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聚合釜的设计技巧
日期:[2018-7-3 14:50:07]   共阅[846]次
    聚合釜是聚异丁烯生产的关键设备,直径大,结构复杂,它设计的好坏关系到整个生产的成功与否,必须引起足够的重视。
    一、聚合釜的使用要求
    聚合釜是聚异丁烯生产工艺流程中的关键设备,本次设计是以丁苯橡胶生产中引进的国外设备为参考,进行设计。为满足聚异丁烯生产的特殊要求,结构上重新设计,内冷管束增加了柔性结构,以抵消温差引起的应力。设备外壁增加半管夹套,以增加换热面积。
    二、材料的选择
    根据使用要求及工艺系统压力情况,工艺专业要求设备内设计压力0.68MPa,设计温度-40℃;内冷管及设备外壁半管夹套内1.0MPa,设计温度-40℃。查有关资料,设备内介质腐蚀性弱,压力不高,温度为低温,从经济性考虑可选低温钢,但工艺要求物料必须洁净,因此选用不锈钢材料。通过强度计算,所需壁厚为12mm左右,壁厚不是太厚,因此不必选复合钢板。同理,内冷管也选用不锈钢材料。因设备外壁半管夹套不接触设备内工艺介质,因此选耐低温钢管材料。
    三、结构设计
    1、整体结构设计
    为了满足工艺要求,本聚合釜整体上设计为内外有冷却结构的带搅拌设备。电机功率为30KW,搅拌转数为105转,为了搅拌均匀,浆式搅拌器分上中下三层布置。为了安装、检修内部冷却管组方便,设备上部封头与筒体连接处设设备法兰。为了安装、检修搅拌装置方便,上封头上设置人孔。为了安装设备方便,上封头上设置吊耳,用来吊装上封头组件。下部设备法兰处设置4个吊耳,用来吊装整台设备。设备支座设计为支撑式支座。
    2、冷却系统设计
    为了及时导出聚合反应放出的热量,本设备设计有内部冷却管组和外部半管夹套。为了防止设备内物料在管组上积聚,内部冷却管组做成竖直方向,共分14组,每组有两排,每排有5根管子。每组两排管子进出口分别汇集到两端用官帽封闭的φ89的接管中,每组上下的封闭的φ89接管再分别与上下环形集液管相连,上下集液管分别与液氨出口和进口相连。为了抵消管组温差应力,在上下环形集液管与液氨出口和进口间的管道上加U形弯装置。为了安装方便,冷却管组上部和中间支撑全部做成可拆结构。为了防止液氨在死角处存留,造成应力腐蚀,外部半管夹套也做成竖直方向排列。
    四、强度计算
    本设备的计算是采用过程设备强度计算App包进行计算,主要包括壳体、封头、法兰、开孔补强等的计算。
    五、制造中的要求
    按HG/T20569-94《机械搅拌设备》和GB150-1998《钢制压力容器》进行制造、检验和验收。除此之外,要注意的:一是本设备搅拌装置应由专业制造厂设计、制造,在选择厂家时一定要考察其制造能力和业绩,选择制造能力强且质量口碑好的厂家。二是本设备内部及外部半管设计温度为-40℃,这就要求所有焊缝不得咬边。
    通过强度计算、结构设计,采用了柔性结构的竖向内冷管束,抵消了温差应力,也不易积料,更利于设备长时间安全运行,延长了设备使用寿命。
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