專利名稱：外夾套式薄壁聚合釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種聚合釜的新型釜體結(jié)構(gòu)，屬于化工機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚合釜是生產(chǎn)聚氯乙烯等樹脂的關(guān)鍵設(shè)備，聚合釜的傳熱系數(shù)是影響設(shè)備產(chǎn)量、 產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)，增大傳熱系數(shù)能縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)量、節(jié)約能源。如何提高傳熱 系數(shù)是節(jié)能降耗的新的課題?，F(xiàn)有聚合釜的夾套形式主要分為內(nèi)夾套結(jié)構(gòu)形式(夾套位 于釜體內(nèi)表面)和外夾套結(jié)構(gòu)形式(夾套位于釜體外表面)兩種結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)前的內(nèi)夾套 結(jié)構(gòu)形式的主要優(yōu)點(diǎn)有減薄了與致冷劑接觸表面的厚度，增加了傳熱速率，缺陷是1.大 量焊接工作在釜體內(nèi)進(jìn)行，給施工帶來(lái)極大不便；2.釜體內(nèi)壁和夾套內(nèi)表面在光潔時(shí)，需 要花費(fèi)大量人力、時(shí)間、財(cái)力處理焊縫，而且當(dāng)夾套出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)也不便維修；3.由于夾套在 釜體內(nèi)壁上，使釜體內(nèi)壁與夾套內(nèi)表面存在形狀突變，從而影響攪拌流場(chǎng)；4.無(wú)法對(duì)焊縫 進(jìn)行射線、超聲波檢測(cè)，導(dǎo)致有焊縫存在缺陷的可能，從而可能存在致命安全隱患；而傳統(tǒng) 外夾套結(jié)構(gòu)形式的主要優(yōu)點(diǎn)有1.夾套焊縫位于釜體外表面，加工操作簡(jiǎn)單，便于維修； 2.釜體內(nèi)壁光滑，無(wú)形狀突變和不連續(xù)結(jié)構(gòu)，只需按工藝打磨拋光即可；3.釜體內(nèi)表面不 存在多余的焊縫，釜體圓筒組合的焊縫均可在夾套焊接前進(jìn)行射線、超聲波檢測(cè)，因此焊縫 存在缺陷的可能大大減小。缺點(diǎn)是傳統(tǒng)外夾套結(jié)構(gòu)的釜體壁厚偏厚，從而影響了釜體的傳 熱，隨著聚合釜的大型化發(fā)展，傳統(tǒng)外夾套結(jié)構(gòu)越來(lái)越不能夠滿足生產(chǎn)工藝的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種外夾套式薄壁聚合釜，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)之不足。本 實(shí)用新型具有較高的傳熱系數(shù)，而且便于加工、操作和維修。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是外夾套式薄壁聚合釜，包括釜體，其特征是在釜 體外固連有夾套，夾套為水平通道或者螺旋通道，每組夾套有致冷劑進(jìn)口和出口 ；釜體的壁
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其中Pc為設(shè)計(jì)壓力，Di為容器公稱直徑，所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為支撐板一端等間距呈水平 環(huán)狀或螺旋狀焊接在釜體的外表面上，鋼帶與支撐板另一端焊接成一體，形成封閉的導(dǎo)流 板鋼帶焊接夾套結(jié)構(gòu)。所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為螺旋半圓管，半圓管焊接在 釜體的外表面上，形成半圓管焊接夾套結(jié)構(gòu)。所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為層疊狀半圓管，半圓管一側(cè) 焊接在釜體的外表面上，另一側(cè)焊接在前一側(cè)半圓管外表面上，形成半圓管層疊焊接夾套 結(jié)構(gòu)。所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為螺旋狀角鋼，該角鋼一側(cè)折邊焊接在釜體的外表面上，另一側(cè)折邊焊接在前一層角鋼的折角處，形成角鋼焊接夾套結(jié) 構(gòu)。所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于假設(shè)L = 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)用新型的有益效果夾套與釜體圓筒形成一整體，共同承受來(lái)自釜體內(nèi)部的 壓力，通過(guò)增加夾套及支撐板的厚度而使釜體圓筒壁厚大為減少，從而最大程度的提高了 釜體的傳熱系數(shù)。充分考慮了夾套對(duì)釜體圓筒的強(qiáng)度和剛度的影響，減小了釜體圓筒的壁 厚，從而使熱阻降低，傳熱速率增大。解決了聚合釜傳熱系數(shù)與介質(zhì)接觸表面焊縫多少之間 的矛盾，同時(shí)也解決了介質(zhì)接觸表面不連續(xù)的問(wèn)題，提高了聚合釜單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)能力， 降低了生產(chǎn)能耗。
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
圖1為本實(shí)用新型釜體的側(cè)視剖面圖；圖2為導(dǎo)流板鋼帶焊接夾套結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為半圓管焊接夾套結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為半圓管層疊焊接夾套結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為角鋼焊接夾套結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為現(xiàn)用內(nèi)夾套設(shè)備殼體示意圖；圖7為封閉水平導(dǎo)流板鋼帶焊接夾套結(jié)構(gòu)的流動(dòng)路徑示意圖；圖8為螺旋夾套結(jié)構(gòu)的隔板示意圖。外夾套式聚合釜，包括釜體，其特征是在釜體1外固連有夾套2，夾套2為水平通 道或者螺旋通道，每組夾套有致冷劑進(jìn)口 3和出口 4。另外，5為支撐板，6為鋼帶，7為分隔板，8為隔板。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 在釜體1外設(shè)置夾套2，夾套2與釜體1之間通過(guò)支撐板5或直接連接，使其成為 一個(gè)承受壓力的組合體，共同承受來(lái)自釜體內(nèi)部的壓力和夾套2內(nèi)的壓力；夾套2是由水平 通道或螺旋通道組成，通道內(nèi)通入致冷劑，由于釜體1壁厚減薄，因此設(shè)備具有很高的傳熱 速率。如圖1所示，對(duì)于導(dǎo)流板鋼帶焊接夾套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以是水平流通結(jié)構(gòu)，也可以 是螺旋流通結(jié)構(gòu)。封閉水平導(dǎo)流板鋼帶焊接夾套結(jié)構(gòu)，是將支撐板5以相同的間距均勻分 布在釜體1的整個(gè)長(zhǎng)度上，支撐板5為寬度很小的帶狀板，也用作通道的分隔板，夾套2外 側(cè)鋼帶6與支撐板5齊平角焊接于支撐板5兩側(cè)；用分隔板7將整個(gè)夾套分成若干組，每 組夾套內(nèi)的相鄰兩水平通道之間由斜通道(與水平通道成一定角度，也可以與水平通道垂 直)連通，并且各設(shè)置一個(gè)進(jìn)口 3和出口 4，使其形成一個(gè)單獨(dú)的螺旋通道(如圖7所示)， 從而使得整個(gè)夾套2變成一個(gè)由若干組通道并聯(lián)組成的換熱體，進(jìn)而達(dá)到換熱的目的。封 閉螺旋導(dǎo)流板鋼帶焊接夾套結(jié)構(gòu)只是在支撐板5的分布形式上與封閉水平導(dǎo)流板鋼帶焊
4接夾套結(jié)構(gòu)有差別，一個(gè)是螺旋的，一個(gè)是水平的。除此之外，其他結(jié)構(gòu)都相同。無(wú)論支撐板5怎樣布置，支撐板5的間距對(duì)于釜體的制造成本及反應(yīng)介質(zhì)的溫度 均勻非常重要。如果該排列間隔太小，支撐板5的數(shù)量相應(yīng)增加，焊接和制造工作量增加， 由支撐板5、釜體1、鋼帶6圍繞的封閉空間減小，從而使加致冷劑的壓力損失增加，設(shè)備運(yùn) 行能耗增大。如果排列間隙過(guò)大，致使釜體1的厚度過(guò)大，在致冷劑流速不變的情況下傳熱 速率降低。單獨(dú)研究支撐板5之間的排列間隔及其高度不能解決上述問(wèn)題，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)， 假設(shè)L = KH(K為常數(shù))，其中H代表支承板5的高度，L代表在釜體1的高度方向上支承板 5的排列間距，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值以模擬釜體的換熱 性能，則該釜體在一定范圍內(nèi)的K值下表現(xiàn)出極好的換熱性能。如果3彡L/H彡7，則支撐 板5的數(shù)量及高度較合適，焊接和制造的工時(shí)相對(duì)減少，難以在夾套2的壁上導(dǎo)致溫度不均 勻，此外，由支承板5、鋼帶6和釜體1外表面所包圍的封閉空間有適當(dāng)?shù)某叽?，而不過(guò)度增 加釜體圓筒1的壁厚，因此，能夠得到抑制致冷劑壓力損失的平衡設(shè)計(jì)。實(shí)施例2 如圖3所示，為半圓管焊接夾套結(jié)構(gòu)，半圓管呈螺旋狀焊接在釜體1的外表面上， 兩層半圓管之間的間隙盡可能小，使物料與半圓管接觸面積達(dá)到最大。用隔板8將夾套2 分為幾組夾套并聯(lián)(如圖8所示)。實(shí)施例3 如圖4所示，為半圓管層疊焊接夾套結(jié)構(gòu)，半圓管呈螺旋狀分布在釜體1的外表 面，半圓管一側(cè)焊接在釜體1的外表面上，另一側(cè)焊接在前一層半圓管的外表面上。用隔板 8將夾套2分為幾組夾套并聯(lián)(如圖8所示)。實(shí)施例4 如圖5所示，為角鋼焊接結(jié)構(gòu)，角鋼呈螺旋狀覆蓋在釜體1的外表面上，角鋼一側(cè) 折邊焊接在釜體1的外表面上，角鋼另一側(cè)折邊焊接在前一層角鋼的折角處。用隔板8將 夾套2分為幾組夾套并聯(lián)(如圖8所示)。最重要的是上述實(shí)施例中，無(wú)論采用何種形式的外夾套形式，均和釜體1是一 體化的結(jié)構(gòu)，這就能增強(qiáng)釜體1的強(qiáng)度，但是增加這一部分強(qiáng)度可以在確保安全的前提下 換取釜體1壁厚的減小，直接的后果是聚合釜的總強(qiáng)度不變，壁厚能夠減小。經(jīng)過(guò)多次 試驗(yàn)，本實(shí)用新型的釜體壁厚最多能夠比傳統(tǒng)產(chǎn)品減小8mm-30mm，這樣的優(yōu)點(diǎn)如前所述。
A是行業(yè)內(nèi)釜體壁厚的設(shè)計(jì)公式)本實(shí)用新型與傳統(tǒng)外夾套結(jié)構(gòu)相比，熱阻可降低40%以上，而且更能夠適應(yīng)聚合 釜的大型化發(fā)展。與現(xiàn)用內(nèi)夾套結(jié)構(gòu)圖不同的是1.本實(shí)用新型與介質(zhì)接觸的表面焊縫 少，便于拋光和清洗；2.本實(shí)用新型與介質(zhì)接觸的表面在拋光后光滑、光整，無(wú)任何形狀突 變和不連續(xù)，故不會(huì)影響攪拌流場(chǎng)。綜上所述，使用本實(shí)用新型釜體結(jié)構(gòu)解決了聚合釜傳熱系數(shù)與介質(zhì)接觸表面焊縫 多少之間的矛盾，同時(shí)也解決了介質(zhì)接觸表面不連續(xù)的問(wèn)題，提高了設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)的生 產(chǎn)能力、降低了生產(chǎn)能耗。
權(quán)利要求外夾套式薄壁聚合釜，包括釜體，其特征是在釜體外固連有夾套，夾套為水平通道或者螺旋通道，每組夾套有致冷劑進(jìn)口和出口；釜體的壁厚δ為 至 其中Pc為設(shè)計(jì)壓力，Di為容器公稱直徑，[σ]t為材料許用應(yīng)力，φ為焊接系數(shù)。dest_path_FSB00000054845000011.tif,dest_path_FSB00000054845000012.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為支撐板等間 距呈水平環(huán)狀或螺旋狀焊接在釜體的外表面上，鋼帶與支撐板齊平角焊接于支撐板兩側(cè)， 形成封閉的導(dǎo)流板鋼帶焊接夾套結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為螺旋半圓管， 半圓管焊接在釜體的外表面上，形成半圓管焊接夾套結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為層疊狀半圓 管，半圓管一側(cè)焊接在釜體的外表面上，另一側(cè)焊接在前一側(cè)半圓管外表面上，形成半圓管 層疊焊接夾套結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于所述夾套為螺旋狀角鋼， 該角鋼一側(cè)折邊焊接在釜體的外表面上，另一側(cè)折邊焊接在前一層角鋼的折角處，形成角 鋼焊接夾套結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外夾套式薄壁聚合釜，其特征在于假設(shè)L= ΚΗ，其中K為常 數(shù)，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。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種外夾套式薄壁聚合釜，包括釜體，其特征是在釜體外固連有夾套，夾套為水平通道或者螺旋通道，每組夾套有致冷劑進(jìn)口和出口；釜體的壁厚δ為至本實(shí)用新型的有益效果夾套與釜體圓筒形成一整體，共同承受來(lái)自釜體內(nèi)部的壓力，通過(guò)增加夾套及支撐板的厚度而使釜體圓筒壁厚大為減少，從而最大程度的提高了釜體的傳熱系數(shù)。充分考慮了夾套對(duì)釜體圓筒的強(qiáng)度和剛度的影響，減小了釜體圓筒的壁厚，從而使熱阻降低，傳熱速率增大。解決了聚合釜傳熱系數(shù)與介質(zhì)接觸表面焊縫多少之間的矛盾，同時(shí)也解決了介質(zhì)接觸表面不連續(xù)的問(wèn)題，提高了聚合釜單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)能力，降低了生產(chǎn)能耗。
文檔編號(hào)B01J19/00GK201684590SQ200920082859
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者李培華, 袁賓, 袁建華, 袁建平, 袁成, 陳治偉, 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