CN109939630B - 一种模块化覆盖结构及具有该结构的反应器 - Google Patents

Abstract

本发明的一种模块化覆盖结构及具有该结构的反应器，用于覆盖在反应器的封头外壁以隔热保温或防火，包括沿封头周向依次拼接的多个覆盖模块，每个覆盖模块包括支撑骨架和覆盖层，覆盖层固定在支撑骨架上，支撑骨架通过安装件与反应器相互固定连接；包括弹性件，相邻两个覆盖模块之间通过弹性件来弹性地连接；每个覆盖模块的覆盖层包括两段以上的分段体和弹性活节，两段以上的分段体沿封头径向布置，相邻两个分段体之间通过弹性活节弹性地连接。与现有技术相比，本申请的封头覆盖模块可以模块化预制，提高现场安装施工质量和效率，支撑骨架与封头之间贴合紧密，能在高温下相互变形协调，打开或者闭合操作简易，方便检修维护。

Description

一种模块化覆盖结构及具有该结构的反应器

技术领域

本发明涉及用于石油炼制，或用于化工、煤化工、化肥工业等装备中的高温高压反应器技术领域，具体涉及一种模块化覆盖结构及具有该结构的反应器。

背景技术

炼油化工反应器是化工装置中的核心设备，基本结构一般包括有筒体、设置于筒体两端的封头、进出物料开孔、人员检测的开孔及支承结构，筒体由钢板或锻件制成。一般地，炼油氢反应器、脱硫反应器、石油化工反应器或煤化工反应器都需要在较高的工艺温度和压力下才能保证反应的顺利进行，为了保证反应的均匀性，反应器大多以裙座立式安装为主，筒体竖立布置。绝大多数情况下需要在反应器的外壁设置覆盖层，即筒体的外壁和封头的外壁覆盖有覆盖层，以隔热保温。

封头主要包括半球形封头和椭圆形封头两种，这两种封头都是变径双曲面封头；另外还有圆锥形封头和锻件封头，圆锥形封头是变径单曲面封头，各种封头的覆盖层建造难度大，尤其是变径双曲面封头的建造难度更大。鉴于炼油及化工反应器高温高压的运行工况，以及易燃易爆的气液介质，其壳体设计时为了尽量减少焊缝和开孔，封头都要求整块钢板成形制造，如果需要拼接小块钢板成为大块钢板来制造，必须取得反应器设计单位的书面同意。由于反应器顶部封头上设有孔接管和平台支柱，反应器底部封头位于裙座内闭塞的狭窄空间内，其上因设有开孔接管以及覆盖层建造的仰角操作，均增大了覆盖层建造的难度，这些难度实际上对封头覆盖层建造质量造成不良影响。另外，现有的封头覆盖层为一体化结构，反应器的壳壁会随着温度变化而热胀冷缩，封头的形状变化对其外壁覆盖层的影响较筒体的情况更复杂，更容易损伤失效。反应器封头表面积的准确计算是覆盖层设计的基础，需要根据封头直径和弦长使用微分方程进行，计算过程复杂。

目前，关于反应器壳壁的覆盖层建造，还没有针对封头的专门技术和特别的施工规程，封头覆盖层实际建造结果与理论设计偏差较大。传统的反应器的封头覆盖层建造大多数都是在壳壁上焊接金属爪钉，爪钉穿过覆盖层，然后通过在爪钉端部拧上螺母，螺母卡住压板，压板压住覆盖层。也有在壳壁上焊接金属支持圈来支持覆盖层的。这些方法的缺点是硬支撑，覆盖层在壳壁热胀冷缩变形中很快会损坏，同时焊接在外壁上的金属爪钉会把壳壁的热量传导出来散发到大气中，长年累月浪费了不少能源。

随着石油化工深加工的发展，高温工况越来越多，节能环保形势越来越迫切，上述封头覆盖层效果与质量安全要求的矛盾加剧，与圆筒体的覆盖层效果差距增大。因此，需要根据具体反应器的情况，精心设计专门的封头覆盖层建造方案，以便取得最佳的效果。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种便于安装，保温效果好的模块化覆盖结构及具有该结构的反应器。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种模块化覆盖结构，用于覆盖在反应器的封头外壁以隔热保温或防火，其特征是：包括沿封头周向依次拼接的多个覆盖模块，每个覆盖模块包括支撑骨架和用于保温或防火的覆盖层，覆盖层固定在支撑骨架上，支撑骨架的两端设有安装件，支撑骨架通过所述安装件与反应器相互固定连接；包括弹性件，相邻两个覆盖模块之间通过弹性件来弹性地连接；每个覆盖模块的覆盖层包括两段以上的分段体和弹性活节，两段以上的分段体沿封头径向布置，相邻两个分段体之间通过弹性活节弹性地连接。

优选的，所述安装件为挂钩，支撑骨架通过所述挂钩可拆卸地挂在反应器上。

优选的，所述弹性活节能够使分段体以与相邻分段体衔接处为支轴转动。

优选的，所述覆盖模块的支撑骨架固定有梯式踏步。

优选的，梯式踏步组焊固定于支撑骨架。

优选的，包括非金属绳，覆盖层通过所述非金属绳捆绑在支撑骨架上。

优选的，所述弹性件为弹性环、弹簧或弹性夹。

优选的，所述支撑骨架为链式结构。

优选的，该模块化覆盖结构还包括环形覆盖层，环形覆盖层设置在各个覆盖模块拼接后的内端和/或外端。

具有模块化覆盖结构的反应器，包括筒体、设置于筒体两端的封头、用于进出物料的进出料孔、用于供人员检测的人孔、用于支撑住筒体的支承结构和覆盖结构，覆盖结构覆盖在筒体的外壁和封头的外壁，覆盖在封头外壁的覆盖结构为上述的模块化覆盖结构。

本发明的有益效果：

本发明的模块化覆盖结构及具有该结构的反应器，与现有技术相比，可根据封头的外形尺寸预先对多个覆盖模块进行预制，支撑骨架通过安装件与反应器相互固定连接，安装方便，提高现场安装施工效率。相邻两个覆盖模块之间通过弹性件来弹性地连接，相邻两个分段体之间通过弹性活节弹性地连接，当封头热胀冷缩时，相邻两个覆盖模块之间、相邻两个分段体之间可对应地张开或合拢，防止破坏结构。再者，去除了传统的金属爪钉，避免反应器内的热量经过爪钉传递出来，因而提高了保温效果。

附图说明

图1为实施例中的反应器的结构示意图。

图2为实施例中封头结合覆盖模块的示意图。

图3为实施例中一个覆盖模块的示意图。

图4为实施例中相邻两个覆盖模块之间结合弹性夹的示意图。

图5为实施例中覆盖模块的支撑骨架为链式结构的示意图。

图6为图1中覆盖模块另一状态的示意图。

图7为实施例中封头结合覆盖模块以及环形覆盖层的示意图。

图8为实施例中的支撑骨架的示意图。

附图标记：

1——筒体，11——人孔，12——覆盖结构；

2、3——封头，21、31——开孔接管，22——支承结构，23、32——覆盖结构；

4——裙座，13——内支承结构；

321——覆盖模块，3211——支撑骨架，322——覆盖层；

3221、3222、3223——分段体；

33——弹性件；6——挂钩；5——弹性活节；3213、3214——环形覆盖层；

35——梯式踏步。

具体实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步详细描述，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

本实施例的反应器，如图1所示，包括筒体1和设置于筒体1两端的封头2、3，封头2、3分别设有开孔接管21、31，筒体1设有用于供人员检测的人孔11，封头2设有用于支撑反应器的支承结构22，封头3的下方设有用于支撑反应器的裙座4，筒体1内设有内支承结构13。筒体1的外壁覆盖有覆盖结构12，封头2、3分别覆盖有覆盖结构23、32。本申请的创新点在于封头2、3的覆盖结构，以封头3为例，如图2所示，封头3的覆盖结构包括沿封头3周向依次拼接的用于保温或防火的12个覆盖模块321，保温目的是防止反应器内部的热量往外扩散，防火目的是阻燃，防止反应器周围失火对反应器加热。每个覆盖模块321的宽度沿封头3顶部往筒体1方向逐渐增大，即横截面呈等边梯形。实际中相邻两个覆盖模块321是贴合拼接的，图中为示出多个而存在间隙。结合图3所示，每个覆盖模块321包括轻型的支撑骨架3211和覆盖层322，覆盖层322通过非金属绳捆绑在支撑骨架3211上，支撑骨架3211为能够弯曲变形柔性体，支撑骨架3211也可以改为如图5所示的链式软骨结构，这种结构柔度大，可以自适应贴合封头3的外表面。支撑骨架3211可采用炭素钢或铝合金型钢制造，轻巧耐用。支撑骨架3211的两端设有作为安装件的挂钩6，支撑骨架3211的一端通过挂钩6挂在靠近封头3顶部处的支耳上，该支耳可固定在封头3或者开孔接管31上；支撑骨架3211的另一端通过挂钩6挂在封头3的靠近筒体1之处的吊勾上，吊勾可以固定于封头3或裙座4的顶部。

结合图2和图4所示，相邻两个覆盖模块321的之间的支撑骨架3211通过多个弹性件33来弹性地连接，拼接后的支撑骨架3211之间可以随着反应器运行热胀冷缩而张开或合拢。图4中的弹性件33为弹性夹，实际中可用弹性环或伸缩弹簧替代。

如图3和图5所示，每个覆盖模块321的覆盖层322包括三段分段体3221/3222/3223和弹性活节5，三段分段体沿封头3径向布置，相邻两个分段体之间通过弹性活节5(弹性环)弹性地连接，以使得相邻两个分段体之间可以随着反应器运行热胀冷缩而张开或合拢，与此同时使覆盖层322始终紧贴封头3外壁面。弹性活节5能够使分段体以与相邻分段体衔接处为支轴转动，例如如图3所示，分段体3221能够沿C方向转动至虚线位置，支撑骨架3211的对应分段体3221的节段会跟随弯曲变形，其它分段体同理可转动，通过弹性活节5可以把某一分段体打开，局部打开便于局部检测。根据操作需要，结合如图6所示，可使覆盖模块321的一端挂在支耳上，而另一端则卸下处于悬挂状态。底部封头3右则的虚线表示支撑骨架3211一端仍挂在靠近封头3直边的支耳上，而另一端则已卸下。左则的虚线表示支撑骨架3211一端仍挂在靠近封头3顶部的支耳上，而另一端则卸下。图中的虚线表示了整个覆盖模块321打开后的方位，在打开的过程中，整个覆盖模块321可以是分段先后打开。

参考图7所示，除了包括和以上相同的围绕开孔接管31轴向分布的多个覆盖模块，其中覆盖模块作了简化表示。还包括环形覆盖层3213、3214，两个环形覆盖层分别设置在各个覆盖模块拼接后的内端和外端，即环形覆盖层可设置在封头3上靠近顶部和靠近直边位置，甚至位于顶部和直边的中间位置。

以上覆盖模块除了能够应用于如图1所示的半圆形封头或椭圆形封头之外，可以用于圆锥形封头。

参考图8所示，图8是去除覆盖层后剩下的支撑骨架3211，支撑骨架3211内组焊有若干条梯式踏步35，每一条梯式踏步35的两端与支撑骨架3211两侧主梁相焊接，当覆盖模块321的一端从封头上卸下，而另一端还挂在封头3上时(如图6虚线所示的状态)，维护检测人员可以卸下覆盖模块321的覆盖层322，沿着梯式踏步35逐步往上登高，接近封头对其进行维护检测作业。

与现有技术相比，可根据封头的外形尺寸预先对多个覆盖模块321进行预制，建造过程中能够减少随机操作和控制元素，精确控制覆盖模块的几何尺寸等参数、并且提高堆焊施工的对称性，减少非对称变形，以便获取精准效果，提高现场安装施工质量和效率。

支撑骨架3211通过挂钩6与反应器相互固定连接，安装方便，提高现场安装施工效率。相邻两个覆盖模块321之间通过弹性件33来弹性地连接，相邻两个分段体之间通过弹性活节弹性地连接，当封头热胀冷缩时，相邻两个覆盖模块之间、相邻两个分段体之间可对应地张开或合拢，能在高温下相互变形协调，防止破坏覆盖模块，打开或者闭合操作简易，加上梯式踏步35，方便反应器的检修维护，使用安全。同时还具有结构简单、减少加工过程中的控制元素、提高精度和操作效率、延长反应器寿命的效果，能够满足各种更高要求的在筒体内部的高温反应、换热等化工工艺过程。再者，去除了传统的金属爪钉，避免反应器内的热量经过爪钉传递出来，因而提高了保温效果。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种模块化覆盖结构，用于覆盖在反应器的封头外壁以隔热保温或防火，其特征是：包括沿封头周向依次拼接的多个覆盖模块，每个覆盖模块包括支撑骨架和用于保温或防火的覆盖层，覆盖层固定在支撑骨架上，支撑骨架的两端设有安装件，支撑骨架通过所述安装件与反应器相互固定连接；包括弹性件，相邻两个覆盖模块之间通过弹性件弹性地连接；每个覆盖模块的覆盖层包括两段以上的分段体和弹性活节，两段以上的分段体沿封头径向布置，相邻两个分段体之间通过弹性活节弹性地连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：所述安装件为挂钩，支撑骨架通过所述挂钩可拆卸地挂在反应器上。

3.根据权利要求2所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：所述弹性活节能够使分段体以与相邻分段体衔接处为支轴转动。

4.根据权利要求3所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：所述覆盖模块的支撑骨架固定有梯式踏步。

5.根据权利要求4所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：梯式踏步组焊固定于支撑骨架。

6.根据权利要求1所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：包括非金属绳，覆盖层通过所述非金属绳捆绑在支撑骨架上。

7.根据权利要求1所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：所述弹性件为弹性环、弹簧或弹性夹。

8.根据权利要求1所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：所述支撑骨架为链式结构。

9.根据权利要求1所述的一种模块化覆盖结构，其特征是：该模块化覆盖结构还包括环形覆盖层，环形覆盖层设置在各个覆盖模块拼接后的内端和/或外端。

10.具有模块化覆盖结构的反应器，包括筒体、设置于筒体两端的封头、用于进出物料的进出料孔、用于供人员检测的人孔、用于支撑住筒体的支承结构和覆盖结构，覆盖结构覆盖在筒体的外壁和封头的外壁，其特征是：覆盖在封头外壁的覆盖结构为权利要求1至权利要求9任一项所述的模块化覆盖结构。