[实用新型]一种模块式环管反应器

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工专用机械装备工程技术，特别是涉及一种模块式环管反应器。 

背景技术

现有技术中，聚烯烃（例如：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，聚烯烃通常的生产技术包括有三种：即淤浆法，气相法和溶液法。所谓淤浆法（Slurry Process）又称为浆液法或溶剂法工艺方法，是世界上最早的用于生产聚丙烯的工艺技术。淤浆法生产技术是生产HDPE的主要方法，该生产工艺方法为：将丙烯或乙烯与烃溶剂混合，生产出的聚合物悬浮于溶剂中，浆液法的工业化应用时间较早，工艺技术成熟，且生产过程中压力、温度较低。淤浆法采用的反应设备根据反应器形式，淤浆法采用的反应器可以分为搅拌釜式反应器和环管反应器两种。 

其中，搅拌釜式反应器由于搅拌釜间歇操作时生成的聚合物分子量分布宽，共聚组分布不均，而且搅拌釜靠夹套传热，釜径较大时传热面积不足，易因反应热累积发生爆聚，从而使得搅拌釜式反应器大型化的发展较为困难。由于上述搅拌釜式反应器的弊端，影响了聚合物质量的均匀性和稳定性，并严重制约了单线规模。由此，人们为生产分子量分布窄、共聚组分分布均匀的聚合物并满足装置大型化的需求，提出了环管反应器。 

现有技术中，通常的环管反应器，包括有根据产能大小设置的若干条直套管、以及对应的夹套连通管和弯头，其中，各个直套管通过弯头依次串联连接成一个连通流道。因聚合反应会产生热量，因此在直套管的外壁设置夹套，并通过夹套连通管将直套管和夹套之间形成的夹套流道依次串联成一个连通流道，通过夹套流道内的冷却物介质把反应热带走。 

例如， 30万吨/年的生产聚丙烯的环管反应器的结构，如图1所示，包括有六条各长为50m、外径为710 mm的直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6，六个弯头A1、A2、A3、B1、B2、B3，各个直套管之间通过弯头依次串联连接而形成一个循环整体的连通流道，直套管的外壁设置有夹套（图中未画出），并通过设置的五条夹套连通管C1、C2、C3、C4、C5将直套管和夹套之间形成的夹套流道依次串联成一个连通流道；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。环管反应器的底部弯头B1、B2、B3处设置有轴流泵，反应物料由反应物料流入口1A进入环管反应器，在轴流泵的驱动下，反应物料在直套管R1、R2、R3、R4、R5、R6内搅拌、循环，并在催化剂的作用下，进行反应形成浆状的聚丙烯后，再由反应物料流出口1B泄出，然后进入至造粒系统；该环管反应器坐落在11m高的平台基础上，整台设备重约210吨。 

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，对原油的炼制及化工工艺上日益提高深化要求充分利用资源，一台设备要能够切换生产不同牌号的产品，同时，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。目前国内单台聚丙烯环管反应器的产能已由1996年首次国产化的7万吨/年提高到目前的40万吨/年，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60m时，将会出现以下的不足之处： 

(a) 细长结构的吊装容易引起永久性的塑性变形，需要设计专门的起吊工装，并对直套管进行加固，使得辅助性工作增加；

(b) 细长结构的陆路运输受到交通法规的限制，每车的装载量和行车时间减少，运输成本高，运输时间增长；

(c) 高耸细长结构的现场安装对吊车提出很高的要求，出现大牛拉小车的现象；

(d) 高耸结构的安装基础及设备制造精度要求苛刻，增加了投资成本。

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。 

因此，针对现有技术的不足之处，亟需提供一种能够适应大型化、高产能、低成本的需求，利用直套管自身结构和环管反应器整体结构的特性，使之具有强度高、刚性强、稳定性好，同时能够抵抗起吊运输中的易变形的模块化环管反应器。 

发明内容