CN201030300Y - 双壳夹套式反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双壳夹套式反应釜，其特征是：在釜体内设置有双壳夹套，双壳夹套是由密绕螺旋通道组成，螺旋通道的截面是方型，双壳夹套把釜内空间分割成内侧的反应室和外侧的密封室，用分隔板将整个双壳夹套分成若干组，反应室和密封室都有平衡管连接于平衡罐。本实用新型的积极效果是：双壳夹套内置传热元件的壁厚受设备的设计压力影响很小，这种结构设计压力越大，体积越大越能体现出它的优势，传热能力和设备产量大幅度提高。本实用新型实际上完全回避了传统反应釜壁厚和传热效率的矛盾双壳夹套，利用了内置式的传热元件实现了安全与效率的统一，是对传统夹套的一次革命性改革。

Description

双壳夹套式反应釜

所属技术领域

本实用新型涉及的是通过加热介质或致冷剂的流动在容器壁上进行换热的反应容器，适用于化工领域。

背景技术

反应釜是生产聚氯乙烯等树脂的关键设备，反应釜的传热系数是影响设备产量的最关键指标。在氯乙烯和苯乙烯等树脂的悬浮聚合所用的聚合反应釜、反应器和类似设备中，一般是圆筒两端焊接椭园封头作为主要受压元件来承受介质聚合反应时所产生的内部压力。除了承压的作用以内，釜壁还承担着重要的散热任务：传统釜在釜壁外侧大都设计成螺旋导流板或者是半圆形管夹套，使致冷或加热介质在夹套内流动。传统的聚合釜热量通过釜壁传递，通过搅拌器的转动使釜内的物料循环，从而使物料介质的温度在反应器内均匀一致。通过釜的内壁进行换热除去容器内聚合产生的反应热以保持反应器内的温度适当。  聚合反应会产生大量的反应热，要及时将反应热移出体外，应该说釜壁的传热成为调节反应时间决定反应速度的重要因素。

受到化工工艺条件的限制，设计压力和工作压力相差较大，而釜体的壁厚是由设计压力决定的，传统夹套由于受设计压力的限制，釜的壁厚较厚，釜体壁的传热效果不佳。设计压力越大、体积越大釜体的壁厚越厚，致使整个釜体的传热明显不足，聚合反应产生的热量不能及时移走，造成反应时间过长，从而影响设备的生产能力。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种在不改变釜体壁厚，即不降低安全性的前提下，能提高釜的散热效率的双壳夹套式反应釜以弥补现有技术之不足。

本实用新型采用的技术方案是：在釜体内设置有双壳夹套，双壳夹套是由密绕螺旋通道组成，螺旋通道的截面是方型，螺旋通道内可以通入冷却介质或者是热载体；双壳夹套把釜内空间分割成内侧的反应室和外侧的密封室，在反应室和密封室之间有隔板密封；双壳夹套中的支撑板以相同的螺距螺旋(环形)均匀分布在内筒的整个长度上，支撑板为宽度很小的带状板，密封室的一侧用螺旋的钢带焊接，最后整体焊接在釜体的上下封头上。用分隔板将整个双壳夹套分成若干组，每组夹套各设置一个进口和出口，反应室和密封室通过平衡管连接于平衡罐。

假设L＝KH(K为常数)，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间隔，则3≤L/H≤7。

本实用新型的积极效果是：由于釜体的顶部设置了平衡管，使得双壳夹套内外二个腔达到压力平衡，所以双壳夹套内置传热元件的壁厚受设备的设计压力影响很小，这种结构设计压力越大，体积越大越能体现出它的优势，传热能力和设备产量大幅度提高。本实用新型实际上完全回避了传统反应釜壁厚和传热效率的矛盾，利用了内置式的传热元件实现了安全与效率的统一，是对传统夹套的一次革命性改革。

附图说明

下面通过实施例，并结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的平衡罐的结构示意图；

图3为本实用新型的双壳夹套的结构示意图；

图4为图1的A向视图。

在图中：

1为双壳夹套，2为螺旋通道，3为反应室，4为密封室，5为分隔板，6为平衡管，7为平衡罐，8为釜的本体，9为支撑板，10为内筒，11为钢带，12为进口，13为出口。

具体实施方式

双壳夹套1不是一个传统意义上的夹套，而是一个内置的传热元件，该元件是由密绕的方形截面组成的螺旋通道，在螺旋的方形截面内通入的是冷却介质或者是热载体。在密封室4内充满水，密封室4和反应室3之间用内筒10隔开，用平衡罐7使密封室4和反应室3的压力达到平衡并阻止物料介质进入密封室4，起到隔热及防腐的作用。在密封室4的外侧是由厚钢板组成的反应容器的本体8，用来承受来自釜内压力。由于与反应液接触的是很薄的钢板，双壳夹套1具有很高的传热系数。但是与内部夹套不同的是，与介质接触的传热表面是一块整板，上面没有大量的焊缝，便于进行整体镜面抛光。而构成密绕螺旋通道所需的大量焊缝放在密封室一侧，显然这里不需要对焊缝进行抛光，不仅节约了加工费用，而且有利于用户进行清理内表面，还使得螺旋结构的焊缝的强度更有保证。

双壳夹套1结构中的支撑板9以相同的螺距螺旋(环形)均匀分布在内筒10的整个长度上，支撑板9为宽度很小的带状板，也用作通道的分隔板，密封室的一侧用螺旋的钢带11焊接，最后整体焊接在釜体的上下封头上。用分隔板5将整个双壳夹套1分成若干组，每组夹套各设置一个进口12和出口13，使每组形成一个单独的螺旋通道，从而使得整个夹套变成一个具有若干组并联的换热体的传热元件。从而达到釜内换热的目的。

支撑板9的间距对于反应釜的制造成本及反应介质的均匀温度非常重要，如果该间距不保持在适当的数值范围内，则导致以下缺陷，如果该排列间隔太小，支撑板9的数量相应增加，因此，焊接和容器制造工作量增加，此外，由支撑件9、内筒10、钢带11围绕的封闭空间降低。因此，在该封闭空间中流动的致冷剂的压力损失增加。此外，其中存在支承板9的部分和封闭空间部分的传热速率不同。为此，如果支撑板9的数量增加，易导致内夹套侧的温度不均匀；如果排列间隙过大，致使内筒10的厚度过大，在致冷剂流速不变的情况下传热速率降低。如果支撑板的间距保持在适当的数值范围内，而支承板9的高度不保持在适当的数值范围内，则内容量降低，压力损失增加。单独研究支承板9之间的排列间隔及其高度不能解决上述问题，因此，要研究以找出它们之间的某种关系，通过研究发现以下规律，更具体地，假设L＝KH(K为常数)，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的排列间隔，如果使L和H为保持在预定范围内的可选值而改变K值以模拟反应器的性能，则该反应器在一定范围内的K值下表现出极好的性能。3≤L/H≤7，则支撑件的数量及高度较合适，因此，焊接和容器制造的工时相对减少，难以在双壳夹套1的壁上导致温度不均匀，此外，由支承板9、钢带11和容器内表面包围的封闭空间有适当的尺寸，而不过度增加板的厚度和降低内容量，因此，能够得到抑制在封闭空间内流动的致冷剂的压力损失的很好平衡的设计。

如果3>L/H，则支承板9的数量增加太多，从而制造工时过多，此外，由支承板9和容器内表面包围的封闭空间减少，从而压力损失增加。而且导致内夹套壁的温度不均匀。

如果L/H>7，则上述支承板9间的排列间隔距离增加和板的厚度会过度增加，从而在加热介质和致冷剂流量不变的情况下导致传热速率较差。

在上封头上设置了平衡罐7，平衡罐7的存在使反应室3和密封室4二个腔达到压力平衡，从而使内筒10的壁厚减小。平衡罐7是一个小的承压容器，罐的底部设置进气和出水管口各一个，分别与反应室3和密封室4相连。罐内充装一定体积的液体来隔离釜内的气相介质，以防止物料进入密封室而腐蚀罐体的本体，在平衡罐上设置了液位计，平衡罐的结构属保护范围。

综上所述，由于采用双壳夹套结构，聚合釜反应初期，釜内介质能够吸收热载体带来的热量，迅速达到反应温度；反应开始后，反应热又能够通过致冷剂被迅速带走，有利于维持恒定的反应温度，提高了设备的生产强度，保证了产品的质量。

尽管已经通过以上介绍并参考附图详细描述了本实用新型专利，但应理解各种改变和修改对本领域技术人员是显而易见的，因此，除非这种改变和修改离开本实用新型专利的范围，否则都应认为是侵权行为。

Claims (2)

1.双壳夹套式反应釜，其特征是：在釜体内设置有双壳夹套，双壳夹套是由密绕螺旋通道组成，螺旋通道的截面是方型，螺旋通道内可以通入冷却介质或者是热载体；双壳夹套把釜内空间分割成内侧的反应室和外侧的密封室，在反应室和密封室之间有隔板密封；双壳夹套中的支撑板以相同的螺距螺旋均匀分布在内筒的整个长度上，支撑板为宽度很小的带状板，密封室的一侧用螺旋的钢带焊接，最后整体焊接在釜体的上下封头上；用分隔板将整个双壳夹套分成若干组，每组夹套各设置一个进口和出口，反应室和密封室都有平衡管连接于平衡罐。

2.如权利要求1所述的双壳夹套式反应釜，其特征是：假设L＝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间隔，则3≤L/H≤7。

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