CN212017741U - 一种具有螺旋膨胀节的环管反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，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；安装支座设置于外管的下部，从而将直套管分为上管段和下管段，外管和内管的局部设置有膨胀节，膨胀节为连贯的螺旋布置的多个波纹。与现有技术相比，螺旋波纹膨胀节使得结构紧密稳定、吸收因热胀冷缩产生的均匀位移和因吊运弯曲产生的非均匀位移效果更好，优化设备整体效能，延长设备寿命。

Description

一种具有螺旋膨胀节的环管反应器

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，具体涉及一种具有螺旋膨胀节的环管反应器。

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：

现有直套管的膨胀节为不连续的相互独立的多个波纹，由于内管和外管之间的热胀冷缩位移差异增大，夹套上膨胀节的波形数量要随之增加至六个以上，多波膨胀节的设计制造及质量保证成为新的难题，其制造精度越来越低，而且仅靠传统的波形膨胀节结构来吸收和缓冲该差异时并不能取得最佳效果，需要的波数越来越多，不利于高耸结构的稳定性，其运作功能越来越难保证。

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。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本实用新型提供一种结构更紧凑，热胀冷缩位移效果更佳的具有螺旋膨胀节的环管反应器。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

提供一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，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；安装支座设置于外管的下部，从而将直套管分为上管段和下管段，外管和内管的局部设置有膨胀节，膨胀节的外形呈现为连贯的螺旋布置的多个波纹。

具体的，所述直套管的上管段和下管段均设置有膨胀节。

具体的，所述直套管的上管段和下管段这两者的其中一者设置有所述膨胀节。

具体的，直套管还设置有间断波形膨胀节。

具体的，所述膨胀节为单层结构或多层结构。

具体的，所述膨胀节的波纹呈锥形、环壳形、双向波纹管形或单向波纹管形。

具体的，所述多个波纹为左螺旋结构或右螺旋结构。

具体的，所述波纹是外凸的，或是内凹的。

具体的，所述膨胀节局部缠绕紧贴于外管或内管的壁面。

具体的，外管设置有导向保护装置，导向保护装置包括拉杆、两个螺母和两块环板，两块环板分别固定于外管的与膨胀节两端相固定的附近位置，拉杆的两端部分别穿过两块环板后连接螺母。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的具有螺旋膨胀节的环管反应器，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；安装支座设置于外管的下部，从而将直套管分为上管段和下管段，外管和内管的局部设置有膨胀节，膨胀节的外形呈现为连贯的螺旋布置的多个波纹。与现有技术相比，结构紧密稳定、吸收因热胀冷缩产生的均匀位移和因吊运弯曲产生的非均匀位移效果更好，优化设备整体效能，延长设备寿命。

附图说明

图1是现有技术中的环管反应器的结构示意图。

图2为实施例中的具有螺旋膨胀节的环管反应器的结构示意图。

图3为实施例中的另一种具有螺旋膨胀节的环管反应器的结构示意图。

图4为实施例中的又一种具有螺旋膨胀节的环管反应器的结构示意图。

图5为实施例中的内管、外管和其中一种膨胀节的相互关系局部放大示意图。

图6为实施例中的内管、外管和另一种膨胀节的相互关系局部放大示意图。

图7为实施例中的导向保护装置、内管、外管和膨胀节的相互关系局部放大示意图。

图8为实施例中的内管、外管和第三种膨胀节的相互关系局部放大示意图。

附图标记：

在图1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。

在图2至图7中包括有：

101——外管、102——内管；

11——直套管上管段、12——直套管下管段；

211——缠绕双向多波形膨胀节；

212——缠绕双向双波形膨胀节；

213——缠绕单向多波形膨胀节；

214——缠绕单向贴壁多波形膨胀节；

22——间断多波形膨胀节；

23——间断单波形膨胀节；

30——安装支座；

50——环焊缝；

60——导向保护装置、61——拉杆、62——螺母、63——环板。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本实用新型进行详细说明。

本实施例的具有螺旋膨胀节的环管反应器，如图2至图5所示，包括直套管、夹套连通管、弯头和安装支座30，每条直套管包括内管102和外管101，外管101套在内管102外，弯头将多条内管102依次串联连通，从而形成用于输送反应物料以及反应的连通流道。夹套连通管位于弯头处与外管101连接，从而将内管102与外管101之间的空间串联成用于输送冷却介质的连通流道。安装支座30设置于外管101的下部，从而将直套管分为上管段11和下管段12。

上管段11设置有双向多波形膨胀节211，下管段12设置有缠绕双向双波形膨胀节212，该改进的膨胀节均为连贯的螺旋布置的多个波纹，其结构类似于用于排水的塑料螺旋波纹管。与现有技术相比，膨胀节结构紧密稳定、吸收因热胀冷缩产生的均匀位移和因吊运弯曲产生的非均匀位移效果更好，优化设备整体效能，延长设备寿命。再者，连贯的螺旋布置的波纹，其内侧为螺旋通道，直套管内的冷却水可以从螺旋通道留下，避免液体堆积。而传统的间断波形的膨胀节紧贴壁面，由于两者组成间断的环形空间，里边的冷却水难以顺畅流下，而是持续渗漏，湿滑的环境不便于反应器检修，还造成腐蚀损伤。

实际中，可以如图2所示，直套管的上管段11和下管段12均设置有本申请创新的膨胀节，其中上管段11对应的膨胀节为缠绕双向多波形膨胀节211，下管段12对应的膨胀节为缠绕双向双波形膨胀节。另一实施例改为如图3所示的，下管段12对应的膨胀节为现有的间断单波形膨胀节23。或者如图4所示的，上管段11设置了本申请改进的缠绕双向多波形膨胀节211，同时还设置有传统的间断多波形膨胀节22，下管段12设置了间断单波形膨胀节23。实际中还可以是其它组合，只要包括本申请改进的连贯的螺旋布置的多个波纹膨胀节即可。膨胀节的多个波纹为左螺旋结构或右螺旋结构。膨胀节为单层结构或多层结构。内管102和外管101之间留有环焊缝50。

具体的，所述膨胀节的波纹呈锥形、环壳形、双向波纹管形或单向波纹管形。图5是缠绕双向双波形212，图6是缠绕单向双波形213。与双向波形相比，单向波形的波高可以矮一半，更有利于波的成形，避免波高成形中的壁厚减薄过度。

具体的，所述波纹是外凸的，或是内凹的。外凸波纹为夹套内部提供了较大的流道空间，有利于更充裕的介质冷却膨胀节，低的温度有利于保持膨胀节材料的强度性能；较大的流道空间有利于降低介质流速，避免流体介质对薄壁膨胀节的冲刷磨损腐蚀，延长反应器的寿命。

具体的，如图8所示膨胀节局部缠绕紧贴于外管或内管的壁面，为缠绕单向贴壁多波形膨胀节214，反应器直立安装，虽然膨胀节局部紧贴壁面，由于外管101外壁与膨胀节之间组成螺旋缠绕通道，里边的冷却水可以螺旋通道流下。直套管只断开一条很窄的环向间隙，较为适用于被膨胀轴向拉伸的壳体。

实际中，可利用薄壁钢板来制造膨胀节，不但显著提高膨胀节的轴向柔度，还因其紧贴壳体壁面而提高膨胀节的横向刚度。

具体的，如图7所示，外管设置有导向保护装置60，导向保护装置包括拉杆61、两个螺母62和两块环板63，两块环板63分别固定于外管101的与膨胀节两端相固定的附近位置，拉杆61的两端部分别穿过两块环板63后连接螺母62，以限制膨胀节的轴向拉伸范围，常温下螺母62与环板63保持一定距离。

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

Claims (10)

1.一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，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；安装支座设置于外管的下部，从而将直套管分为上管段和下管段，外管和内管的局部设置有膨胀节，其特征在于：膨胀节的外形呈现为连贯的螺旋布置的多个波纹。

2.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：所述直套管的上管段和下管段均设置有膨胀节。

3.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：所述直套管的上管段和下管段这两者的其中一者设置有所述膨胀节。

4.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：直套管还设置有间断波形膨胀节。

5.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：所述膨胀节为单层结构或多层结构。

6.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：所述膨胀节的波纹呈锥形、环壳形、双向波纹管形或单向波纹管形。

7.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：所述多个波纹为左螺旋结构或右螺旋结构。

8.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：所述波纹是外凸的，或是内凹的。

9.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：所述膨胀节局部缠绕紧贴于外管或内管的壁面。

10.根据权利要求1所述的一种具有螺旋膨胀节的环管反应器，其特征是：外管设置有导向保护装置，导向保护装置包括拉杆、两个螺母和两块环板，两块环板分别固定于外管的与膨胀节两端相固定的附近位置，拉杆的两端部分别穿过两块环板后连接螺母。

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