[发明专利]一种具有静配合夹套的串管反应器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。