CN204602156U - 一种具有内支承结构的反应器 - Google Patents

Abstract

本申请的一种具有内支承结构的反应器，包括有筒体、设置于筒体的进出物料开口，以及设置于筒体内壁的内支承结构，其中，所述内支承结构包括有支承凸缘和支承架，所述支承凸缘的凸缘面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。本申请的支承凸缘通过其凸缘面与支承架贴合的方式以实现支承，使得该支承凸缘较传统结构的支承板与筒体内壁直接焊接相比，可减少与筒体的强度差异，降低支承凸缘和反应器内壁之间的局部应力集中，能够同时兼顾受内压、高温和重力载荷作用，易焊接且低成本，本申请的反应器由于采用这种改进的内支承结构，使得其操作运行中耐腐蚀、耐疲劳、不开裂，使用寿命延长。

Description

一种具有内支承结构的反应器

技术领域

本申请涉及用于石油炼制与化工、煤化工、化肥工业、及其它各种化工装备中的各种高温高压反应器技术领域，特别涉及通过催化剂进行反应的加氢反应器或脱硫反应器领域中的一种具有内支承结构的反应器。

背景技术

化工反应器的基本结构如图1所示，包括有筒体、设置于筒体两端的封头以及进出物料开口，检测开口及支承结构，筒体由钢板或锻件制成，包括支承凸缘(或称凸台)的压力容器内表面堆焊耐腐蚀衬里。一般地，炼油氢反应器、脱硫反应器和石油化工反应器或煤化工反应器都需要通过催化剂保证反应的顺利进行，为了保证反应的均匀性，反应器大多立式安装，支承催化剂的内部支承结构连接到筒体内壁上，通过伸入催化剂不同部位的热电偶测控反应温度。由于反应器经常在高温高压下操作，或者有循环反复操作，圆筒体上的内外结构会造成其与筒体间的受力变形不协调，结构厚壁处强度高，没有凸缘的筒体强度低，两者牵扯引起很大的局部应力，在流体杂质或波动工况作用下很容易在内外件与筒体的连接处引起开裂，所以反应器筒体上很少设置开孔接管结构。

随着石油化工装置的规模化发展，反应器的容积达到500m³以上，装填的催化剂总重量也达到几百吨。为了控制立式的反应器从上到下正常运行，在筒体上不同高度处开有冷氢气进口，为使氢气进入反应器后迅速发展均匀平衡分布，在相应的入口高度处必修安装分布器，这样使得反应器内的催化剂分开为好几层，每一层必须要有独立的支承。这样，支承凸缘存在以下问题：既要承受催化剂重力载荷引起的应力，又要承受变形不协调引起的局部应力，支承凸缘上表面与筒体的连接拐角处经常开裂。如果裂纹贯穿筒体壁厚，带高温高压氢气的油品泄漏到大气中会发生***，硫化氢等有毒杂质泄漏到大气中会引起人体伤亡事故。

传统的解决方案是制造中保证支承凸缘及其与筒体的连接质量，反应器运行中保持平稳操作减少应力，维护中定期检测支承凸缘段筒体，发现裂纹即安排停下装置进行修复，严重影响安全生产和经济效益。

然而，传统的解决方案无法满足同时兼顾受重量载荷、内压、高温以及耐疲劳等要求。因此，研发一种能够同时兼顾受重量载荷、内压、高温以及耐疲劳的反应器的内支承结构，应用于石油化工领域反应器，对安全生产和经济效益具有重要的工程意义。

发明内容

本申请的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够同时兼顾受重量载荷、内压、高温以及耐疲劳的具有内支承结构的反应器。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

        提供了一种具有内支承结构的反应器，包括有筒体、设置于筒体的进出物料开口，以及设置于筒体内壁的内支承结构，其中，所述内支承结构包括有支承凸缘和支承架，所述支承凸缘的凸缘面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。

        其中，所述支承凸缘的凸缘面设置为截面形状是流线型的环形圆滑面，所述支承凸缘通过所述截面形状是流线型的环形圆滑面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。

        其中，所述截面形状是流线型的环形圆滑面为环形锥面或者由两个环形锥面对接形成的环形双锥面。

        其中，所述截面形状是流线型的环形圆滑面为环形圆弧面或者由两个环形圆弧面对接形成的环形双圆弧面。

        其中，所述支承凸缘的凸缘面设置为环形平面，所述支承凸缘通过所述环形平面支承所述支承架，所述环形平面凸出所述筒体的内壁的宽度大于等于所述环形平面沿所述筒体的轴向方向的高度。

        其中，所述内支承结构还包括有中间环，所述支承凸缘通过所述中间环支承所述支承架，所述中间环与所述支承凸缘的凸缘面贴合。

        其中，所述中间环为一体式结构，或者所述中间环为由分段圆弧环拼接而成的可断开环结构。

        其中，所述支承凸缘与所述筒体由钢材质一体化制造成型，或者所述支承凸缘通过焊接与所述筒体的内壁连接。

        其中，所述支承凸缘由所述筒体的内壁堆焊形成。

        其中，所述筒体的内壁堆焊有耐介质腐蚀的衬里层。

        本申请的有益效果：本申请的一种具有内支承结构的反应器，包括有筒体、设置于筒体的进出物料开口，以及设置于筒体内壁的内支承结构，其中，所述内支承结构包括有支承凸缘和支承架，所述支承凸缘的凸缘面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。本申请的支承凸缘通过其凸缘面与支承架贴合的方式以实现支承，使得该支承凸缘较传统结构的支承板与筒体内壁直接焊接相比，可减少与筒体的强度差异，降低支承凸缘和反应器内壁之间的局部应力集中，能够同时兼顾受内压、高温和重力载荷作用，易焊接且低成本，本申请的反应器由于采用这种改进的内支承结构，使得其操作运行中耐腐蚀、耐疲劳、不开裂，使用寿命延长。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，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。

图1是现有技术化工反应器的基本结构示意图。

图2是本申请的一种具有内支承结构的反应器的第一种支承凸缘的结构示意图。

图3是本申请的一种具有内支承结构的反应器的第二种支承凸缘的结构示意图。

图4是本申请的一种具有内支承结构的反应器的第三种支承凸缘的结构示意图。

图5是本申请的一种具有内支承结构的反应器的第四种支承凸缘的结构示意图。

图6是本申请的一种具有内支承结构的反应器的第五种支承凸缘的结构示意图。

图7是本申请的一种具有内支承结构的反应器的第六种支承凸缘的结构示意图。

图8是本申请的一种具有内支承结构的反应器的分段圆弧环凸缘的拼接结构示意图。

图9是本申请的一种具有内支承结构的反应器的第七种支承凸缘的结构示意图。

在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9中包括有：

筒体1，上封头2，下封头3，上开口4，下开口5，支座6，下支承结构7，中支承结构8，上支承结构9，

平面支承凸缘10，平面支承架11，

锥面支承凸缘12，锥面支承架13，

双锥面支承凸缘14。

堆焊支承凸缘15，

组焊支承凸缘16，焊缝17，

中间环18，

中间环分段圆弧环19，中间环分段圆弧环20，中间环分段圆弧环21，

“牛腿形”支承凸缘22。

支承平面A，支承锥面B。

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。

        实施例        1        。

本申请的一种具有内支承结构的反应器的具体实施方式之一，参见图1所示，其结构包括有筒体1、设置于筒体1的用于进出物料的上开口4和下开口5，以及设置于筒体1内壁的内支承结构，除此之外，还包括图1中的现有技术特征上封头2，下封头3，支座6，内支承结构具体包括下支承结构7，中支承结构8和上支承结构9，上述技术特征与现有技术中的反应器的结构基本相同，且本申请的具有内支承结构的反应器也具备现有技术中的反应器的其它基本结构。

本申请的改进之处在于：参见图2至图7，以及图9所示，所述内支承结构包括有支承凸缘和支承架，所述支承凸缘的凸缘面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。支承凸缘直接支承着支承架，支承架与支承凸缘的凸缘面平直贴合，相应配合的支承架13的被支承贴合面也是平直的。如凸缘面为平面，则相配合的支承架的配合贴合面也是平面，如凸缘面为斜面，则相配合的支承架的配合贴合面也是斜面。本申请的支承凸缘通过其凸缘面与支承架贴合的方式以实现支承，使得该支承凸缘较传统结构的支承板与筒体内壁直接焊接相比，可减少与筒体的强度差异，降低支承凸缘和反应器内壁之间的局部应力集中，能够同时兼顾受内压、高温和重力载荷作用，易焊接且低成本，本申请的反应器由于采用这种改进的内支承结构，使得其操作运行中耐腐蚀、耐疲劳、不开裂，使用寿命延长。

上述支承凸缘的制造过程包括：(1) 按本申请的具体技术方案初步设计支承凸缘结构尺寸，根据反应器工艺参数对初步设计的凸缘结构进行应力分析，调整细部尺寸使应力分布均匀，且疲劳校核通过；(2) 选择锻件，制造锻件毛坯，对毛坯进行热处理，粗加工后经无损检测合格；(3) 精加工支承凸缘，通过模板检测支承凸缘的凸缘面；（4）确保支承凸缘的凸缘面与支承架的配合面贴合一致。

具体的，所述筒体的内壁堆焊有耐介质腐蚀的衬里层。其中，筒体可以由钢板或锻件制成。如筒体的内壁堆焊有耐介质腐蚀的衬里层，则内支承结构可以与该耐介质腐蚀的衬里层连接。

本申请的内支承结构特别适用于反应器，同时也适用于其它需要支承内件的压力容器。

        实施例        2

本申请的一种具有内支承结构的反应器的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图3至图7，及图9所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述支承凸缘的凸缘面设置为截面形状是流线型的环形圆滑面，所述支承凸缘通过所述截面形状是流线型的环形圆滑面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。具有截面形状是流线型的环形圆滑面的支承凸缘，与平面支承凸缘相比，其显著优点之一是，避免了与筒体间存在的直角拐角而减少局部应力，其显著优点之二，是通过沿轴向的锥面使得凸缘宽度增大，来降低凸缘高度，减少因为结构增厚突变造成与筒体的强度差异，使各种载荷作用下变形协调。凸缘高度是指反应器内表面上凸起来高出表面的高度，该高度是沿着反半径方向指向反应器轴线。

        实施例        3

本申请的一种具有内支承结构的反应器的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。参考图3至图7所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述截面形状是流线型的环形圆滑面为环形锥面或者由两个环形锥面对接形成的环形双锥面。即，在图3至图7剖面上凸缘的支承面B面的轮廓线是平直的，但是与反应器轴线之间存在有夹角。具有锥面的支承凸缘，与平面支承凸缘相比，其显著优点之一是，避免了与筒体间存在的直角拐角而减少局部应力，其显著优点之二，是通过沿轴向的锥面使得凸缘宽度增大，来降低凸缘高度，减少因为结构增厚突变造成与筒体的强度差异，使各种载荷作用下变形协调。凸缘宽度是指反应器内表面上凸起来高出表面的高度，该高度是沿着反半径方向指向反应器轴线。具体见图3所示的锥面支承凸缘12，及图4所示的双锥面支承凸缘14，其中B面为支承锥面。

        实施例        4

本申请的一种具有内支承结构的反应器的具体实施方式之四，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例2的区别在于，所述截面形状是流线型的环形圆滑面为环形圆弧面或者由两个环形圆弧面对接形成的环形双圆弧面。支承凸缘的环形锥面是圆弧面，即，在图3至图7剖面上凸缘的支承面B面不是平直的，而是弧线形的。具有弧形面的支承凸缘，与平面支承凸缘相比，其显著优点之一是，避免了与筒体间存在的直角拐角而减少局部应力，其显著优点之二，是通过沿轴向的锥面使得凸缘宽度增大，来降低凸缘高度，减少因为结构增厚突变造成与筒体的强度差异，使各种载荷作用下变形协调。

        实施例        5

本申请的一种具有内支承结构的反应器的具体实施方式之五，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。参考图9所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述截面形状是流线型的环形圆滑面设置为由上为环形平面、下为环形锥面的类似“牛腿形”的支承凸缘22。

        实施例        6

本申请的一种具有内支承结构的反应器的具体实施方式之六，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参见图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述支承凸缘的凸缘面设置为环形平面，所述支承凸缘通过所述环形平面支承所述支承架，所述环形平面凸出所述筒体的内壁的宽度大于等于所述环形平面沿所述筒体的轴向方向的高度。凸缘宽度是指反应器内表面上凸起来高出表面的高度，该高度是沿着反半径方向指向反应器轴线。相对于窄而高的凸缘，宽而矮的凸缘更便于锻造或堆焊，也有利于降低制造成本。具体参考图2所示的平面支承凸缘10，其支承平面为A面。

        实施例        7

本申请的一种具有内支承结构的反应器的具体实施方式之七，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图7和图8所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述内支承结构还包括有中间环18，所述支承凸缘通过所述中间环18支承所述支承架，所述中间环18与所述支承凸缘的凸缘面贴合。

在制作支承凸缘时再增加一个加工中间环18的步骤，使其与支承凸缘的配合面贴合一致。其中，支承凸缘的凸缘面通过中间环18间接支承着支承架，支承架与支承凸缘的凸缘面平直贴合，相应配合的中间环18的被支承贴合面也是平直的；中间环18与支承凸缘的环形锥面贴合，相应配合的锥面支承架13或中间环18的被支承贴合面也是弧线形的。其中，中间环18可以设计成上表面宽、下底面窄尖的截面，宽的上表面积大，可分散受力。

具体的，参考图7所示，所述中间环18为一体式结构。或者，参考图8所示，所述中间环18为由分段圆弧环拼接而成的可断开环结构。中间环18是由分段圆弧环拼接的可断开环，分段可便于零件从人孔进出反应器，也有利于降低制造成本，各段组装到一起则成为一个整体环形结构，一般而言，均等分的分为三段。

具体的，所述支承凸缘与所述筒体由钢材质一体化制造成型，例如：如图2所示的平面支承凸缘10，图3所示的锥面支承凸缘12，图4所示的双锥面支承凸缘14，以及图9所示的上为环形平面、下为环形锥面的类似“牛腿形”的支承凸缘22。

或者，参考图6所示，所述支承凸缘通过焊缝17与所述筒体的内壁焊接连接。

具体的，所述支承凸缘由所述筒体的内壁堆焊形成。支承凸缘可以是在筒体的内壁上通过焊接堆焊形成的，参考图5所示，堆焊双锥面支承凸缘15，双锥面的好处是使凸缘的金属量增加一倍，承受催化剂重量载荷作用的应力水平更低，也避免凸缘下表面与筒体间存在的直角拐角而减少局部应力。当然也可以堆焊单锥面支承凸缘。

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

Claims (10)

1.一种具有内支承结构的反应器，包括有筒体、设置于筒体的进出物料开口，以及设置于筒体内壁的内支承结构，其特征在于：所述内支承结构包括有支承凸缘和支承架，所述支承凸缘的凸缘面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。

2.根据权利要求1所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述支承凸缘的凸缘面设置为截面形状是流线型的环形圆滑面，所述支承凸缘通过所述截面形状是流线型的环形圆滑面与所述支承架贴合以用于支承所述支承架。

3.根据权利要求2所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述截面形状是流线型的环形圆滑面为环形锥面或者由两个环形锥面对接形成的环形双锥面。

4.根据权利要求2所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述截面形状是流线型的环形圆滑面为环形圆弧面或者由两个环形圆弧面对接形成的环形双圆弧面。

5.根据权利要求1所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述支承凸缘的凸缘面设置为环形平面，所述支承凸缘通过所述环形平面支承所述支承架，所述环形平面凸出所述筒体的内壁的宽度大于等于所述环形平面沿所述筒体的轴向方向的高度。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述内支承结构还包括有中间环，所述支承凸缘通过所述中间环支承所述支承架，所述中间环与所述支承凸缘的凸缘面贴合。

7.根据权利要求6所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述中间环为一体式结构，或者所述中间环为由分段圆弧环拼接而成的可断开环结构。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述支承凸缘与所述筒体由钢材质一体化制造成型，或者所述支承凸缘通过焊接与所述筒体的内壁连接。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述支承凸缘由所述筒体的内壁堆焊形成。

10.根据权利要求1所述的一种具有内支承结构的反应器，其特征在于：所述筒体的内壁堆焊有耐介质腐蚀的衬里层。