一种带多流道组合循环环壳的多区反应器

技术领域

本发明涉及石油化工生产装置技术领域，具体涉及一种带多流道组合循环环壳的多区反应器。

背景技术

聚丙烯的几种生产工艺技术中，有利用上、下连通管把提升段和沉降段组合成一体化的多区循环反应器，操作时在提升段反应区的聚合物粒子被风机提供的气相单体夹带向上流动，在高速流化床的提升区内由下向上流动。然后通过上连接管进入沉降段，多区循环反应器连通管内的流体介质是循环气夹带聚丙烯颗粒，连通管应符合管道和压力容器的有关规范和标准，然后满足反应器的专门要求。在沉降区顶部，聚合物粒子经汽提区完成气、固分离后进入沉降段反应区，沉降段反应区聚合物粒子受重力作用形成密相柱塞流向下，在下段排出；在反应器底部，聚合物再循环进入提升段反应区。

近年来随着石油化工装置向着规模化生产的方向发展，反应器的容积变的越来越大，高度越来越高，随着容器直径和生产规模的增大，反应过程物流量大，介质流速快而容易引起振动。根据实际生产需要，发明人设计了如图1所示的反应器，其结构包括竖立并列布置的第一筒体01和第二筒体02，第一筒体01的上端部侧壁设有主接口，第二筒体02的上端设有副接口，第一筒体01的主接口和第二筒体02的副接口之间通过环壳03连通，环壳03连接第一筒体01的主接口后朝远离第二筒体02方向横向延伸，接着朝上延伸拱起弯曲，再朝下连接第二筒体02的上端口。

以上单个第二筒体02对应一条环壳03，第一筒体01的每个侧孔对应一条环壳03的端口，如此单环壳03中的介质流量集中进入第一筒体01(沉降段)，旋流离心力形成的相间摩擦对动能损耗，周向分布不均匀，建造时需要提高第一筒体01的高度，增加了设备成本。一条等流通截面的环壳03在结构上的横截面半径大，为满足工艺要求环壳的壁厚需要较厚，导致不便于材料采购和制造，结构上的弯曲半径难以缩小，使得柔性程度低，不适应高耸结构抵抗地震和风载荷。

另外，上连通管设计成一条与第一筒体01从侧面接口的环壳，其带来的不利因素还包括：

1、偏心连接使结构不对称，需要强力支撑才能使高耸结构稳定。满足大规模产能的单个环壳结构，其流通横截面的直径较大，壁厚更厚，钢性强，抵抗振动疲劳的能力差，结构不稳定；

2、偏心的不对称结构使得整个装置的介质集中循环，不对称程度提高，工作时介质流速快而引起的振动更明显；

3、大产能的反应器需要较大直径、较厚壁的环壳，环壳加工困难；

4、侧面接口的环壳的直径较大，壁厚较厚，刚性较强，运行中牵扯沉降段的结构刚性及其沿垂直立性，不利于介质均匀分布；

5、连接沉降区的大开孔严重削弱筒体强度，需要设计整体补强筒节和厚壁锻件接管，设备成本明显增加；

6、通过一条大环壳进入沉降段的气粒混合介质流量太大，旋流一周也难以达到均匀状态；

7、不便于维修保护。

针对现有技术存在上述全部或部分技术问题，需要创新设计一种反应器满足上述目的要求。

发明内容

针对现有技术存在上述全部或部分技术问题，本发明提供一种带多流道组合循环环壳的多区反应器。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种带多流道组合循环环壳的多区反应器，包括竖立布置的主筒体和副筒体，副筒体的顶部设有副接口，主筒体的上端部设有主接口，主筒体的主接口和副筒体的副接口之间通过两条以上的环壳连通，两条以上的环壳的端口绕主筒体的轴线分布。

优选的，主接口为设在主筒体上端部的侧壁的侧口，侧口的数量为两个以上，两个以上的侧口绕主筒体的轴线均匀分布；每条环壳连接主筒体的侧口后横向延伸，然后朝上延伸拱起弯曲，再朝下连接副筒体的上端口。

优选的，主筒体的侧口的数量为两个，环壳的数量为与主接口对应的两条；或主筒体的侧口的数量为三个，环壳的数量为与主接口对应的三条。

优选的，主筒体的顶部设有法兰本体，环壳的一端部设有法兰盖，环壳与法兰盖之间通过双面焊接连接，法兰盖与法兰本体之间密封固定，环壳的端口深入到法兰本体内。

优选的，主筒体上端设有封头，封头的内壁固定有两条以上的旋流管，旋流管沿封头的内壁纵向螺旋布置，环壳的端口与旋流管的上端口连通，旋流管的下端口水平紧贴封头弧形内壁布置。

优选的，旋流管的上端垂直向上组焊有喇叭口，喇叭口的扩口端朝上，环壳插入喇叭口中。

优选的，封头的内壁设有定位卡，旋流管通过定位卡固定于封头内壁。

优选的，每条旋流管包括旋流主管和旋流支管，旋流主管的上端与环壳连接，每条旋流主管的下端连通两条以上的所述旋流支管。

优选的，旋流主管和旋流支管的横截面为非圆形。

优选的，两条以上的环壳的拱起弯曲之处设有支承板，支撑板开有供环壳穿过的支承孔，从而将两条以上的环壳夹持在一起。

本发明的有益效果：

本发明的带多流道组合循环环壳的多区反应器，与现有技术相比：

1)单个主筒体和单个副筒体之间，两条以上的环壳分散了集中进入沉降段的介质流量，避免旋流离心力形成的相间摩擦对动能的损耗，在克服周向分布不均匀的同时还可降低沉降段的筒体高度，降低设备成本；

2)两条以上的环壳与传统一条等流通截面的环壳相比，在结构上横截面半径小、壁厚更薄，便于材料采购和制造，结构上的弯曲半径可以适当缩小，使得柔性程度更高，更适应高耸结构抵抗地震和风载荷；

3)便于维护主筒体和副筒体的结构刚性及其沿垂直立性，是保证反应器内气固双相流态介质轴对称均匀分布的关键；

进一步的：

4)两条以上的环壳从侧部的主接口与主筒体沿周向分开布置，分散原来单一集中循环进料的冲击，能够减少工作时环壳内介质流速快而产生的振动；而且在空间上对称程度高，各个小环壳进料口的冲击载荷大部分可以相互抵消，结构更稳定；

5)同等产能的情况下，由于增加了环壳数量而减小了环壳截面结构尺寸，环壳柔性更好，也便于材料采购和制造；

6)增设了连接主筒体和副筒体的环壳分别与主筒体上端顶部的法兰本体、法兰盖连接的结构，不再需要在主筒体该段侧壁上开孔，保护了筒体的强度，不再需要通过加厚该段主筒体的壁厚来补强，反而对法兰盖具有加强作用，降低设备和工程成本。

7)环壳内的流态化物料在进入主筒体的多个侧接口后能分别沿主筒体内壁周向一段弧面进行旋流，在主筒体内腔形成更加均匀的反应气氛，多条环壳与传统的一条环壳相比在空间上对称程度高，结构更稳定，能够减少工作时集中的介质冲击主筒体内壁产生的振动。

附图说明

图1为现有的反应器的结构示意图。

图2为实施例中的带多流道组合循环环壳的多区反应器的结构示意图。

图3为实施例中的反应器带三条环壳的结构示意图。

图4为另一实施例的结构示意图。

图5为主筒体、法兰本体、法兰盖和环壳的连接示意图。

图6为在图5基础上增加旋流管的结构示意图。

图7为在图5基础上旋流管增加旋流支管的结构示意图。

附图标记：

图1附图标记：

01第一筒体、02第二筒体、03环壳；

图2-7附图标记：

主筒体1、封头11、定位卡12；

副筒体2；环壳3；支承板4；

法兰本体5、法兰盖6、密封圈7、螺栓螺母组件8、旋流管9、喇叭口91、旋流主管92、旋流支管93。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的带多流道组合循环环壳的多区反应器，如图2所示，包括竖立布置的主筒体1和副筒体2，副筒体2的顶部开设有副接口，主筒体1的上端部的侧壁设有两个侧口，其作为主接口，主筒体1的主接口和副筒体2的副接口之间通过两条环壳3连通，两条环壳3的端口绕主筒体1的轴线均匀分布。每条环壳3连接主筒体1的侧口后横向延伸，然后朝上延伸拱起弯曲，再朝下连接副筒体2的上端口。

单个主筒体1与单个副筒体2之间对应两条环壳3与现有的仅一条等流通截面的环壳相比，主筒体1上端部侧壁的两个侧口开孔面积只有原来的二分之一大小，减少了对主筒体1该段侧壁的强度损伤，不需要通过加厚该段主筒体1的壁厚来补强，降低设备和工程成本。

上述的环壳3的数量为两条，分别与主筒体1上端部侧壁的两个侧口连接，两条环壳3的连接结构对主筒体1来说是面对称结构，可以改善结构受力。实际中可以如图3所示，主筒体1的侧口的数量改为三个，环壳3的数量为与主接口对应的三条。

环壳3的拱起弯曲之处设有支承板4，支撑板开有供环壳3穿过的支承孔，从而将两条以上的环壳3夹持在一起。

另一实施例如图4至图7所示，主筒体1的主接口不再开在侧壁，而是改在顶部，具体的：主筒体1的顶部设有法兰本体5，环壳3的一端部设有法兰盖6，环壳3与法兰盖6之间双面焊的方式焊接连接，法兰盖6与法兰本体5之间通过密封圈7和螺栓螺母组件8来密封固定，环壳3的端口深入到法兰本体5内。相比于与主筒体1上端部侧壁的开孔连接，法兰本体5与法兰盖6的设置使得对主筒体1该段侧壁的强度损伤减少到零，不再需要通过加厚该段主筒体1的壁厚来补强，反而对法兰盖6具有加强作用，降低设备和工程成本。类似的，副筒体2的顶部也是通过法兰本体和法兰盖连接环壳3的端部，环壳3的端部插入副筒体2顶部的法兰本体内。

该实施例中，主筒体1上端设有封头11，封头11的内壁固定有两条以上的旋流管9，旋流管9沿封头11的内壁纵向螺旋布置，环壳3的端口与旋流管9的上端口连通，旋流管9的下端口水平紧贴封头11弧形内壁布置。进一步，旋流管9的上端垂直向上组焊有喇叭口91，喇叭口91的扩口端朝上，环壳3插入喇叭口91中。封头11的内壁设有定位卡12，旋流管9通过定位卡12固定于封头11内壁。每条旋流管9包括旋流主管92和旋流支管93，旋流主管92的上端与环壳3连接，每条旋流主管92的下端连通两条以上的所述旋流支管93。旋流主管92和旋流支管93的横截面为非圆形，具体可以为椭圆形、矩形等形状。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。