聚烯烃环管反应器的设计计算.pdf

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1、第53卷第2期化工设置与一叠v01．53No-22016年4月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGApr．2016聚烯烃环管反应器的设计计算冯成红(中石化上海工程有限公司，上海200120)摘要：环管反应器是聚烯烃项目中的核心设备，从环管反应器的设计条件、荷栽组合分析、整体建模设计计算几个方面详细论述了环管反应器的整个设计计算过程，说明对于反应器利用本身的外夹套管兼作反应器钢结构的支柱，通过一定的联系梁使整个反应器结构达到稳定这种结构模型，采用三维空间模型进行应力计算的方法是科学、安全、可靠的。关键词：设计计算；荷载分析；整体建模；环管反应器中图分类号：TQ050．2：T

2、H122文献标识码：A文章编号：1009-3281(2016)02-0020—004本文根据某聚烯烃装置中环管反应器的结构特点以及设计条件，仅对其整个设计计算过程进行介绍并加以总结。图1环管反应器简图Fig．1Loopreactorsketch1环管反应器简介1．1环管反应器环管反应器为立式设备(见图1)，由六条长度为46m的直管及外部夹套管，二个180。、4880mm弯头及其夹套弯头，一个180O．I6000mln大跨度弯头及其夹套弯头，二个8200mill大跨度弯头以及一个900弯头连接起来形成的一个循环整体。反应器内筒规格为咖610mmX20mnl。每条夹套管本身既是反应器，

3、又是设备框架的支承钢柱，受力情况复杂。环管底部大法兰用于连接轴流泵，以使物料在管内循环、搅拌发生反应。反应器内管需抛光，目的是防止反应物粘壁产生爆聚。反应器外设夹套，目的是撤走反应热，夹套之间设有六条连接管，以使各夹套之间彼此相通。为防止操作温差、结构约束等原因产生的应力，在六条夹套管上设置膨胀节。夹套之间用H型钢连接，用以增加整个反应器的刚度，支承爬梯及九层空间平台。六条夹套管的基础环底面应位于一个平面上，这加大了设备设计、制造以及土建施工的难度。1．2反应器主要结构尺寸反应器腿间距：8200mm、6000mn'l、4880mm。内管规格：西610mm×20mRl，长度：直管2、

4、直管3、直管4、直管5为46000mill，直管1和直管6为51000rain。上部夹套弯头内径：咖788IILrn，t=12mill。直管夹套管尺寸从上到下分别为：咖788mm，收稿日期：2015．12．03基金项目：国家科技支撑计划课题(2015BAF22802)。作者简介：冯成红(1970一)，女，浙江海盐人，高级工程师。主要从事石油化工设备设计。2016年4月冯成红．聚烯烃环管反应器的设计计算t=12mm；咖692mm，t=10mm；函692mm，t=18mm：咖692mm，t：60mm；西788mm，f=12Ffll"n。H型钢支承：400mm×300IILrn。1．3反

5、应器设计条件反应器设计条件见表1。表1反应器设计条件Table1DesigndataofLoopreactor2计算由于环管反应器本身既是反应容器，同时又是梯子平台框架的支承。实际上是一个集钢结构、反应器、压力管道特征的综合体，其结构特点决定了反应器受力情况的复杂性，给反应器的设计计算带来了很大的难度，需要考虑的影响因素很多，比如反应器内筒、夹套的内压及自重对强度及刚度的影响、框架(包括梯子、平台)重量的影响、内筒与夹套的温差引起的热膨胀力、底部轴流泵处产生的荷载、风荷载、地震荷载、雪载及操作物料重量的影响、吊装时风载的影响、以及各种因素的危险组合等等。因此，反应器所涉及的有关计算

6、不是一个专业所能够完成的，需要设备、土建等多个专业共同合作完成。鉴于其结构的特殊性及受力复杂性，光靠压力容器设计计算软件是无法解决的，必须对其整体建模进行分析计算。计算将分三部分进行，第一部分是规范中要求的压力荷载的计算；第二部分是压力、重量、风荷载、地震荷载以及热膨胀等组合荷载的计算，采用STAAD／PRO软件根据反应器在吊装、水压试验、设备正常操作以及最苛刻工况下不同工况组合进行整体建模计算；第三部分是对各主要零部件进行强度校核。下面详细介绍这三部分计算过程。2．1第一部分计算反应器内管与夹套可能存在表2～4所示设计工况组合。裹2内蕾计算工况Table2Calculatedco

7、nditionforionerpipe裹3麦套蕾计算工况Table3Calculatedconditionforjacketpipe裹4夹套蕾计算工况Table4Calculatedconditionforjacketpipe根据表2～4所列的计算工况组合，按GB150分别对直管、夹套、弯管进行强度计算，确定其壁厚，作为环管反应器整体建模计算的初始壁厚。2．2第二部分计算初始壁厚由设备专业计算出来提交给土建专业。土建专业根据设备提交的初始壁厚，采用美国通用结构分析软件