CN218516734U - 一种具有静配合夹套的串管反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油化工设备技术领域，具体涉及一种具有静配合夹套的串管反应器，包括直套管、夹套连通管和弯头，直套管包括内管和外管，内管穿设在外管中，内管和外管之间有衬垫，弯头与内管依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道，夹套连通管位于弯头处与外管连接，将内管与外管之间形成的夹套流道串联成输送冷却介质的冷却流道。内管和外管之间形成介于紧密配合与松动配合之间的静配合夹套结构：衬垫固定于内管与外管这两中的一者，且衬垫恰好抵住而未挤压另一者，如此实现消除内管、衬垫和外管三者之间的间隙，使内管和外管之间结合成有效传递载荷的受力共同体，提高整体结构的强度和稳定性，减少振动和噪音，有利于安全生产。

Description

一种具有静配合夹套的串管反应器

技术领域

本实用新型涉及石油化工设备技术领域，具体涉及一种具有静配合夹套的串管反应器。

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，串管反应器又称环管反应器。

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，直套管包括内管和外管，内管和外管之间有衬垫，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缺水把反应热带走，直套管的外管上设置有波形膨胀节和安装支座及支梁座，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。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环管安装密封性能产生影响。

对于串管反应器整体一个三维立体空间结构，其简图如图1所示，直立式安装的串管反应器主要由六条直套管(R1～R6)、五个180°大弯头(A1、A2、A3、B1、B2)、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C1、C2、C3、C4、C5，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。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。

基本结构的问题：

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，对串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，1996年国内单台串管反应器首次国产化的产能是7万吨/年，2009年，国内首台溶液聚合法的聚丙烯循环反应器产能达45万吨/年，对传统的浆液聚合法串管反应器提出了挑战，目前，串管反应器迫切需要从30万吨/年产能逐步提高到35万吨/年、40万吨/年和45万吨/年以上。

随着产能规模的进一步扩大，上述现有技术中的串管反应器，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：

一方面，反应器运行中在流体介质的冲击、水平风载荷或者水平地震力的作用下，串管反应器的整体变形位移以及由此引起的结构应力随着内外管衬垫间隙的大小而变得更加敏感，由于尺寸在相似几何结构中的放大效应，同样大小的间隙在高大结构中可出现更大的位移变形，整个钢结构松松垮垮，容易诱发振动、产生噪音、损伤密封，对高空结构的密封连接可靠性是极其恶劣的挑战；另一方面，更高大的整体结构在组装过程中需要更大的零部件间隙，以便顺畅地在外管内穿进超长的内管。这一矛盾使得高大结构串管反应器的整体模态分析和强度校核中很难获得通过。

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40万吨/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。

实用新型内容

针对现有技术存在上述技术问题，本实用新型提供一种具有静配合夹套的串管反应器。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

提供一种具有静配合夹套的串管反应器，包括多条直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，直套管包括有内管和外管，内管穿设在外管中，内管和外管之间有衬垫，弯头与内管依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道，夹套连通管位于弯头处与外管连接，将内管与外管之间形成的夹套流道串联成输送冷却介质的冷却流道，安装支座设置于外管的外侧使直套管分为上管段和下管段，其特征在于，内管和外管之间经由衬垫形成介于紧密配合与松动配合之间的静配合夹套结构：衬垫固定于内管与外管这两中的一者，且衬垫恰好抵住而未挤压另一者。

具体的，多条直套管中的全部内管和对应外管之间均设有所述静配合夹套结构；或多条直套管中仅部分内管和对应外管之间设有所述静配合夹套结构。

具体的，同一条直套管的上管段和下管段分别设有所述静配合夹套结构；或同一条直套管的上管段和下管段这两者仅其中一者设有所述静配合夹套结构。

具体的，衬垫组焊于内管的管壁；或衬垫组焊于外管的管壁。

具体的，直套管的内管和外管之间的间隙在周向处处相等；或直套管的内管和外管之间的间隙在周向不相等。

具体的，衬垫的长度可调节设置，以使得内管和外管之间的间隙可调节。

具体的，衬垫包括支撑杆和高度调节杆，支撑杆固定于外管，高度调节杆一端连接支撑杆而另一端抵住而静配合内管；或衬垫包括矮垫体和垫高调节螺栓，矮垫体组焊于内管，垫高调节螺栓穿设于外管且静配合矮垫体。

具体的，衬垫为刚性垫或弹性垫。

具体的，衬垫为闭口椭圆形弹性垫，或开口弧形弹性垫。

具体的，衬垫包括支座和滚动轮，支座固定于内管和外管这两者中的一者，滚动轮可转动地安装于支座且静配合另一者。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的具有静配合夹套的串管反应器，与现有技术相比，该串管反应器可消除内管、衬垫和外管三者之间的间隙，且三者不相互挤压，使内管和外管之间结合成有效传递载荷的受力共同体，明显提高了整体结构的强度和稳定性，减少振动和噪音，有利于安全生产。在装配时，保障内管能够顺利穿进外管的同时，不会划伤外管内壁，有利于顺利制造高质量产品。可以弥补传统夹套垫块存在的间隙，增强内管和外管之间的联系，减薄内管和外管的壁厚，提高高耸设备结构的整体性、均衡性和稳定性。

附图说明

图1是现有技术中的串管反应器的结构示意图。

图2是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例1的结构示意图。

图3是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例1的上段静配合夹套横截剖面I-I俯视结构示意图。

图4是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例2的结构示意图。

图5是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例3的结构示意图。

图6是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例4的结构示意图。

图7是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例5的结构示意图。

图8是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例6的结构示意图。

图9是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例7的结构示意图。

图10是本实用新型的一种具有静配合夹套的串管反应器的实施例8的结构示意图。

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10中包括有：

101——外管、102——内管、

103——焊缝、104——组焊在内管的衬垫、105——组焊在外管的衬垫、106——矮夹套垫、107——高夹套垫、108——带有高度调节杆的夹套垫、109——垫高调节螺栓、

110——闭口椭圆形弹性垫、111——开口弧形弹性垫、112——轮轴式滚动垫、

112——轮轴式滚动夹套垫、

121——下段静配合夹套、11——上管段、12——下管段、21——上膨胀节、23——下膨胀节、

30——安装支座、

I-I——上段静配合夹套的横截剖面。

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。

本实施例的具有静配合夹套的串管反应器，如图2和图3所示，包括多条直套管、夹套连通管、弯头和安装支座30，直套管包括有内管102和外管101，内管102穿设在外管101中，内管102和外管101之间有组焊在内管的衬垫104，衬垫104通过焊缝103固定，弯头与内管102依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道，夹套连通管位于弯头处与外管连接，将内管102与外管101之间形成的夹套流道串联成输送冷却介质的冷却流道，安装支座30设置于外管的外侧使直套管分为上管段11和下管段12。上管段设有上膨胀节21，下管段设有下膨胀节23。本实施例的一种具有静配合夹套的串管反应器也具备现有技术中的串管反应器的以上基本结构。

作为改进的是：

内管102和外管101之间经由衬垫104形成介于紧密配合与松动配合之间的静配合夹套结构：即衬垫固定于内管与外管这两中的一者，且衬垫的长度满足恰好接触抵住而未挤压另一者。关于衬垫的位置，可以为如图3所示的组焊于内管的衬垫104，或如图4所示的衬垫为组焊于外管衬垫105，组焊于外管101的优点是可以避免组焊后的热处理；如果静配合的衬垫组焊到内管102上则需要在组焊后的热处理，这是由于内管102的材料所要求的。

实用新型人发现，如果内管102和外管101之间是紧密配合则无法顺畅地在外管101内穿进几十米甚至上百米长的内管102；如果内管102和外管101之间是松动配合则外管101和内管102无法结合成有效传递载荷的受力共同体，除非其中之一变形至消除间隙、贴紧另一个配合体才能开始传递载荷，否则对结构稳定安全是非常不利的。因此，静配合是高大尺寸串管反应器直套管的内管和外管之间的最佳配合方式。

实际制造中，多条直套管中的全部内管和对应外管之间均设有所述静配合夹套结构；或多条直套管中仅部分内管和对应外管之间设有所述静配合夹套结构。

实际制造中，同一条直套管的上管段11和下管段12分别设有所述静配合夹套结构，如上段静配合夹套111,和下段静配合夹套121。或同一条直套管的上管段11和下管段12这两者仅其中一者设有所述静配合夹套结构。

其中一个实施例中，如图3和图4所示，绕周向布置的多个衬垫长度相等，从而使得直套管的内管102和外管101之间的间隙在周向处处相等，一般地说，等间隙夹套内轴向流动的介质比较均匀。或如图5所示，绕周向布置的多个衬垫长度不相等，包含有长度不同的矮夹套垫106和高夹套垫107，如此使得直套管的内管102和外管101之间的间隙在周向不相等。理论和工程实践证明，流体在容器中的流态相似是有一定的条件的，容器等比例地放大或者缩小到相同形状的结构时流态参数并不一定会同样比例地放大或者缩小，等间隙的大直径夹套内轴向流动的介质可能不是均匀的，这是结构偏差、流体物性在反应中的变化、流道转向、流道障碍物等诸多因素影响的结果，夹套的变间隙就是外管和内管之间横截面的间隙是一边大而另一边小的，以结构的变化去适应介质流态的变化。

其中一个实施例中，衬垫的长度可调节设置，以使得内管102和外管101之间的间隙可调节，这种结构可以在制造中内管102穿进外管101时先把间隙调整到足够大，以便顺畅地把全管长套进去，然后再逐步调整间隙到设计要求；这种结构还可以在反应器检修维护中进一步紧固内管102与外管101之间由于热胀冷缩摩擦或者介质腐蚀形成的新间隙。衬垫长度可调节的具体结构，可参见如图6所示，衬垫为带有高度调节杆的夹套垫108，其具体包括支撑杆和高度调节杆，支撑杆固定于外管101，高度调节杆一端连接支撑杆而另一端抵住且静配合内管，高度调节杆与支撑杆之间可以为螺纹连接。或者另一实施例中，如图7所示衬垫包括矮垫体(即矮夹套垫106)和垫高调节螺栓109，矮垫体组焊于内管102，垫高调节螺栓109穿设于外管101且静配合矮垫体。

衬垫为刚性垫或弹性垫，刚性垫例如图3至图7所示，弹性垫如图8示出的闭口椭圆形弹性垫110，这是一个略微椭圆形的钢圈，可通过变扁变形来调节垫的高度以调整夹套间隙。或如图9所示的开口弧形弹性垫111，这是一个略微椭圆形的C形钢圈，可通过变扁变形来调节垫的高度以调整夹套间隙。

具体的，衬垫包括静止的和滚动的两种，静止的衬垫例如图3至图9所示，滚动的衬垫例如图10所示。内管102和外管101之间的静配合夹套垫采用轮轴式滚动垫112，其包括支座和滚动轮，支座固定于内管102，滚动轮可转动地安装于支座且静配合外管101。当该垫与外管101内壁接触时，可在摩擦力作用下滚动，使内管102顺利穿进外管101的同时，不会划伤外管101内壁，而又能保持夹套内管102和外管101之间的静配合。当然，滚动垫也可以固定安装在外管101上，该垫则与内管102外壁动态接触，而且滚动垫包括无轴式的和球形的结构。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

本实用新型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实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型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)

1.一种具有静配合夹套的串管反应器，包括多条直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，直套管包括有内管和外管，内管穿设在外管中，内管和外管之间有衬垫，弯头与内管依次串联连接成供反应物料输送及反应的介质流道，夹套连通管位于弯头处与外管连接，将内管与外管之间形成的夹套流道串联成输送冷却介质的冷却流道，安装支座设置于外管的外侧使直套管分为上管段和下管段，其特征在于，内管和外管之间经由衬垫形成介于紧密配合与松动配合之间的静配合夹套结构：衬垫固定于内管与外管这两中的一者，且衬垫恰好抵住而未挤压另一者。

2.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：多条直套管中的全部内管和对应外管之间均设有所述静配合夹套结构；或多条直套管中仅部分内管和对应外管之间设有所述静配合夹套结构。

3.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：同一条直套管的上管段和下管段分别设有所述静配合夹套结构；或同一条直套管的上管段和下管段这两者仅其中一者设有所述静配合夹套结构。

4.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：衬垫组焊于内管的管壁；或衬垫组焊于外管的管壁。

5.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：直套管的内管和外管之间的间隙在周向处处相等；或直套管的内管和外管之间的间隙在周向不相等。

6.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：衬垫的长度可调节设置，以使得内管和外管之间的间隙可调节。

7.根据权利要求6所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：衬垫包括支撑杆和高度调节杆，支撑杆固定于外管，高度调节杆一端连接支撑杆而另一端抵住而静配合内管；或衬垫包括矮垫体和垫高调节螺栓，矮垫体组焊于内管，垫高调节螺栓穿设于外管且静配合矮垫体。

8.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：衬垫为刚性垫或弹性垫。

9.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：衬垫为闭口椭圆形弹性垫，或开口弧形弹性垫。

10.根据权利要求1所述的一种具有静配合夹套的串管反应器，其特征是：衬垫包括支座和滚动轮，支座固定于内管和外管这两者中的一者，滚动轮可转动地安装于支座且静配合另一者。

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