CN201519574U - 一种聚合反应器的撤热装置 - Google Patents

Abstract

一种新型结构的反应器撤热装置，通过将换热管束直接置于反应设备中，对反应产生的热能进行撤热.为此，通过采用一些针对性的结构设计，使得设备达到良好的撤热效果，并能够安全平稳的运行。目前采用该新型结构的撤热装置的反应器已经应用在现有化工装置中，并且运行良好。

Description

一种聚合反应器的撤热装置

技术领域

本实用新型涉及石油化工聚合工艺领域的一种装置，尤其涉及一种聚合反应器的撤热装置。

背景技术

为了撤出聚合反应产生的大量热量，国内设备通常采用的是传统的筒体外盘管或者夹套结构形式。其缺点是撤热面积小，撤热效率较低。

近几年来，一种新型的放置在反应釜内的换热器被投入使用。其优点在于撤热装置直接与物料接触，因此撤热效率高而且撤热面积较大。但是其缺点在于，由于采用了进/出料总管+环状分流支管的结构，因此如果换热管内与釜内物料温差较大的话，总管上温差应力很大且无法消除，容易导致破损。同时总管与支管焊点过多，且又与物料接触，泄漏可能性大。同时，这种时这种结构无法拆卸，清洗检修困难。

近年来，还有一种撤热装置得到应用。其实质就是一种倒置的U形管换热器。它主要应用在固-液反应中，其优点也是于撤热装置直接与物料接触，因此撤热效率高而且撤热面积较大。缺点在于，由于结构限制，无法在反应釜内设置搅拌装置，不适用于液-液反应。

CN1388138A公开了一种具有内部换热管束的聚合釜。它的内冷管采用异形排管结构，釜内传热面积得到增加。其缺点在于：1)无法进行拆卸，因此无法从设备内取出进行清洗，不适用于接触介质粘度较大的场合；2)对于换热管束的热膨胀/收缩量无法进行补偿，换热管无法做长，导致换热量无法进一步提高；3)换热管束形状复杂，冷剂在其中流动轨迹长而弯曲，导致冷剂流速慢，降低了换热效率。

实用新型内容

为了解决石油化工聚合装置现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种新型结构的聚合反应器的撤热装置。

本实用新型的聚合反应器的撤热装置是这样实现的：

所述的反应器撤热装置包括换热管束1、管箱6、冷剂进出口7，其特征在于：所述的反应器撤热装置包括直接放置于所述的聚合反应器内部并与反应介质直接接触的换热管束1、管束支撑组件、管箱6、冷剂进出口7以及为了补偿温差应力的设置于管束一端的膨胀节5；所述的换热管束1为单组或者多组结构。

所述的管束支撑组件包括与设备相连接的支撑环部件2、管束支持板3、支撑环之间的连接板4。

所述的支撑环部件2由钢制圆形支撑环21、钢制支撑管22、非金属制楔形衬环23和水平翼板24四部分组成；其中：

所述的钢制圆形支撑环21与钢制支撑管22相焊接、钢制支撑管22与设备内壁相焊接；

所述的非金属楔形衬环卡23在钢制圆形支撑环21内侧，并通过螺钉与钢制圆形支撑环21固定；所述的管束支持板3卡在非金属楔形衬环23内侧；

所述的钢制圆形支撑环21外侧焊有两块水平翼板24，同时与4块管束支持板3间的连接板4相连，形成一个整体支撑结构。

在具体实施中，

所述的管束支持板3为圆形支持板，所述的换热管束1穿过管束支持板3；所述的管束支持板3卡在支撑环部件2中的非金属楔形衬环23内侧并采取过盈配合固定；

所述的连接板4可以为垂直斜向放置的长方形钢件，其四角翻边可以与支撑环部件2的水平翼板24通过螺栓连接；

所述的每块连接板4可以将两组管束支撑组件中的上下两层支撑环部件2连接起来，形成一个整体；

所述的连接板4上可以带凹槽。

所述的支撑环部件2的层数可以为1～10，优选3层。

所述的换热管束1的一端可以设置有膨胀节5。

本实用新型具有如下突出的优点：

1由于本实用新型的撤热装置直接放置于设备内部，，采用换热管-管板-管箱结构，管束可以设置成单组或者多组管束，因此本实用新型的撤热装置可以整体取出，利于检修、清洗，适用于反应介质粘度较大的工况。

2)由于在换热器管束1上设置多层圆形支持板3，并将支持板3卡入相对应的支撑环部件2中，提高了换热管束1在介质中的稳定性。

3)由于支持板3卡入与设备筒体直接连接的支撑环部件2中加以固定，且支持板3卡入的是支撑环部件2内侧的非金属制楔形衬环23，衬环23本身有一定回弹性，不但方便支持板3的卡入，同时使管束支持板3与支撑环部件2紧密卡紧，降低振动和噪声。

4)由于每组管束由单层或者多层支撑环部件2进行固定限位，支撑环部件2之间用带凹槽的连接板4连成一体，提高了支撑组件的整体刚性，降低了管束1在运行中可能出现的振动和位移。通过调节安装角度，连接板4还能起到导流作用。

5)由于本实用新型撤热装置在管箱6端设置膨胀节5，能有效地对管束1的热变形量进行了补偿，不但可以使换热管束1的长度不受限制，增加换热量；还可以适用于工艺介质与换热介质温差更大的工况。

总而言之，本实用新型提高了设备撤热效率，增大了撤热量，从而利于装置大型化使得设备结构更紧凑，降低了设备造价替代了国外同类设备，并在现有装置中投入使用，运行情况良好，适用于液-液反应。

附图说明

图1为本实用新型的撤热装置的示意图。

图2a在换热管束上的圆形支持板3示意图。

图2b在换热管束上的圆形支持板3的B向剖面示意图。

图3为支持板3、支撑环部件2与设备筒体连接示意图。

图4a为换热管束1、支撑环部件2、连接板4连接关系示意图。

图4b为换热管束1、支撑环部件2、连接板4连接关系的A向示意图。

图5为膨胀节5示意图。

图6为支持板3与支撑环部件2各零件连接关系示意图

图7为支撑环部件2的各个零件示意图

具体实施方式

所述的反应器撤热装置包括直接放置于所述的聚合反应器内部并与反应介质直接接触的换热管束1、管束支撑组件、管箱6、冷剂进出口7以及为了补偿温差应力的设置于管束一端的膨胀节5；所述的换热管束1为单组或者多组结构。

所述的管束支撑组件包括与设备相连接的支撑环2、管束支持板3、支撑环之间的连接板4。

所述的支撑环部件2由钢制圆形支撑环21、钢制支撑管22、非金属制楔形衬环23和水平翼板24四部分组成；其中：

所述的钢制圆形支撑环21与钢制支撑管22相焊接、钢制支撑管22与设备内壁相焊接；

所述的非金属楔形衬环23卡在钢制圆形支撑环21内侧，并通过螺钉与钢制圆形支撑环21固定；所述的管束支持板3卡在非金属楔形衬环23内侧；

所述的钢制圆形支撑环21外侧焊有两块水平翼板24，同时与4块管束支持板3间的连接板4相连，形成一个整体支撑结构。

所述的管束支持板3为圆形支持板，所述的换热管束1穿过管束支持板3；所述的管束支持板3卡在支撑环部件2中的非金属楔形衬环23内侧并采取过盈配合固定。

所述的连接板4为垂直斜向放置的长方形钢件，其四角翻边与支撑环部件2的水平翼板24通过螺栓连接；

所述的每块连接板4将两组管束支撑组件中的上下两层支撑环部件2连接起来，形成一个整体；

所述的连接板4上带凹槽。

所述的支撑环2的层数为3层。

所述的换热管束1的一端设置有膨胀节5。

本实用新型通过直接将单组或数组换热管束直接放置于设备内部，作为撤热装置，与传统的设备盘管或者夹套方式有着显著的区别，大大提高了换热效率.(见附图1)

为了提高换热器管束在介质中的稳定性，降低振动(通常反应器中有搅拌器搅拌介质以进行反应)，通过将换热器管束上设置圆形支持板(见附图2)，并将支持板卡入与设备筒体直接连接的支撑环部件中加以固定(见附图3)，起到了对管束的支撑固定作用。

每组管束可以有单层或数层支撑环部件，支撑环部件之间用带凹槽的连接板连成一体(见附图4，5).连接板的设置不仅使得各组管束的支撑环部件形成了一个整体，大大提高了支撑组件的刚性；而且连接板本身要可以起到导流作用，使得介质有序的流过换热管束，增加换热效果。

考虑到换热管束在安装过程中的变形，以及设备操作过程中管束和设备本体之间的温差产生的膨胀量差，会导致应力的产生.通过在换热管束的一端设置膨胀节，可以有效降低换热管板，管束与管板连接接头间的应力，提高设备安全性.(见附图6)

目前采用了这种新型结构撤热装置的反应器已经应用在了实际工程项目中，运行情况良好，产品产量和质量均到达了用户要求。

Claims (9)

1.一种聚合反应器的撤热装置，包括换热管束(1)、管箱(6)、冷剂进出口(7)，其特征在于：

所述的反应器撤热装置包括直接放置于聚合反应器内部并与反应介质直接接触的换热管束(1)、管束支撑组件、以及为了补偿温差应力的设置于管束一端的膨胀节(5)；所述的换热管束(1)为单组或者多组结构。

2.如权利要求1所述一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的管束支撑组件包括与设备相连接的支撑环部件(2)、管束支持板(3)、支撑环之间的连接板(4)。

3.如权利要求2所述一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的支撑环部件(2)由钢制圆形支撑环(21)、钢制支撑管(22)、非金属制楔形衬环(23)和水平翼板(24)四部分组成；

所述的钢制圆形支撑环(21)与钢制支撑管(22)相焊接、钢制支撑管(22)与设备内壁相焊接；

所述的非金属楔形衬环(23)卡在钢制圆形支撑环(21)内侧，并通过螺钉与钢制圆形支撑环(21)固定；所述的管束支持板(3)卡在非金属楔形衬环(23)内侧；

所述的钢制圆形支撑环(21)外侧焊有两块水平翼板(24)，同时与4块连接板(4)相连，形成一个整体支撑结构。

4.如权利要求2所述一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的管束支持板(3)为圆形支持板，所述的换热管束(1)穿过管束支持板(3)；所述的管束支持板(3)卡在支撑环部件(2)中的非金属楔形衬环(23)内侧并采取过盈配合固定。

5.如权利要求2所述一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的连接板(4)为垂直斜向放置的长方形钢件，其四角翻边与支撑环部件(2)的水平翼板(24)通过螺栓连接；

所述的每块连接板(4)可以将两组管束支撑组件中的上下两层支撑环部件(2)连接起来，形成一个整体；

所述的连接板(4)上带凹槽。

6.如权利要求3所述一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的支撑环部件(2)的层数为1～10。

7.如权利要求6所述的一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的支撑环部件(2)的层数为3。

8.如权利要求1所述的一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的换热管束(1)的一端设置有膨胀节(5)。

9.如权利要求3所述一种聚合反应器的撤热装置，其特征在于：

所述的管束支持板(3)为圆形支持板，所述的换热管束(1)穿过管束支持板(3)；所述的管束支持板(3)卡在支撑环部件(2)中的非金属楔形衬环(23)内侧并采取过盈配合固定；

所述的连接板(4)为垂直斜向放置的长方形钢件，其四角翻边与支撑环部件(2)的水平翼板(24)通过螺栓连接；

所述的每块连接板(4)可以将两组管束支撑组件中的上下两层支撑环部件(2)连接起来，形成一个整体；

所述的连接板(4)上带凹槽；

所述的支撑环(2)的层数为3；

所述的换热管束(1)的一端设置有膨胀节(5)。

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