新型大容量搪玻璃搅拌反应容器夹套结构的特点.pdf

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石油和化工设备
32
2014年第17卷
新型大容量搪玻璃搅拌反应容器夹套结构的特点
马青辉
(河北大景大搪化工设备有限公司,河北翼州053200)
摘要]介绍了一种新型大容量搪玻璃搅拌反应器央套结构,与传统的央套式反应釜相比,新型大容量搪玻璃反应器具有
结构合理、技术先进、安全性好、换热效率高、易于维修等特点。
[关键词搪玻璃揽拌反应器;央套结构;技术特点
1大容量搪玻璃搅拌反应容器与夹套换热面积的搪玻璃反应容器带来新的课题。
特征
按照GB/T25026-2010《搪玻璃闭式
随着大容量搪玻璃(夹套式釜壁)反应容器搅拌容器》技术特性一表3中公称容积VN/
容积的逐步增大,其夹套式釜壁换热面积与容器L3000L~40000L容器单位容积的夹套换热面积进
内单位容积之比在减小,这给使用大容量夹套式行比对(换热面积/公称容积m2/m3),详见表1
表1搪玻!系列式垸拌容器单位容积与换热面积比较
公称容积W/m3
1012
L系列公称直径dl/mm「1600160011750175020002200220012400126002800320013400
夹套换热面积m2
9.7412.16114.8919
38121.35124.89129.48134.04140.6144.15154.46
换热面积/公称容积m/m3253.042.93.162.302.141.991.841.701.62.471.36
换热面积比10%094%92%9771966%57%5250%4342%
从表1可以看出,随着搪玻璃闭式反应容器容
式中:a1和02分别代表容器的内、外侧的对
积的増大,单位容积的换热面积逐步减少,容积流传热系数;8/入为容器简体壁厚导热部分的传
40000换热面积只有容积3000L换热面积的42%热系数,其中8为厚度,入为导热系数,由碳钢
(L型)。反应容器夹套换热面积的减少将大大层、搪玻璃衬里层、粘垢层和水垢层几部分。
影响反应过程的冷却与加热速度,进而影响反应
从上述公式可以看出,影响传热总系数的主
速度与反应时间及其收率。S型换热面积减少得更要因素是
多,限于篇幅,在此不再赘述
1)内壁传热系数a1:降低体系黏度、改普搅
2提高大容量搪玻璃搅拌反应容器反应速度的方拌效果是提高α,的重要途径。
法
(2)釜外壁传热系数a2:夹套中冷热媒流激烈
提高大容量搪玻璃搅拌反应容器反应速度流动状态是提高传热系数α2的重要途径。
的方法是提高容器传热速率。容器大型化之后,
(3)容器筒体材质的入、夹套结构型式和壁厚
单位体积的传热面积减小,因此提高总传热系数δ是影响传热系数的重要因素。
是改善传热效果的最好方法。对于厚度为8的平
壁,其总传热系数K可表示为
3大容量搪玻璃搅拌反应容器换热夹套结构探讨
常见搪玻璃反应容器换热夹套结构见图1。
K
R
作者简介:马青辉(1967-),男,河北翼州人,大学学历,
工程师。河北大景大糖化工设备有限公司副总经理。
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第2期
马青辉新型大容量搪玻璃搅拌反应容器夹套结构的特点
し型式标准夹套加压力嘴螺旋形导流板
半管式夹套
体简局部
放大
结构特征夹套安装水力喷骑喷射,以形成旋流」换热介质可形成回旋流
外夹套通道可用高压换热介质,换
热均匀
图1常见搪璎璃反应容器换热夹簊结枃
3.1新型大容暈搪玻璃搅拌反应容器夹套结构
常,夹套内介质采用低压蒸汽,由于内筒的设计
(1)结构特点:在满足温度、压力和使用介质外压较低,内筒与夹套的间隙足以满足加强圈的
等设计条件下,夹套换热对大容量搪玻璃搅拌反结构尺寸以及蒸汽及其冷凝液流通面积的要求。
应容器具有良好的换热条件,有效降低内筒厚度3.2新型3000搪玻璃闭式反应容器夹套结构设计
最直接的方法是减小圆筒的外压计算长度,本新
主要参数:容器筒体直径D1=3200mm,材质
型结构采用内筒设置加强圈和多层夹套的设计方Q245R;换热夹套D2=3400mm,材质Q345R,容
式,见图2。
器筒体设计压力:-0.1~0.6MPa,夹套设计压力
6MPa,腐蚀裕量:筒体为1mm,夹套为1mm
容器筒体内设计温度200℃,夹套内设计温度158
(1)标准30000L搪玻璃闭式反应容器按
GB150.1-2011《压力容器》外压圆筒用计算软件
SW6计算,计算结果为:筒体壁厚S1=25mm,夹
套壁厚S2=13mm。圆整后设计厚度为:筒体壁厚
S1=26mm,夹套壁厚S2-14mm(计算过程略)
(2)新型大容量搪玻璃搅拌反应容器采用设置
加强圈的多腔换热夹套结构,计算结果为:筒体
壁厚S1-=20mm,夹套壁厚S2=13mm。圆整后设计
厚度为:筒体壁厚S1=20mm,夹套壁厚S2=14mm
(计算过程略)。
图2新型搪玻璃反应容器换热夹套结构
内筒的强度和稳定性按图2的结构设置加强
2)结构说明:
圈,由于加强圈与夹套筒体相焊,因此夹套简体
为提高反应容器换热效果,降低筒体厚度,
也可看作加强圈的一部分,可将加强圈截面看作
最有效的方法是减小圆筒的外压计算长度,因此T型钢。将内筒名义厚度取为20mm,夹套筒体厚
需给内筒设置一定数量的加强圏。由于夹套筒体度取为14mm,圆环型加强圈的厚度取16mm,
结构合理性的要求,内筒与夹套箇体的间隙不可加强圈间距取为800mm,考虑腐蚀裕量后计算
能太大,加强圈的结构尺寸因此受到限制。通得出:加强圈惯性矩为1=1.75×10m所需
惯性矩I=1.35×10mm,加强圈与壳体起加强作