專利名稱：高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種化工設(shè)備，特別是一種高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)產(chǎn)品是由氯乙烯單體(以下簡稱VCM)經(jīng)聚合反應(yīng)而成。VCM 的生產(chǎn)主要有兩種方法乙烯氧氯化法和電石乙炔法。我國目前采用電石乙炔法原料路線生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)的產(chǎn)量，占全國PVC總產(chǎn)量的75%。在電石乙炔法氯乙烯生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化器是最重要的設(shè)備。目前國內(nèi)電石乙炔法合成氯乙烯都采用固定床管式轉(zhuǎn)化器，在結(jié)構(gòu)上屬于大型管殼式換熱器。氯乙烯合成反應(yīng)是在列管內(nèi)熱導(dǎo)率很小的氯化汞觸媒上進(jìn)行，管內(nèi)給熱系數(shù)很小，反應(yīng)放出的熱量不容易傳遞出來，使得反應(yīng)溫度沿列管橫截面存在徑向分布梯度，管中心部分溫度最高。在操作過程中，如反應(yīng)熱不能及時移出而造成列管中心觸媒局部過熱，引起氯化汞升華，觸媒失活，副反應(yīng)大。從而就限制轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)能力的發(fā)揮，且影響轉(zhuǎn)化器觸媒使用周期及轉(zhuǎn)化率。因此，如何降低管中心部位的溫度，提高轉(zhuǎn)化器的傳熱效率；如何提高轉(zhuǎn)化器單臺產(chǎn)能，以達(dá)到節(jié)能高效之目的，是目前亟待解決的重要課題。近年來，國內(nèi)對氯乙烯轉(zhuǎn)化器如何提高產(chǎn)能進(jìn)行了一些研究，也取得了一定的進(jìn)展。如2000年以前，轉(zhuǎn)化器直徑為MOO mm，換熱管(列管)長3000 mm，換熱管規(guī)格Φ57 mm，換熱管數(shù)量大約為620— 660根，換熱面積為320 350 m2。單臺產(chǎn)能為2500噸(PVC) /年。2003年前后，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)大型電石法PVC項目增多，轉(zhuǎn)化器的大型化發(fā)展較快，以直徑為MOO mm的轉(zhuǎn)化器為依據(jù)，用比例放大的辦法，先后研發(fā)制造了直徑為 2800mm,3000mm,3200mm的大型轉(zhuǎn)化器。單臺產(chǎn)能達(dá)到6000多噸(PVC) /年。綜合國內(nèi)對轉(zhuǎn)化器的研究，相對于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化器，采用增加換熱管數(shù)量、增大轉(zhuǎn)化器直徑或減小換熱管直徑等途徑來提高單臺轉(zhuǎn)化器的產(chǎn)能，基本是從增加換熱面積入手。但是，由于觸媒更換和工藝操作等因素，轉(zhuǎn)化器又不易大型化，使得一定產(chǎn)量下轉(zhuǎn)化器數(shù)量很多，例如年產(chǎn)10萬噸PVC的規(guī)模，就需要直徑為MOOmm的轉(zhuǎn)化器40臺(DN3200mm的轉(zhuǎn)化器16-20臺)，占用生產(chǎn)場地面積大，一次性投資大。2006年國內(nèi)的一項實用本發(fā)明專利“一種氯乙烯反應(yīng)器”，專利申請?zhí)枮?200620130888. 1。該專利核心是在換熱管內(nèi)設(shè)置中心管，但是，該專利技術(shù)存在如下問題 1、中心管上設(shè)有彈簧和刺柱，在換熱管內(nèi)的觸媒無法抽出更換；2、花板距離下管板間隙過大(約300mm)，中空部位浪費(fèi)觸媒；3、中心管、換熱管等關(guān)鍵尺寸規(guī)格沒有限定，無法很好實現(xiàn)節(jié)能高效指標(biāo)?；谏鲜鲈蛟搶＠夹g(shù)無法形成新的產(chǎn)品，因此，只停留在紙面方案設(shè)計上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效芯管氯乙烯轉(zhuǎn)化器，在原轉(zhuǎn)化器尺寸和換熱管數(shù)量都不變的情況下，降低換熱管中心部位的溫度，提高傳熱效率，從而提高轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)強(qiáng)度，提高轉(zhuǎn)化器產(chǎn)能，同時節(jié)省轉(zhuǎn)化器觸媒。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的它包括上管箱，殼體，上、下管板，換熱管和下管箱，其特征是在換熱管內(nèi)設(shè)置中心桿或中心管，中心桿或中心管上端通過固定件與換熱管上端固定，中心桿或中心管下端固定在下管板上或固定在管板下方的帶通孔的中心定位板上。上述的固定件為卡裝在換熱管上端部的卡板，卡板上設(shè)有插接中心桿或中心管上端的插柱。上述的固定件為套裝在中心桿或中心管上端的固定套，固定套上連接定位腹板。上述的中心桿或中心管下端固定在下管板上的結(jié)構(gòu)為，中心桿或中心管下端插裝固定在中心定位套內(nèi)，中心定位套的定位腹板焊接于下管板處換熱管的內(nèi)壁上。上述的中心桿或中心管下端固定在中心定位板上的結(jié)構(gòu)為，在下管板的下部通過螺栓連接中心定位板，在中心定位板上開有中心定位錐度盲孔，中心管或中心桿下端插裝固定在中心定位錐度盲孔中。在中心定位板的中心定位錐度盲孔孔橋處開設(shè)通孔。上述的換熱管內(nèi)徑為30— 50mm，中心桿或中心管的外徑為8 — 16mm。以保證高效的傳熱、傳質(zhì)效率。上述的中心定位板與下管板之間設(shè)有15_40mm的間隙。上述的換熱管采用帶有環(huán)形槽的橫槽紋管、螺旋槽紋管或光滑直管。本發(fā)明的積極效果換熱管內(nèi)設(shè)有中心桿或中心管，反應(yīng)氣體在換熱管內(nèi)呈環(huán)狀流從上向下流動，且是沿軸向變化的環(huán)狀流，改善了反應(yīng)熱的徑向分布狀況，在原轉(zhuǎn)化器尺寸和換熱管數(shù)量都不變的情況下，降低了換熱管中心部位的溫度，與常規(guī)轉(zhuǎn)化器比較，其換熱管內(nèi)的流場和溫度場都發(fā)生了巨大變化，從而改善反應(yīng)熱的徑向分布狀況，換熱管中心溫度可以降低20°C以上，提高了傳熱效率；從而提高了轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)強(qiáng)度。提高轉(zhuǎn)化器產(chǎn)能，其單臺生產(chǎn)能力可以提高55%以上；節(jié)省轉(zhuǎn)化器觸媒，產(chǎn)1萬噸PVC可以節(jié)省觸媒3噸以上。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的I部放大示意圖(中心售〒或中心桿上端固定件形式一)。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是中心管或中心桿上端固定件形式二示意圖。
圖5是圖4的俯視圖。
圖6是圖1的II部放大示意圖(中心售〒或中心桿下端固定件形式一)。
圖7是中心管或中心桿下端固定形式:二示意圖。
圖8是圖7的俯視圖。
圖9是具有環(huán)形槽的換熱管示意圖。
圖10是具有螺旋槽的換熱管示意圖。
具體實施例方式
見圖1一7，本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)如下包括采用現(xiàn)有技術(shù)的上管箱5，殼體7，上、下管板6、8，換熱管3和下管箱10，其改進(jìn)的技術(shù)方案要點是在換熱管3內(nèi)設(shè)置中心管(兩端封堵的空心管)或中心桿(實心桿)2，其頂端與換熱管頂端平齊，中心管或中心桿2上端通過固定件與換熱管3上端固定，固定件采用的固定方式有兩種形式見圖2、3，第一種形式的固定件3設(shè)置卡裝在換熱管3內(nèi)上端的卡板4-1，卡板4-1上設(shè)有插接中心桿或中心管2上端的插柱4-2。見圖4、5，第二種形式的固定件設(shè)置套裝在中心桿或中心管2上端的固定套 11-1，固定套11-1上連接定位腹板11-2。定位腹板11-2支撐在換熱管3內(nèi)上端。在換熱管3內(nèi)壁和中心管或中心桿2外壁間的環(huán)狀空間裝填觸媒。中心管或中心桿2在換熱管內(nèi)為光滑狀，兩種形式的上端固定件可以方便地拆裝，便于觸媒抽取更換。中心桿或中心管2下端固定的形式同樣有兩種，見圖1、6，第一種形式為；在下管板8的下部通過8—對個螺栓連接中心定位板1，中心定位板1與下管板8之間設(shè)有 15-40mm的間隙，使中心定位板1靠近下管板8，減少觸媒浪費(fèi)。在中心定位板1上開有與換熱管數(shù)量相同的中心定位錐度盲孔，外徑比中心管或中心桿2外徑大l-4mm ；中心管或中心桿2下端插裝固定在中心定位板1上的中心定位錐度盲孔中，用以支撐中心管或中心桿 2。在中心定位板1的中心定位錐度盲孔孔橋處開直徑為20-60mm的通孔1_1，通孔1_1數(shù)量與換熱管數(shù)相同，用以保證混合氣體通過并分布均勻。見圖7、8，第二種形式為；中心桿或中心管2下端插裝固定在中心定位套12-1內(nèi)， 中心定位套12-1的定位腹板12-2焊接于下管板8處換熱管的內(nèi)壁上。換熱管3采用帶有環(huán)形槽的橫槽紋管(見圖9 )、螺旋槽紋管(見圖10 )或光滑直管。換熱管內(nèi)徑為30—50mm，中心桿或中心管的外徑為8 — 16mm。以保證高效的傳熱、 傳質(zhì)效率。本發(fā)明轉(zhuǎn)化器與常規(guī)轉(zhuǎn)化器相比較，其節(jié)能高效指標(biāo)與芯桿直徑有關(guān)，具體指標(biāo)如下表
權(quán)利要求
1.一種高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，它包括上管箱，殼體，上、下管板，換熱管和下管箱， 其特征是在換熱管內(nèi)設(shè)置中心桿或中心管，中心桿或中心管上端通過固定件與換熱管上端固定，中心桿或中心管下端固定在下管板處換熱管的內(nèi)壁上或固定在管板下方的帶通孔的中心定位板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是固定件為卡裝在換熱管上端部的卡板，卡板上設(shè)有插接中心桿或中心管上端的插柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是固定件為套裝在中心桿或中心管上端的固定套，固定套上連接定位腹板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是上述的中心桿或中心管下端固定在下管板上的結(jié)構(gòu)為，中心桿或中心管下端插裝固定在中心定位套內(nèi)，中心定位套的定位腹板焊接于下管板處換熱管的內(nèi)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是中心桿或中心管下端固定在中心定位板上的結(jié)構(gòu)為，在下管板的下部通過螺栓連接中心定位板，在中心定位板上開有中心定位錐度盲孔，中心管或中心桿下端插裝固定在中心定位錐度盲孔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是換熱管內(nèi)徑為30— 50mm,中心桿或中心管的外徑為8— 16mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是中心定位板與下管板之間設(shè)有15-40mm的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是換熱管采用帶有環(huán)形槽的橫槽紋管、螺旋槽紋管或光滑直管。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，其特征是在中心定位板的中心定位錐度盲孔孔橋處開設(shè)通孔。
全文摘要
一種高效環(huán)形流氯乙烯轉(zhuǎn)化器，它包括上管箱，殼體，上、下管板，換熱管和下管箱，其特征是在換熱管內(nèi)設(shè)置中心桿或中心管，中心桿或中心管上端通過固定件與換熱管上端固定，中心桿或中心管下端固定在下管板處換熱管的內(nèi)壁上或固定在管板下方的帶通孔的中心定位板上。本發(fā)明的優(yōu)點是換熱管內(nèi)設(shè)有中心桿或中心管，反應(yīng)氣體在換熱管內(nèi)呈環(huán)狀流從上向下流動。改善了反應(yīng)熱的徑向分布狀況，在原轉(zhuǎn)化器尺寸和換熱管數(shù)量都不變的情況下，降低了換熱管中心部位的溫度，與常規(guī)轉(zhuǎn)化器比較，換熱管中心溫度可以降低20℃以上，提高了傳熱效率；從而提高了轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)強(qiáng)度。提高轉(zhuǎn)化器產(chǎn)能，其單臺生產(chǎn)能力可以提高55%以上；節(jié)省轉(zhuǎn)化器觸媒，產(chǎn)1萬噸PVC可以節(jié)省觸媒3噸以上。
文檔編號C07C21/06GK102247782SQ201110180548
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者盧秉威, 李志安 申請人:盧秉威