弯套管2包括外弯头21和内弯头22，外弯头21套在内弯头22外从而形成环形的弯夹套流道23；内弯头22与内管11之间经由彼此的主法兰4依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道；直夹套流道13和弯夹套流道23的两端部分别设有封板6，从而将直夹套流道13的两端口和弯夹套流道23的两端口封住；直夹套流道13和弯夹套流道23通过夹套连通管3串联成输送冷却介质的冷却流道；上述技术特征与现有技术中的串管反应器的结构相同，本实施例的串管反应器也具备现有技术中的反应器的基本结构。作为主要改进的是：

直夹套流道13和/或弯夹套流道23内靠近封板6之处设有匀流环7，匀流环7沿长度方向开有朝向封板6的多个水孔，匀流环7连通夹套连通管3。具体的，外管12和/或外弯头21的侧壁贯穿密封焊接固定有导流弯管8，导流弯管8一端延伸至连通匀流环7，导流弯管8另一端延伸至连通夹套连通管3。即设置有匀流环7的夹套里，对应设置导流弯管8来连接夹套连通管3。导流弯管8与夹套连通管3之间设有侧法兰5以实现相互密封连接，主法兰4沿垂直方向布置，侧法兰5沿水平或垂直方向布置。相比现有多方向同侧连接改善为双向连接，结构简化，便于设计、制造和装配，避免静不定结构受力的交互影响，提高主法兰4连接可靠性。当然侧法兰5也可以改为垂直方向布置，这样全部法兰单向布置。

本实施例中，夹套连通管3为S形的螺旋状弹性结构，绕在夹套外面的半个周长安装，向着反应器内部便于检修和维护。该结构在反应器主体的垂直方向和水平方向都具有一定的挠性，安装和运行中不会附加给旁边的主法兰4额外的载荷；增加了挠性，特别是三维立体挠性，更能适应模态分析中潜在的如下各种变形。夹套连通管3的两端分布于相对的侧部提高了周向均匀性。夹套连通管3的两端经由侧法兰5分别连通外管12和外弯头21相向的侧部对应的导流弯管8。

实际中，对于水孔的布置，可以密布于匀流环7的靠近封板6的弧面。实际可选多个水孔均匀分布或非均匀分布，如靠近导流弯管8处压力大，对应水孔布置可较稀疏，而朝着远离导流弯管8方向水孔越来越密集。

实际中，可采用沿着出水方向，水孔的内径逐渐缩小，水孔的内表面呈锥形，达到喷射的效果。图中可看出匀流环7的周侧留有过液空间，使冷却水顺利通过。

实际中，匀流环7的径向截面为圆形、多边形、水滴状或椭圆形。圆形的外壁使冷却水在其表面顺滑通过；多边形和椭圆形便于开水孔；水滴形便于引导匀流环7内的冷却水加压流出。

实际中，可采用匀流环7为等径环管，或匀流环7沿长度方向管径是变化的，如朝远离导流弯管8方向，匀流环7的内径逐渐缩小，以保障环内一定的水压。

实际中，如图5所示，为排净液体，既可以在导流弯管8上靠夹套内壁处开一个小的排净出孔81，停车时导流弯管8内的冷却水可以排净。也可以在环形的封板6上设置靠近夹套内壁的排净孔，该处的排净孔采用螺纹塞9封住，外力操作旋转螺纹塞可打开对应的夹套流道，排出其中的冷却水。至于均布结构的组装顺序：以直套管为例：内管和外管先组装好；外管留一段突出在内管外面，固定了匀流环7后的导流弯管8与外管组焊好后，再把外管突出这小段一起套进内管，反过来留出内管突出一小段；第三步是组焊封板到这段突出的内管上；最后组焊外管与封板。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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 (10)

1.一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，包括多条直套管、弯套管和夹套连通管，每条直套管包括有内管和外管，内管穿设在外管中从而形成环形的直夹套流道；每条弯套管包括外弯头和内弯头，外弯头套在内弯头外从而形成环形的弯夹套流道；内弯头与内管之间经由彼此的主法兰依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道；直夹套流道和弯夹套流道的两端部分别设有封板，从而将直夹套流道的两端口和弯夹套流道的两端口封住；直夹套流道和弯夹套流道通过夹套连通管串联成输送冷却介质的冷却流道；其特征是：直夹套流道和/或弯夹套流道内靠近封板之处设有匀流环，匀流环沿长度方向开有朝向封板的多个水孔，匀流环连通夹套连通管。

2.根据权利要求1所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：外管和/或外弯头焊接固定有导流弯管，导流弯管一端延伸至连通匀流环，导流弯管另一端延伸至连通夹套连通管。

3.根据权利要求2所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：导流弯管与夹套连通管之间设有侧法兰以实现相互密封连接。

4.根据权利要求3所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：夹套连通管为S形的螺旋状弹性结构，夹套连通管的两端经由侧法兰分别连通外管和外弯头相向的侧部对应的导流弯管。

5.根据权利要求4所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：主法兰沿垂直方向布置，侧法兰沿水平或垂直方向布置。

6.根据权利要求1所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：匀流环的靠近封板的弧面密布所述水孔，多个水孔均匀分布或非均匀分布。

7.根据权利要求1所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：沿着出水方向，水孔的内径逐渐缩小。

8.根据权利要求1所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：匀流环的周侧留有过液空间；或匀流环为等径环管，或匀流环沿长度方向管径是变化的。

9.根据权利要求1所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：匀流环的径向截面为圆形、多边形、水滴状或椭圆形。

10.根据权利要求1所述的一种夹套内匀流防杂质沉积的串管反应器，其特征是：在导流弯管上靠外管内壁处开有排净出孔，且/或在封板的底部开有排净孔，排净孔设有螺纹塞。