浅谈大型苯酐顺酐装置反应器包国产化

1、浅谈大型苯酐顺酐装置反应器包国产化全文： 浅谈大型苯酐顺酐装置反应器包国产化第六图书馆介绍引进大型苯酐顺酐装置固定床反应器包的两种结构,简述该反应器包在设计,材料,制造方面的关键问题;分析反复引进技术的利弊;通过论证认为,该大型反应器包国产化是完全可行的,并指出尚需解决的技术问题。介绍引进大型苯酐顺酐装置固定床反应器包的两种结构,简述该反应器包在设计,材料,制造方面的关键问题;分析反复引进技术的利弊;通过论证认为,该大型反应器包国产化是完全可行的,并指出尚需解决的技术问题。苯酐顺酐反应器包国产化化工设计孙晋坡天津市化工设计院1997第六图书馆 化 设 计 年第期 技术）。 浅谈大型苯酐顺酐装置

2、反应器包国产化兰津化设院天市工计津、 摘要介绍引进大型苯酐顺酐装置固定床反应器包的两种结构简述该反应器包在设计、材料、造方面的关键问题制分析反复引进技术的利弊通论证认为，渡大型反应器包国产化是完全可行的指出尚需解决的技术问题。并 关键词 苯酐顺酐反应器包国产化根列管的福马酸反应器、酐反应器，受了顺经 概述反应器包是苯酐、酐装置的核心，如顺犹人的心脏。 生产的考验，已取得很好效果，为我院在国内首次设计大、中型装置反应器包闯出一条新的路子。日前，我院正为厦门万吨年苯装置及其反应器包进行施工图设计。但是内长期以来依靠进口、复引进国重反应器包的状况至今没有改变一直成为它困扰人们的一个不解的问题。 我院

3、自参加我国第一套万吨顺年酐引进装置设计以来，次涉足大、型顺多中酐、酐装置的反应器包的设计、造和安苯制装。以来我院成功设计了两台年 圉吨年顺酐反应器包系统流程圉 第六图书馆 年第期 化 设 计 反应器包系统流程经过滤后的空气与汽化后的苯（二甲邻苯）比例混合后，按由顶部进入氧化反应器，在一定的温度和催化剂作用下生成顺酐（苯酐）。反应生成热一部分由反应气体带走，大部分则由熔盐泵带出。对顺酐装置，图如所示，热反应气体通过气体冷却器副产蒸汽，并通过后冷器回收热量一熔盐一部分直接返热回反应器，一部分经自动控制调节阀，入熔进 器分开设置，间用管道连接，其故称之为分体式。种结构对反应器的流道设计要求很高。这否

4、则将使反应器床层的轴向温差、向温差径超标，响产品产量、影收率及催化剂寿命，严重时将造成停产。 盐冷却器产生蒸汽。产生的中压蒸汽经蒸汽过热器过热后可用来驱动蒸汽透平，其余则用来预热空气、加热物料或甩作蒸汽伴热等。苯酐装置与顺酐装置反应系统除操作条件及 个剐设备外，十分相似。在上述系统流程中，反应器、盐泵、熔电加热器、熔盐冷却器、蒸汽过热器（汽轮机驱动空压机时有，电驱动甩用囝公司分体式反应器包电加热器反应鼍培盐慕熔盐持卸器蒸过热嚣 时无）为装置所共有，它们的组合通称为反应器包 以年我院设计的天津市中河化工厂吨万年顺酐引进装置为饲，反应器包是采用法国公司（的子公司）品。产其中，化反应器（图直径，氧见

5、）有列管根，。壳程上长 固定床反应器包两种结构根据笔者几年与国外公司的接触与了解，固定床反应器包主要有两种结构，一种是以德国公司（为首的） 下各有一个长方形截面的熔盐通道，盐通熔过壳体上按一定规律分布的开孔进入及汇集流出减少阻力和分布均匀，盐进出口均为熔为喇叭形并内设隔板。上面的熔盐通道还兼作波形膨胀节使用。上下盖为无折边球形封 分体式结梅；一种是以意大利公司为代表的内置式结构。分体式结构公司于年开始设计并制造苯酐反应器，过通多年的发展，目前已经 头，以减少爆炸气体容积。气体入口设置挡板，以使气体分布均匀。上下封头均设有爆破 成为世界上最大的生产苯酐、顺酐及丙烯酸反应器包的专业化厂家。由于它生

6、产的反应器规格、种较多，品床层温度比较均匀，制造质量较为可靠，以反应器包已占世所界总销量的阻上，最大的反应器列管根数已达根。如图所示，反应器包中的反应器、电加热器、盐泵、盐冷却器、汽过热熔熔蒸 膜，保安全。列管下端以弹簧支承，管内填装催化剂。壳程设置数块折流板，提高熔盐与反应气体的传热效果。通过多年的生产考验， 其产品产量、收率及催化剂寿命均达到设计要求。电加热器壳程为管程为根，不锈钢管，内通电阻丝，根功率每，功率。熔盐泵为悬挂式（底总无轴承）轴径，长，速，轴转 第六图书馆 化 工 霞 计 年第期 转，电机功率，承采用风冷，分主轴副电机功率。熔盐冷却器为列管式，传热面积。蒸汽过热器也为列管式，

7、传热面积。， ，重吨。由于熔盐泵置于管中央，熔 盐由内向外、下向上循环，于直径不大的由对设备，盐分布较易均匀，无须在壳体上开熔也设排孔。迄今为止，公司一共制造过三套顺酐反应器包，子根数最多为根；管 制造过套苯酐反应器包，管子根数最多为。管子超过此效，盐分布将不均根熔 匀，只能改用分体式结构。总结起来，置式结构与分体式结构相内 比，优点是：结构紧凑、占地小、总重羟、遣价较低点是：修不便，层温度不如分体缺检床式的均匀，尤其是直径较大时熔盐分布不佳。 图公司顺酐反应器结构装卸孔壳悼 下封头折流板 下管板爿管 下培盐通道上瞎盐通道 分布扳人孔 上封头上臂板 防爆膜盐出口熔 气体口支座 熔盐口聪爆膜 气

8、体出口 内置式结构、公司是意大利米兰附近的一家压力容器制造厂，它所生产的内置式反应器包颇具特色，集氧化反应器，它电加热器、熔盐泵、盐冷却器（蒸汽过热器）一体，熔或于结 构十分紧凑。以最近丹阳化工厂引进意大利技术的万吨年顺酐装置为例，它所采用的反应器包即为此家产品。如图所示，反应器中央的非布管区，有熔盐循环泵，叶轮外设泵 图公司反应器包结构反应器蒸汽过热器（跨却器）瞎盐 电加热器 熔盐鬟 反应器包的几个关键问题设计方面 侧周边设有熔盐冷却器（或蒸汽过热器）列，管外围设电加热器。显然，这种结构十分紧凑，于万吨顺酐装置，需圣对年所列管效为根，长；备外径管设 对于氧化反应器，大的难点就是流道最设计。公

9、之所以能在世界上独树一 第六图书馆 年第期 化 设 计 帜，断反应器包市场，键就是它通过模拟垄关试验和长期的深入研究，加之有台以再 上反应器的实践经验，掌握了熔盐分布的规律。据该公司介绍，其生产的反应器床层的轴向温差可在以下，向温差可在以径下（不是保证值）但。固定床反应器表面上是一台管壳式换热器，与一般的抉热器有很大不同，但主要是：（）束：束中央熔盐循环受阻，管管传热恶化，温度分布不均，故此区域不布管（）流板：皇折结构比较特殊。熔盐为错流流动方式时，折流板面积体总截面积远比简通常的要小盐为并流流动方式时，熔折流板管孔与管子的间隙并非固定不变，而图熔盐流人通道之一匣应器内壳熔盐通道导流挡板入口丹

10、布板 口 叩叩口口口口 一 是随所在径向位置而不同（）程熔盐通道：应器壳体上、各壳反下有一个熔盐通道，盐通过壳体上的排孔出熔入。 培盐蠢向 图熔盐流人通道之二 对于小直径反应器来说（如例吨年以下规模的顺酐，苯酐反应器）熔盐流道，设计并不困难，以在壳体上均匀开孔。开可若孔面积足够大，么床层径向温差，向温差那轴图熔盐流出通道蝽盐藏向 都不会很大。但对于吨以上规模的年顺酐、酐反应器，不能如法炮制。时，苯就此由于接近及远离熔盐入（口的静压变化较出）大，过壳体上的每一个等面积开孔的熔盐通流量将相差较大，因而反应器床层的径向温 有关熔盐的分布规律，内有的单位曾国作过冷模试验，作出基于静压变化的理论并推导，

11、结果为；其当熔盐流入时（量分流）静压变化等，（一一 差、向温差也较大。轴根据我们接触到的国外反应器以及笔者的设计经验，盐流入通道熔可以有两种设计方法：如图所示，体均壳匀开孔，方形熔盐通道中加设导流挡板；在如图所示，体按一定规律开设等距长条壳孔。于髂盐流出通道，般采用开设等距长对一条孔，但也可开设不等距的菩径圆孔等距或的不等径圆孔或等面积长孔。孔的开设方位与熔盐流入通道正好相反（图。见）一（一二） ） 当熔盐流出时（等量合流）静压变化，一一 一，訾訾 式中，为修正系数；流体密度；极为为坐标的矢径；为流道外径；为流体流动速度；流体粘度；为为极坐标的转角。已知环形通道上的熔盐静压变化规律，即可确定反

12、应器壳体开孔的大小但因影响熔盐均布的因素较为复杂，际情况与理论实 第六图书馆 化 设 计 年第期 值尚有一定差距，别是在熔盐进口附近。特因此，孔只有靠实验和经验来确定。开 设计温度为；酐反应器的熔盐温度苯 及反应气体出口温度比顺酐反应器稍高催化剂热点温度也比顺酐反应器高，般为一，以设计温度要比顺酐反应器所高些。它们的操作压力虽然不高，考虑到操但作中可能达到的最高压力以及其它安全因素，计压力（程）常都取在设管通（压）表之间。国外的反应器用材，体常壳用、管用、（列苯酐、酐）、顺酐）管顺或、（板采用、。熔盐泵壳体采用 （）盐泵良好的机械设计，其能熔使长期而平稳地运转。国内小装置熔盐泵通常采用底轴承结

13、构，的受力较好，轴轴径可以很 细，但底端磨损较大，不时需要检修国外大装置熔盐泵多采用悬挂式结构，图所示，如 轴所受弯矩较大，所需轴径也粗，但因不设底轴承勿须经常检修，有利于长期运转。叶轮设计较难达到规定的流量和扬程。此，为可与泵厂共同协作解决。 、，轴及叶轮则采用合金铜锻泵件及铸件。对于这样的用材，般需要进一口国内仅有小量生产，尚无钢板和铜管标准于、它们相至、，当于国内的钢号制造方面 （）管与管板的连接：直径的反应列小器，子效较少，接质量比较容易保证。但管焊 对于上万根甚至更多根，稍有不慎就会造成气孔、夹渣等缺陷，水压试验就不易合格，补焊虽然最终能使水压试验得以通过，但却很难通过渗透性极强的热

14、熔盐试验。即便两者都通过了，日后运转过程中，在隐藏的缺陷很易暴露，一旦渗漏就会造成停产。时若再补此焊，存在亚硝熔盐，焊接变得困难，园使焊接质量也更加难以保证。天津中河化工厂原来的一台氧化反应器（吨）由某国营年，图悬挂式熔盐泵（内置式）导瘴筒及支槊寻向支架口上轴承叶轮填料箱上支架下轴承中问轴承轴节目轴中问支集电动机 厂承接耕造，因不重视焊接质量，压试验耐水发现渗漏，补焊后进行热熔盐试漏，又出现多处渗漏，虽采取补救措施但运行不久即发现 材料方面反应器包系统长期处在高温状态下操作，对材料有一定的要求。例如酐反应器顺熔盐温度约为（，应气体出口温度约反为，催化剂热点温度约为， 大量渗漏，最终设备宣告报废

15、。为保证焊接质量，减少管板受热变形，子与管板的焊接可管采用氩弧焊。 （）管板：为减少焊接缺陷，尽可能采用整板制造。但如果采一定措施，如全焊透例一 焊缝射线探伤一消除应力热处理， 第六图书馆 年第期 化 设一 计， 焊接管板结构也是可以的。（）猜与探伤试为保证反应器的质量和安全，需进行氨试器和热熔盐试漏，体焊缝壳须射线探伤，管与管板的连接焊齄列 所引进的反应器包质量不合格的情况也 时有发生二，于反应器的床层温差控制其对值，卖方一般都不肯把它作为合同保证值，只是笼统承诺保证最终的产品。但是当最终产品真的出了问题时，方就会提出诸如原料卖 表面及接管与壳体连接的角焊缝表面须进行磁粉探伤等。 大型反应器

16、包反复引进的原因（）客观方面 问题、操作问题、其它设备问题等而否认是反应器包的毛病重复引进反应器包，济上很不合算。经先以万吨顺酐装置为例，一算经济年算账 反应器包是装置的核心，一旦出了问题，会对生产造成全局性的严重影响，将薄产 经询价（年月价）引进一套，反应器包共万马克（岸价）在离，当时约台美元万元或人民币元。万若加上海运费及海运保险费（）约万美元税（关）约万美元值税增 造成的直接损失和间接损失往往很大。引进技术或装置设备时，外方往往要求中方购买他们指定的国外反应器包，否则将不对合同规定的产鼯收率和产量、量负质责。时外方也稍作让步，中方提供自己设有要 （）美元；贸手续费（）约万外约万美元则总费

17、用约为万美元，合折 计及制造的类似规模的反应器包，以取得他 们的信任及认可而这方面，我们往往难以满足。 人民币约万元。引进一套反应器包，万美元（需到岸价，但不含蒸汽过热器）若加上关税（约。）万美元；值增税（）约万美元贸手续费（）外约万美元；则总费用约为万美元，折合人民币约元。万 （）观方面主 怕负责任。采用国内自己设计和制造的反应器包总有些风险。用一个厂长的话来说宁愿出钱买个安全“。其他因素倒如，买国外反应器包，考 如若国产化，一套万吨年顺酐反应器包主要的花赞（人民币计）为：化反应以约氧器，万元（体及管板采用列管壳，采用钢，号重吨）电加热器，万元 察采购。监造、验收都可能有出国的机会。 引进反

18、应器包的利弊（）利国外反应器包（特别是公司产品） （，体列管不锈钢，壳，重吨）熔盐泵，万元（，采用轴锻件）熔盐玲却器，万元；儿（。壳体等，列管号钢，重吨）蒸汽过热器，；万元（壳体， 有较长的设计、制造历史，验比较丰富，经产品质量比较可靠一般来说，对于整个顺酐、苯酐装置生产合格产品、达到设计生产能力和偿化剂寿命，有一定的保证。（）弊 重复引进反应器包，背了消化吸收违洋为中用的宗旨，利于发扬自力更生精神不和民族工业的发展。重复引进反应器包，必没有风险。来其 等管列号钢，砘）调节重；阀，万元按国外采购价折算）其余，万；元（包括连接管道、阀门、仪表等以上总计元。若按内置式设计、万制造，费用还此可以减少

19、。 国产反应器包与引进的反应器包 第六图书馆 化 设 计 年第期 相比，可以节约资金约万元。国产反应 器包有长期及丰富的生产经验，麻雀虽小，五脏俱全。大、中型反应器包可以从中借鉴。 器包与引进的反应器包相比，以可节约资金约万元以上。 （）年来引进了不步大、型苯酐、近中顺酐装置，如暗尔滨石油化工厂万吨苯酐年装置、鲁烯烃厂万吨苯酐装置、京齐年南金陵万吨苯酐装置、津中河化工厂年天万吨顺酐装置等，年以及正在引进的吉林化工厂万吨苯酐装置、苏丹阳化工厂年江万吨顺酐装置等。年通过这些装置对反应器包已有相当的了解。 同样，万吨苯酐装置而言对年引进一套公司反应器包约需 万美元。若加上海运费及海运保险费（）约美元

20、税（）万关约万美元值税增（）约万美元贸手续费（）外约 万美元，总费用约为万美元，合则折人民币约万元。进一套引公司 反应器包约需万美元（到岸价，但不包括蒸汽过热器）。若加上关税（）约万美 （）年来，工部第六设计院等单位对近化反应器包做了不少工作，院也在反应器包我 元值税（）美元贸手续增约万外费（）万美元，总费用约为万约则美元，折合人民币约万元 的选型、计、设制造等方面作了一些工作。根据不完全了解，我院所设计的两台反应器，床层径向温差、向温差接近国外反应器包，轴产品质量优良。化率高达。转 如若国产化，一套吨万年苯酐反应器包主要的花费（以人民币计）为；化反应约氧 （）反应器包并不是十分高精尖的产品，

21、在设计、材料、造等方面，制目前国内已经不存在太大的问题：设计方面，论是按结构还是按无结构，、型反应器结构和流道设大中计以及熔盐泵机槭设计，问胚巳不大，电加热 器，万元（体管壳列一，吨）重电加热器，万元（，体。吨）熔盐泵，壳重万元（）熔盐拎却器，万元（，重吨）蒸汽过热器万元（，重吨）调节阀，万元（国外采购价折算）按 器、熔盐冷却器、蒸汽过热器没有什么问胚。材料方面，酐反应器的操作温度低于顺 其余，万元（包括连接管道、门、表阀仪等）以上总计万元。若按内置式设计、制造。费用还可以减少。此 苯酐反应器，体可以采用代替壳，列管可以采用号钢。苯酐反应器最好采用、之类的钢种管若列采用、有困难，可采用也 国产

22、反应器包与引进的反应器包相比，以节约资金约可万元国产反应器包与引进的反应器包相比，可以节约资金约万元 管材。熔盐泵轴采用锻件即可。制造方面，只要认真对待，不存在太大的难胚。制造商只要在我院的反应器设计及监造人员现场指导下，格遵循我院编的反严自应器制造工艺、焊接规程旄工，反应器的质量是有保证的。上面提到的我院设计及监造的两台大型反应器，冷试、试过程中，有在热没一 以上数据及价格不是十分准确，仅供读者参考。但是有一点是显而易见的，就是国那产反应器包的价格仅仅是引进价格的左右，引进价格的一个零头是 大型反应器包国产化是大势所趋反应器包国产化完全可行（）内国吨以下的小装置反应年 根管子连接渗漏，没有产生任何质量问题。（下转第页） 第六图书馆 化 设 计 年第期 聚丙烯蜂窝型斜管体块的安装斜管体块的铺设 （）需保证斜管的水平夹角为。务 斜管体块在澄清桶内的铺设有三种方法即对称铺设、直列铺设和环向铺设。中以环其向铺设对斜管体铺设后的稳定性、防止出现漂浮现象以及有效利用斜管的投影面积等几方面都比较有利，以设计选用的是环向铺所设的方式。设先从桶的最外圈开始，铺依次由 外圈向内圈铺设。层铺圈，层铺圈。因为环向铺