CN219168438U - 一种具有变壁厚波纹管的串管反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石化装备技术领域，具体涉及一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，包括直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，每条直套管包括有内管和外管，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及反应的介质流道，夹套连通管靠近直套管端部与外管连接，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冷却流道；安装支座设置于外管的外侧，从而将直套管分为上管段和下管段，上管段和下管段分别设置有波纹管段，波纹管段包含变壁厚波纹节段，其壁厚沿长度方向是变化的，波纹管段的壁厚适应了不同波形局部结构处不同应力水平的需要，避免因为同等壁厚而带来的加工困难或强调浪费，材料利用率更高，优化设备整体效能，延长设备寿命。

Description

一种具有变壁厚波纹管的串管反应器

技术领域

本实用新型涉及石化装备技术领域，具体涉及一种具有变壁厚波纹管的串管反应器。

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，它们的生产技术有三种：浆液聚合、气相聚合和溶液聚合。淤浆法是主要方法，根据其所采用的反应器形式可以分为搅拌釜式反应器和串管反应器。

传统的串管反应器如图1所示，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。主要由六条直套管式筒体(R1、R2、····R6)、五个180°大弯头(A1、A2、A3、底部两个)、一个90°弯头顺次联接而形成一个循环整体，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1A处进入串管反应器，在轴流泵的驱动下在管内流动搅拌、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却水把反应热带走，直套管的外管上设置有波形波纹管、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串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。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：

现有直套管的波纹管为连续而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，夹套上波纹管的波形数量要随之增加至六个以上，多波形波纹管的设计制造及质量保证成为新的难题。设计计算校核中发现多波形波纹管容易发生柱状失稳，整体增加壁厚则会降低波纹管的柔性。工程实践证明仅靠传统的波形波纹管结构来吸收和缓冲形变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，本实用新型提供一种具有变壁厚波纹管的串管反应器。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

提供一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，包括直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，每条所述直套管包括有内管和外管，外管套在内管外，所述弯头将多条所述内管依次串联连通，从而形成用于输送反应物料及反应的介质流道，所述夹套连通管靠近直套管端部与所述外管连接，从而将所述内管与所述外管之间的空间串联成用于输送冷却介质的冷却流道；所述安装支座设置于所述外管的外侧，从而将所述直套管分为上管段和下管段，所述上管段和所述下管段分别设置有波纹管段，其特征是：所述波纹管段包含变壁厚波纹节段，其外壁为均匀波纹状，而壁厚沿长度方向是变化的。

具体的，同一段所述波纹管段的多个波纹的壁厚是不相等的。

具体的，不同的所述波纹管段的壁厚是不相等的。

具体的，同一段所述波纹管段中，波峰段比波谷段的壁厚更薄，或波峰段比波谷段的壁厚更厚。

具体的，同一段所述波纹管段中，波峰段和波谷段之间节段的壁厚大于波峰段以及波谷段。

具体的，上管段和下管段这两者均设置有所述变壁厚波纹节段，所述上管段的所述波纹管段和所述下管段的所述波纹管段的壁厚不相等；或仅这两者中的一者设置有所述变壁厚波纹节段。

具体的，所述直套管中部分直套管的波纹管壁厚与其余直套管的波纹管壁厚不相等。即不同的直套管之间的比较，此直套管的波纹管壁厚与彼直套管的波纹管壁厚不相等。

具体的，所述波纹管段包括间断波形波纹管。

具体的，所述波纹管段为单层结构或多层结构。

具体的，外管设置有导向保护装置，导向保护装置包括拉杆、螺母和两块环板，两块环板分别固定于外管的与波纹管段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。

具体的，波纹管段的波纹形状相同，但尺寸大小不同。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)波纹管的壁厚适应了不同波形局部结构处不同应力水平的需要，同等壁厚下通常波峰段应力较高而波谷段相对低，壁厚变化可使各部位的性能都得到充分应用，避免因为同等壁厚而带来的加工困难或强度浪费；

(2)有利于灵活应用不同的加工技术，圆筒内水压鼓胀成形的波纹管波峰段较薄、波谷段较厚，圆筒滚压成形的波纹管由筒内向筒外滚压时波峰段较薄、由筒外向筒内滚压时波谷段较薄，环板通过圆柱圆环模具冲压成形的波纹管在折弯半径较小段的壁厚较薄、折弯半径较大段的壁厚较厚，平板通过“花生壳”模具冲压成形的波纹管在波峰段的壁厚较薄、波谷段较厚。优化结构使材料利用率更高，优化设备整体效能，延长设备寿命。

附图说明

图1为现有串杆反应器的示意图。

图2为实施例中的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器的单根直套管的结构示意图。

图3为实施例中的内管、外管、波纹管段和导向保护装置的结构示意图。

图4为实施例中波峰较薄而波谷较厚的波纹管示意图。

图5为实施例中波峰较厚而波谷较薄的波纹管示意图。

附图标记：

在图1中包括有：

R1、R2、R3、R4、R5、R6——直套管；

A1、A2、A3——弯头；

1A——反应物料流入口、1B——反应物料流出口。

在图2至图5中包括有：

直套管1、内管11、外管12、上管段13、下管段14、四波形波纹管15、一波形波纹管16、壁厚较薄的波形151、壁厚较厚的波形152；

安装支座2、环形焊缝3、拉杆4、螺母5、环板6。

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。

本实施例的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，如图2至图5所示，包括现有反应器中的：直套管1、夹套连通管、弯头和安装支座，每条直套管1包括有内管11和外管12，外管12套在内管11外，弯头将多条内管11依次串联连通，从而形成用于输送反应物料及反应的介质流道。夹套连通管位于弯头处与外管12连接，从而将内管11与外管12之间的空间串联成用于输送冷却介质的冷却流道。安装支座2设置于外管11的外侧，从而将直套管1分为上管段13和下管段14，上管段13和下管段14分别设置有波纹管段，图2中上管段13的波纹管段为四波形波纹管15，而下管段14的波纹管段为一波形波纹管16。作为主要改进的是：如图3所示波纹管段包含变壁厚波纹节段，其外壁为均匀波纹状(即各波峰的外径相等，各波谷的外径相等，即在制造时外径不变)，而其内壁是非均匀的，这样使得其壁厚沿波纹长度方向是变化的，如图3所示包含三个壁厚较薄的波形151和一个壁厚较厚的波形152，需要说明的是这里说的“厚”“薄”是相对关系，而非限定具体数值。

作为其中一种实施方式，如图3中同一段波纹管段的多个波纹的壁厚是不相等的。实际中两段以上波纹管段之间，不同的波纹管段的壁厚是不相等的。

本实施例中，变壁厚波纹节段的形式包括几种情况：如图4所示波峰段153较薄，而波谷段154较厚(波峰段比波谷段的壁厚更薄)；如图5所示波峰段155较厚，波谷段156较薄(波峰段比波谷段的壁厚更厚)；波峰段和波谷段较薄、波峰段和波谷段之间较厚(波峰段和波谷段之间节段的壁厚大于波峰段以及波谷段)。这些壁厚变化中有的是结构设计主动提出的需求，目的是基于传统结构各部位的应力水平差异较大的情况下，通过结构变化使结构各部位的性能都得到充分应用。这些壁厚变化中有的是波纹管成形加工方法不同所引起的，但是产品设计标注有壁厚偏差控制值或者默许不同加工方法的选择，也就视为是结构设计的。波纹管段的两端与外管12之间均是通过环形焊缝3来实现固定连接。

实际中，上管段13和下管段14这两者均设置有变壁厚波纹节段，具体的，上管段13的波纹管段和下管段14的波纹管段的壁厚不相等。或仅这两者中的一者设置有变壁厚波纹节段。

实际中，波纹管段包括间断波形波纹管，即多个波纹非连续布置。

具体的，波纹管段为单层结构或多层结构。

具体的，外管12设置有导向保护装置，导向保护装置包括拉杆4、螺母5和两块环板6，两块环板6分别固定于外管12的与波纹管段两端相固定的附近位置，拉杆4的两端部分别穿过两块环板6后连接螺母5。

本实用新型的变壁厚波纹管技术也可以应用于换热器、压力管道等其他承压设备中。

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)

1.一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，包括直套管、夹套连通管、弯头和安装支座，每条所述直套管包括有内管和外管，外管套在内管外，所述弯头将多条所述内管依次串联连通，从而形成用于输送反应物料及反应的介质流道，所述夹套连通管靠近直套管端部与所述外管连接，从而将所述内管与所述外管之间的空间串联成用于输送冷却介质的冷却流道；所述安装支座设置于所述外管的外侧，从而将所述直套管分为上管段和下管段，所述上管段和所述下管段分别设置有波纹管段，其特征是：所述波纹管段包含变壁厚波纹节段，其外壁为均匀波纹状，而壁厚沿长度方向是变化的。

2.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：同一段所述波纹管段的多个波纹的壁厚是不相等的。

3.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：不同的所述波纹管段的壁厚是不相等的。

4.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：同一段所述波纹管段中，波峰段比波谷段的壁厚更薄，或波峰段比波谷段的壁厚更厚。

5.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：同一段所述波纹管段中，波峰段和波谷段之间节段的壁厚大于波峰段以及波谷段。

6.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：上管段和下管段这两者均设置有所述变壁厚波纹节段，所述上管段的所述波纹管段和所述下管段的所述波纹管段的壁厚不相等；或仅这两者中的一者设置有所述变壁厚波纹节段。

7.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：所述直套管中部分直套管的波纹管壁厚与其余直套管的波纹管壁厚不相等。

8.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：所述波纹管段包括间断波形波纹管。

9.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，其特征是：所述波纹管段为单层结构或多层结构。

10.根据权利要求1所述的一种具有变壁厚波纹管的串管反应器，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、螺母和两块环板，两块环板分别固定于外管的与波纹管段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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