[發(fā)明專利]一種環(huán)管反應器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210340379.1
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102794152A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 陳孫藝
• 申請（專利權(quán)）人: 茂名重力石化機械制造有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 雷利平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油化工專用機械裝備工程技術(shù)，特別是涉及一種具有螺旋導流管的環(huán)管反應器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，聚烯烴（如：聚丙烯和聚乙烯）是通用的合成樹脂中產(chǎn)量和消費量最大的品種，聚烯烴通常的生產(chǎn)技術(shù)包括有三種：即淤漿法，氣相法和溶液法。所謂淤漿法（Slurry?Process）又稱為漿液法或溶劑法工藝方法，是世界上最早的用于生產(chǎn)聚丙烯的工藝技術(shù)。淤漿法生產(chǎn)技術(shù)是生產(chǎn)HDPE的主要方法，該生產(chǎn)工藝方法為：將丙烯或乙烯與烴溶劑混合，生產(chǎn)出的聚合物懸浮于溶劑中，漿液法的工業(yè)化應用時間較早，工藝技術(shù)成熟，且生產(chǎn)過程中壓力、溫度較低。淤漿法采用的反應設備根據(jù)反應器形式，淤漿法采用的反應器可以分為攪拌釜式反應器和環(huán)管反應器兩種。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常的環(huán)管反應器，包括有根據(jù)產(chǎn)能大小設置的若干條直套管、以及對應的夾套連通管、彎頭、安裝支座、連接梁等，直套管包括有內(nèi)管和外管，彎頭的端部與內(nèi)管的端部依次串聯(lián)連接，連成用于反應物料的輸送及反應的連通流道，因聚合反應會產(chǎn)生熱量，因此在直套管的內(nèi)管和外管之間形成夾套流道，夾套連通管與外管連接將夾套流道串聯(lián)成用于輸送冷卻介質(zhì)的連通流道，通過夾套流道內(nèi)的冷卻物介質(zhì)把反應熱帶走。直套管的外管上設置有波形膨脹節(jié)、安裝支座及支梁座，連接梁通過螺栓與支梁座連接，把直套管組合成一個立體框架。由于環(huán)管反應器為多基礎支承，即每條直套管都設置有與其相對應的安裝支座支承，由此導致直套管的長度、軸線位置、方位、標高、間距等誤差，以及直套管平行度、法蘭垂直度、彎頭的制造誤差等諸多因素都會同時對環(huán)管安裝密封性能產(chǎn)生影響；并且環(huán)管反應器采用低溫鋼制造，對制造、焊接、熱處理的要求都較高。為了使物料在直套管內(nèi)流動順暢，內(nèi)管內(nèi)壁須經(jīng)多次打磨、拋光至接近鏡面的程度，防止反應物粘壁，產(chǎn)生爆聚。

例如，?30萬噸/年的生產(chǎn)聚丙烯的環(huán)管反應器的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括有六條各長為50m、外徑為φ609.6×16?mm的直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6，六個彎頭A1、A2、A3、B1、B2、B3一一對應與直套管的內(nèi)管依次串聯(lián)接接而形成一個循環(huán)整體的連通流道，五條夾套連通管C1、C2、C3、C4、C5和外管連接將夾套流道依次串聯(lián)成一個連通流道；冷卻介質(zhì)由夾套流道的冷卻介質(zhì)流入口2A進入，至夾套流道的冷卻介質(zhì)流出口2F流出，六個安裝支座D1、D2、D3、D4、D5、D6位于各直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6的下部。環(huán)管反應器的底部彎頭B1、B2、B3處設置有軸流泵，反應物料由反應物料流入口1A進入環(huán)管反應器，在軸流泵的驅(qū)動下，反應物料在直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6內(nèi)攪拌、循環(huán)，并在催化劑的作用下，進行反應形成漿狀的聚丙烯后，再由反應物料流出口1B泄出，然后進入至造粒系統(tǒng)；該環(huán)管反應器坐落在11m高的平臺基礎上，整臺設備重約210噸。環(huán)管底部彎頭處設有軸流泵，反應物料由1A處進入環(huán)管反應器，在軸流泵的驅(qū)動下在管內(nèi)攪拌、循環(huán)，在催化劑的作用下反應形成漿狀聚丙烯，由1B處泄出進入造粒系統(tǒng)；夾套間彼此有五條夾套連通管相連；夾套上附有膨脹節(jié)、支梁座及支座，相鄰兩夾套之間H型鋼相連，形成8個空間平臺。

隨著石油資源的匱乏，為適應市場對乙烯專用料的巨大需求和發(fā)展，對環(huán)管反應器設備的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)能、質(zhì)量均提出了新的更苛刻的要求，對原油的煉制及化工工藝上日益提高深化要求充分利用資源，一臺設備要能夠切換生產(chǎn)不同牌號的產(chǎn)品，同時，化工企業(yè)期望通過高產(chǎn)能的規(guī)模效應來降低成本，提高價格的市場競爭力。目前國內(nèi)單臺聚丙烯環(huán)管反應器的產(chǎn)能已由1996年首次國產(chǎn)化的7萬噸/年提高到目前的40萬噸/年，隨著產(chǎn)能規(guī)模的進一步擴大，上述現(xiàn)有技術(shù)中的環(huán)管反應器，由于直套管采用一體的細長豎直結(jié)構(gòu)，所以當直套管的長度超過60m時，將會出現(xiàn)以下的不足之處：?

(a)?直套管其安裝方式只有垂直直立式，隨著直套管高度的增加超過60m，高聳鋼結(jié)構(gòu)在動載荷作用下的強度和穩(wěn)定性較難保證，如果單靠增加之套管的壁厚來提高強度和穩(wěn)定性，不但設備投資成本增大，而且厚壁的熱阻增大，對換熱效果有不良影響，不利于節(jié)能減排；

(b)?隨著直管規(guī)格由φ609.6×16?mm增大為φ711.2×19.05?mm，需相應增大夾套內(nèi)冷卻水流量以帶走更多的反應熱，不利于節(jié)水減排；

(c)?隨著直套管長度的增加超過50m，夾套內(nèi)冷卻水流態(tài)漸趨穩(wěn)定，在內(nèi)管的外表面上形成膜狀的層流，增加熱阻，降低換熱效率，不利于節(jié)水減排。