專利名稱：雙殼夾套式反應(yīng)釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是通過加熱介質(zhì)或致冷劑的流動(dòng)在容器壁上進(jìn)行換熱 的反應(yīng)容器，適用于化工領(lǐng)域。
技術(shù)背景反應(yīng)釜是生產(chǎn)聚氯乙烯等樹脂的關(guān)鍵設(shè)備，反應(yīng)釜的傳熱系數(shù)是影響設(shè) 備產(chǎn)量的最關(guān)鍵指標(biāo)。在氯乙烯和苯乙烯等樹脂的懸浮聚合所用的聚合反應(yīng) 釜、反應(yīng)器和類似設(shè)備中， 一般是圓筒兩端焊接橢園封頭作為主要受壓元件 來承受介質(zhì)聚合反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)部壓力。除了承壓的作用以內(nèi)，釜壁還承 擔(dān)著重要的散熱任務(wù)傳統(tǒng)釜在釜壁外側(cè)大都設(shè)計(jì)成螺旋導(dǎo)流板或者是半圓 形管夾套，使致冷或加熱介質(zhì)在夾套內(nèi)流動(dòng)。傳統(tǒng)的聚合釜熱量通過釜壁傳 遞，通過攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)使釜內(nèi)的物料循環(huán)，從而使物料介質(zhì)的溫度在反應(yīng)器 內(nèi)均勻一致。通過釜的內(nèi)壁進(jìn)行換熱除去容器內(nèi)聚合產(chǎn)生的反應(yīng)熱以保持反 應(yīng)器內(nèi)的溫度適當(dāng)。聚合反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱，要及時(shí)將反應(yīng)熱移出體 外，應(yīng)該說釜壁的傳熱成為調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間決定反應(yīng)速度的重要因素。受到化工工藝條件的限制，設(shè)計(jì)壓力和工作壓力相差較大，而釜體的壁 厚是由設(shè)計(jì)壓力決定的，傳統(tǒng)夾套由于受設(shè)計(jì)壓力的限制，釜的壁厚較厚， 釜體壁的傳熱效果不佳。設(shè)計(jì)壓力越大、體積越大釜體的壁厚越厚，致使整 個(gè)釜體的傳熱明顯不足，聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)移走，造成反應(yīng)時(shí)間 過長，從而影響設(shè)備的生產(chǎn)能力。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種在不改變釜體壁厚，即不降低安全性的前
提下，能提高釜的散熱效率的雙殼夾套式反應(yīng)釜以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)之不足。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是在釜體內(nèi)設(shè)置有雙殼夾套，雙殼夾套是由密繞螺旋通道組成，螺旋通道的截面是方型，螺旋通道內(nèi)可以通入冷卻介質(zhì)或者是熱載體；雙殼夾套把釜內(nèi)空間分割成內(nèi)側(cè)的反應(yīng)室和外側(cè)的密封室，在反應(yīng)室和密封室之間有隔板密封；雙殼夾套中的支撐板以相同的螺距螺旋(環(huán)形)均勻分布在內(nèi)筒的整個(gè)長度上，支撐板為寬度很小的帶狀板，密封室的一側(cè)用螺旋的鋼帶焊接，最后整體焊接在釜體的上下封頭上。用分隔板將整個(gè)雙殼夾套分成若干組，每組夾套各設(shè)置一個(gè)進(jìn)口和出口，反應(yīng)室和密封室通過平衡管連接于平衡罐。假設(shè)1^KH(K為常數(shù))，其中H代表支承板的高度，L代表在容器的高度 方向支承板的排列間隔，則3《L/H《7。本實(shí)用新型的積極效果是由于釜體的頂部設(shè)置了平衡管，使得雙殼夾套 內(nèi)外二個(gè)腔達(dá)到壓力平衡，所以雙殼夾套內(nèi)置傳熱元件的壁厚受設(shè)備的設(shè)計(jì) 壓力影響很小，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓力越大，體積越大越能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)，傳 熱能力和設(shè)備產(chǎn)量大幅度提高。本實(shí)用新型實(shí)際上完全回避了傳統(tǒng)反應(yīng)釜壁 厚和傳熱效率的矛盾，利用了內(nèi)置式的傳熱元件實(shí)現(xiàn)了安全與效率的統(tǒng)一， 是對(duì)傳統(tǒng)夾套的一次革命性改革。

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的平衡罐的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型的雙殼夾套的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖1的A向視圖。 在圖中1為雙殼夾套，2為螺旋通道，3為反應(yīng)室，4為密封室，5為分隔板，6 為平衡管，7為平衡罐，8為釜的本體，9為支撐板，IO為內(nèi)筒，ll為鋼帶， 12為進(jìn)口， 13為出口。
具體實(shí)施方式
雙殼夾套1不是一個(gè)傳統(tǒng)意義上的夾套，而是一個(gè)內(nèi)置的傳熱元件，該 元件是由密繞的方形截面組成的螺旋通道，在螺旋的方形截面內(nèi)通入的是冷 卻介質(zhì)或者是熱載體。在密封室4內(nèi)充滿水，密封室4和反應(yīng)室3之間用內(nèi) 筒10隔開，用平衡罐7使密封室4和反應(yīng)室3的壓力達(dá)到平衡并阻止物料介 質(zhì)進(jìn)入密封室4，起到隔熱及防腐的作用。在密封室4的外側(cè)是由厚鋼板組成 的反應(yīng)容器的本體8，用來承受來自釜內(nèi)壓力。由于與反應(yīng)液接觸的是很薄的 鋼板，雙殼夾套1具有很高的傳熱系數(shù)。但是與內(nèi)部夾套不同的是，與介質(zhì) 接觸的傳熱表面是一塊整板，上面沒有大量的焊縫，便于進(jìn)行整體鏡面拋光。 而構(gòu)成密繞螺旋通道所需的大量焊縫放在密封室一側(cè)，顯然這里不需要對(duì)焊 縫進(jìn)行拋光，不僅節(jié)約了加工費(fèi)用，而且有利于用戶進(jìn)行清理內(nèi)表面，還使 得螺旋結(jié)構(gòu)的焊縫的強(qiáng)度更有保證。雙殼夾套1結(jié)構(gòu)中的支撐板9以相同的螺距螺旋(環(huán)形)均勻分布在內(nèi) 筒10的整個(gè)長度上，支撐板9為寬度很小的帶狀板，也用作通道的分隔板， 密封室的一側(cè)用螺旋的鋼帶ll焊接，最后整體焊接在釜體的上下封頭上。用 分隔板5將整個(gè)雙殼夾套1分成若干組，每組夾套各設(shè)置一個(gè)進(jìn)口 12和出口 13，使每組形成一個(gè)單獨(dú)的螺旋通道，從而使得整個(gè)夾套變成一個(gè)具有若干 組并聯(lián)的換熱體的傳熱元件。從而達(dá)到釜內(nèi)換熱的目的。支撐板9的間距對(duì)于反應(yīng)釜的制造成本及反應(yīng)介質(zhì)的均勻溫度非常重要，
如果該間距不保持在適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)，則導(dǎo)致以下缺陷，如果該排列間隔太小，支撐板9的數(shù)量相應(yīng)增加，因此，焊接和容器制造工作量增加，此外， 由支撐件9、內(nèi)筒IO、鋼帶ll圍繞的封閉空間降低。因此，在該封閉空間中 流動(dòng)的致冷劑的壓力損失增加。此外，其中存在支承板9的部分和封閉空間 部分的傳熱速率不同。為此，如果支撐板9的數(shù)量增加，易導(dǎo)致內(nèi)夾套側(cè)的 溫度不均勻；如果排列間隙過大，致使內(nèi)筒10的厚度過大，在致冷劑流速不 變的情況下傳熱速率降低。如果支撐板的間距保持在適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)，而 支承板9的高度不保持在適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)，則內(nèi)容量降低，壓力損失增加。 單獨(dú)研究支承板9之間的排列間隔及其高度不能解決上述問題，因此，要研 究以找出它們之間的某種關(guān)系，通過研究發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律，更具體地，假設(shè)L二KH (K為常數(shù))，其中H代表支承板9的高度，L代表在容器的高度方向支承板9 的排列間隔，如果使L和H為保持在預(yù)定范圍內(nèi)的可選值而改變K值以模擬 反應(yīng)器的性能，則該反應(yīng)器在一定范圍內(nèi)的K值下表現(xiàn)出極好的性能。3《L/H 《7，則支撐件的數(shù)量及高度較合適，因此，焊接和容器制造的工時(shí)相對(duì)減少， 難以在雙殼夾套l的壁上導(dǎo)致溫度不均勻，此外，由支承板9、鋼帶ll和容 器內(nèi)表面包圍的封閉空間有適當(dāng)?shù)某叽纾贿^度增加板的厚度和降低內(nèi)容 量，因此，能夠得到抑制在封閉空間內(nèi)流動(dòng)的致冷劑的壓力損失的很好平衡 的設(shè)計(jì)。如果3〉L/H，則支承板9的數(shù)量增加太多，從而制造工時(shí)過多，此外，由 支承板9和容器內(nèi)表面包圍的封閉空間減少，從而壓力損失增加。而且導(dǎo)致內(nèi)夾套壁的溫度不均勻。如果L/H〉7，則上述支承板9間的排列間隔距離增加和板的厚度會(huì)過度 增加，從而在加熱介質(zhì)和致冷劑流量不變的情況下導(dǎo)致傳熱速率較差。 在上封頭上設(shè)置了平衡罐7，平衡罐7的存在使反應(yīng)室3和密封室4 二個(gè) 腔達(dá)到壓力平衡，從而使內(nèi)筒10的壁厚減小。平衡罐7是一個(gè)小的承壓容器， 罐的底部設(shè)置進(jìn)氣和出水管口各一個(gè)，分別與反應(yīng)室3和密封室4相連。罐 內(nèi)充裝一定體積的液體來隔離釜內(nèi)的氣相介質(zhì)，以防止物料進(jìn)入密封室而腐 蝕罐體的本體，在平衡罐上設(shè)置了液位計(jì)，平衡罐的結(jié)構(gòu)屬保護(hù)范圍。綜上所述，由于采用雙殼夾套結(jié)構(gòu)，聚合釜反應(yīng)初期，釜內(nèi)介質(zhì)能夠吸 收熱載體帶來的熱量，迅速達(dá)到反應(yīng)溫度；反應(yīng)開始后，反應(yīng)熱又能夠通過 致冷劑被迅速帶走，有利于維持恒定的反應(yīng)溫度，提高了設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)度， 保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。盡管已經(jīng)通過以上介紹并參考附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型專利，但應(yīng)理 解各種改變和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，因此，除非這種改變和 修改離開本實(shí)用新型專利的范圍，否則都應(yīng)認(rèn)為是侵權(quán)行為。
權(quán)利要求1、雙殼夾套式反應(yīng)釜，其特征是在釜體內(nèi)設(shè)置有雙殼夾套，雙殼夾套是由密繞螺旋通道組成，螺旋通道的截面是方型，螺旋通道內(nèi)可以通入冷卻介質(zhì)或者是熱載體；雙殼夾套把釜內(nèi)空間分割成內(nèi)側(cè)的反應(yīng)室和外側(cè)的密封室，在反應(yīng)室和密封室之間有隔板密封；雙殼夾套中的支撐板以相同的螺距螺旋均勻分布在內(nèi)筒的整個(gè)長度上，支撐板為寬度很小的帶狀板，密封室的一側(cè)用螺旋的鋼帶焊接，最后整體焊接在釜體的上下封頭上；用分隔板將整個(gè)雙殼夾套分成若干組，每組夾套各設(shè)置一個(gè)進(jìn)口和出口，反應(yīng)室和密封室都有平衡管連接于平衡罐。
2、 如權(quán)利要求1所述的雙殼夾套式反應(yīng)釜，其特征是假設(shè)1^KH，其 中H代表支承板的高度，L代表在容器的高度方向支承板的排列間隔，則專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙殼夾套式反應(yīng)釜，其特征是在釜體內(nèi)設(shè)置有雙殼夾套，雙殼夾套是由密繞螺旋通道組成，螺旋通道的截面是方型，雙殼夾套把釜內(nèi)空間分割成內(nèi)側(cè)的反應(yīng)室和外側(cè)的密封室，用分隔板將整個(gè)雙殼夾套分成若干組，反應(yīng)室和密封室都有平衡管連接于平衡罐。本實(shí)用新型的積極效果是雙殼夾套內(nèi)置傳熱元件的壁厚受設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力影響很小，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓力越大，體積越大越能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)，傳熱能力和設(shè)備產(chǎn)量大幅度提高。本實(shí)用新型實(shí)際上完全回避了傳統(tǒng)反應(yīng)釜壁厚和傳熱效率的矛盾雙殼夾套，利用了內(nèi)置式的傳熱元件實(shí)現(xiàn)了安全與效率的統(tǒng)一，是對(duì)傳統(tǒng)夾套的一次革命性改革。
文檔編號(hào)B01J19/00GK201030300SQ20072007817
公開日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者唐曉坤, 楊映暉, 賓 袁, 黃顯忠 申請(qǐng)人:四川宜賓江源化工機(jī)械制造有限責(zé)任公司