專利名稱：大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種化工反應(yīng)容器，特別是涉及一種適用于高溫、高壓條件下，具有優(yōu)良的高傳質(zhì)、高傳熱能力的帶攪拌反應(yīng)的大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜。
背景技術(shù)：
對(duì)(鄰)硝基苯胺是重要的有機(jī)化工中間體，主要用于農(nóng)藥、染料、助劑及感光材料等領(lǐng)域，對(duì)(鄰)硝基苯胺采用對(duì)(鄰)硝基氯化苯加氨反應(yīng)制備，該方法中進(jìn)行氨化反應(yīng)的核心設(shè)備——氨化高壓攪拌反應(yīng)釜是生產(chǎn)對(duì)(鄰)硝基苯胺的關(guān)鍵設(shè)備，氨化反應(yīng)為高溫、高壓反應(yīng)，釜內(nèi)溫度反應(yīng)為170°C 210°〇，壓力在5.0 6.8MPa之間。目前對(duì)(鄰)硝基氯化苯氨化高壓反應(yīng)釜體積為3 m3 10m3、多采用立式釜體外壁上設(shè)置整體筒形夾套，夾套與釜體的外壁之間為一腔室(或立式釜體內(nèi)加蛇形換熱管)，材質(zhì)多選用Q345R或不銹鋼材料。攪拌設(shè)置在釜體的上端且兩者密封配合，攪拌軸上部與減速器和電機(jī)依次相連、下穿入釜體內(nèi)，攪拌軸上固定有I 3層攪拌器，攪拌器形式為圓盤式渦輪攪拌器或槳葉式攪拌器。釜體的上封頭設(shè)有物料進(jìn)口，出料管設(shè)在反應(yīng)釜下封頭處或經(jīng)釜體上封頭穿入釜體內(nèi)，所述出料管的下端延伸至釜體內(nèi)的下封頭處，出料管斜開口，呈45°或60°。蛇形換熱管進(jìn)出口接管與釜體直接焊接。按照傳統(tǒng)的高壓氨化釜設(shè)計(jì)，因?yàn)榘被磻?yīng)是高溫、高壓反應(yīng)，計(jì)算出的反應(yīng)釜筒體壁厚較厚。該氨化高壓反應(yīng)釜存在以下缺陷:隨著氨化高壓反應(yīng)釜設(shè)備大型化，直徑的增加導(dǎo)致筒體及封頭壁厚增加較多，增加了制造成本和加工難度，降低了傳熱效率；夾套與釜體的外壁之間僅為一腔室，使用時(shí)，整體筒形夾套內(nèi)蒸汽流道面積大，流速低，釜體升溫、降溫較慢，換熱效果較差；升溫慢，影響反應(yīng)釜工作臺(tái)時(shí)，降溫慢，反應(yīng)釜壓力不易控制，易發(fā)生安全事故，同時(shí)對(duì)氨化反應(yīng)產(chǎn)生不利影響；內(nèi)部蛇管出現(xiàn)問題維修不方便；蛇管進(jìn)出口接管與筒體直接焊接，由于熱脹冷縮導(dǎo)致蛇形換熱管與筒體焊接的焊縫容易撕裂；物料對(duì)Q345R或不銹鋼的腐蝕較為嚴(yán)重。隨著對(duì)(鄰)硝基苯胺生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為了節(jié)約生產(chǎn)成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)能降耗，采用大容量氨化高壓反應(yīng)釜生產(chǎn)裝置已成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。隨著反應(yīng)釜體積的增大，節(jié)能降耗、傳熱能力、均質(zhì)能力、防腐性能以及產(chǎn)品質(zhì)量如何保證成為必須解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)目前隨著氨化高壓反應(yīng)釜設(shè)備大型化，導(dǎo)致了制造成本提高、維修不方便，換熱效果較差、降低了傳熱效率，反應(yīng)釜壓力不易控制、易發(fā)生安全事故，同時(shí)對(duì)氨化反應(yīng)產(chǎn)生不利影響等問題，提供了一種大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:一種大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜，包括釜體，釜體上部設(shè)有加料口、出料口、安全泄放裝置及儀表控制裝置， 釜體下部設(shè)置裙座支撐整個(gè)釜體；攪拌裝置設(shè)在釜體的上端且兩者密封配合，電機(jī)、減速機(jī)與攪拌裝置依次相連，攪拌軸下穿入釜體內(nèi)，攪拌軸上固定有2 3層攪拌器；出料管順著釜體內(nèi)壁一直延伸到釜體下部中心處；釜體內(nèi)設(shè)置有換熱裝置。所述釜體是用兩個(gè)整體半球形封頭焊接而成，球形釜體容積為20 35m3，公稱直徑為3.4 4.0m0所述換熱裝置由上、下環(huán)管、中間直排管、進(jìn)口管和出口管組成，采用法蘭將直排管和上、下環(huán)管相連接，上環(huán)管設(shè)有進(jìn)口管向上伸出于釜體上部，下環(huán)管設(shè)有出口管向下伸出于釜體底部；進(jìn)口管、出口管分別穿過填料箱，填料箱與釜體焊接，用填料密封進(jìn)口管、出口管與填料箱的間隙，再用填料壓蓋壓緊填料，填料箱與填料壓蓋用螺栓、螺母相連接。所述出料管在尾端下部開孔，開孔直徑小于螺栓、螺母直徑，開孔總截面積大于出料管截面積。所述攪拌軸上安裝的攪拌器，其槳葉直徑與筒體內(nèi)徑之比為0.38 0.50，槳葉與攪拌軸連接的穿心螺栓采用細(xì)牙鈦螺栓，并使用雙螺母緊固。所述筒體材質(zhì)選用爆炸雙層復(fù)合板材料，內(nèi)層選用不銹鋼，外層選用碳鋼，內(nèi)層材料厚度3 4mm,外層材料厚度48 58mm ;爸內(nèi)攪拌軸及攪拌器材質(zhì)為不銹鋼，換熱裝置材質(zhì)為鈦材。為能簡(jiǎn)潔說明問題起見，以下對(duì)本實(shí)用新型所述大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜均簡(jiǎn)稱為本反應(yīng)爸。采用本反應(yīng)釜的優(yōu)點(diǎn)是:1、釜體是用兩個(gè)半球形封頭焊接而成，整個(gè)釜體只有一條對(duì)接焊縫，焊接工作量少，加工方便；球形釜內(nèi)介質(zhì)在攪拌的作用下反應(yīng)時(shí)，在全容積中獲得更加均勻的流動(dòng)場(chǎng)，更易實(shí)現(xiàn)無死角且均質(zhì)，同時(shí)攪拌軸轉(zhuǎn)速和軸功率可以相對(duì)降低；由于球形殼體在空間360°受力分布最好、最均勻，從而使球形釜體承受內(nèi)外壓力可以實(shí)現(xiàn)最大化，提高了反應(yīng)釜的承壓能力，在同樣材質(zhì)、同等壓力和溫度條件下，球形殼體比相同直徑的圓筒形殼體壁厚可以約減少一半，反之，在同樣的材質(zhì)、同等壓力和溫度條件下，球形殼體比相同厚度的圓筒形殼體承受的壓力要高出一倍，各種應(yīng)力分布更均勻，使用更為安全?？傊?，相對(duì)于各種類型的圓筒形容器，球形反應(yīng)釜在承壓能力、傳質(zhì)與傳熱、耗材(釜壁厚度減薄)等方面都具有獨(dú)特的優(yōu)越性。2、反應(yīng)釜內(nèi)部換熱裝置，組成方式為進(jìn)口管、出口管分別與上下環(huán)管連接，上下環(huán)管與直排管之間用法蘭連接，環(huán)管、直排管裝拆方便，可以從人孔進(jìn)出，加工、安裝、維修方便；直排式鈦換熱管采用雙層結(jié)構(gòu)，可以保證較大換熱面積的需求而又不增加換熱管組數(shù)，減少貴重材料的使用量；內(nèi)置式高效釜內(nèi)換熱管對(duì)氨化反應(yīng)快速升溫、快速降溫的效果較佳，對(duì)反應(yīng)速率的控制更易實(shí)現(xiàn)，防止安全事故的發(fā)生，同時(shí)提高了氨化反應(yīng)的質(zhì)量和速率；進(jìn)出口管與釜體的連接采用填料密封形式替代直接焊接，溫差變化過程中接管和釜體之間可以產(chǎn)生相對(duì)位移，避免了直接焊接因溫差變化劇烈，筒體和接管膨脹量不同而產(chǎn)生的應(yīng)力和易撕裂焊縫的問題。3、出料管底部開孔，開孔直徑小于螺栓、螺母直徑，開孔總截面積大于出料管截面積，這樣可防止出料管出現(xiàn)隨著料液減少而漏氣，料打不盡有殘余的現(xiàn)象；另外，防止螺栓、螺母因意外出現(xiàn)脫落時(shí)，順著出料管而進(jìn)入泵的入口，損壞打料泵現(xiàn)象。[0020]4、攪拌軸上安裝2 3層攪拌器，攪拌器形式為圓盤式渦輪攪拌器或槳葉式攪拌器，槳葉直徑與筒體內(nèi)徑之比為0.38 0.50，槳葉與攪拌軸連接的穿心螺栓采用細(xì)牙鈦螺栓，有很好的自鎖作用，并使用雙螺母緊固。5、釜體采用爆炸雙層復(fù)合板球形結(jié)構(gòu)，復(fù)合板的內(nèi)層為不銹鋼，外層為碳鋼材料，攪拌軸及攪拌器為不銹鋼材質(zhì)，釜內(nèi)換熱管材質(zhì)為鈦材料，有更好的耐腐蝕性及防應(yīng)力腐蝕開裂能力。這樣，球釜的耐壓、耐腐蝕性能大大提高，可在較高壓力下良好地工作，與傳統(tǒng)反應(yīng)釜相比較，全容積得以增大，大大提高單臺(tái)氨化高壓攪拌反應(yīng)釜的產(chǎn)量和效率，同時(shí)保證產(chǎn)品品質(zhì)，防止安全事故的發(fā)生。綜上所述，采用本反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了隨著反應(yīng)釜體積的增大，節(jié)能降耗、傳熱能力、均質(zhì)能力、防腐性能以及產(chǎn)品質(zhì)量均能得到保證。適用于在高溫、高壓條件下，作為一種具有優(yōu)良的高傳質(zhì)、高傳熱能力的帶攪拌反應(yīng)的大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的換熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3圖2的俯視圖(略去角鐵及進(jìn)、出口管)；圖4是圖2中直排管結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的左視圖；圖6是本實(shí)用新型的換熱裝置進(jìn)、出口管與釜體連接部位示意圖；圖7是本實(shí)用新型的出料管示意圖；圖8是圖7的A向視圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:參見圖1，本高壓球形攪拌反應(yīng)釜由釜體5、裙座6、攪拌裝置3、換熱裝置及出料管7組成。如圖1所示，釜體5為兩半球形封頭焊接而成，中間只有一條對(duì)接焊縫，釜體5的上部設(shè)有投料口(附圖中未示出投料口)、出料管口 7a及人孔4，釜體5底部用裙座6支撐。攪拌裝置3設(shè)置在釜體5的上端且兩者密封配合，攪拌裝置3上端與減速器2和電機(jī)I依次相連、攪拌裝置3的攪拌軸8下穿入釜體5內(nèi)；攪拌軸8上設(shè)置三層攪拌器(分別為9、10、11 )，攪拌器可為折葉槳式攪拌器或圓盤式渦輪攪拌器。如圖1所示，出料管7經(jīng)釜體5上部出料管口 7a伸出，釜體5內(nèi)出料管7呈蛇形沿釜體5內(nèi)腔向下延伸至釜體5內(nèi)的下側(cè)處；如圖7、圖8所示出料管下部開有數(shù)個(gè)小孔，開孔總截面積大于出料管截面積，開孔直徑小于螺栓、螺母直徑，以防止螺栓、螺母脫落后進(jìn)入出料管。如圖2、圖3所示，釜體內(nèi)的換熱裝置由蒸汽進(jìn)口管12、上環(huán)管13、下環(huán)管16、直排管15和出口管17組成，進(jìn)口管12向上伸出于釜體5上部，進(jìn)口管12向下與上環(huán)管13連接通，上環(huán)管13向下連接數(shù)組直排管15，直排管15下部連接下環(huán)管16，下環(huán)管16向下設(shè)有出口管17伸出于釜體5底部；上、下環(huán)管的半環(huán)管之間用法蘭18相連接；[0037]如圖4、圖5所示，每組直排管15由兩列直管24和25組成，每列的數(shù)量可以根據(jù)換熱面積及人孔大小確定，直管24 (25)分別與管箱23相連，再用法蘭18分別與上環(huán)管
13、下環(huán)管16連接；如圖1、圖2所示，上、下環(huán)管和直排管15分別用角鋼14固定于釜體5內(nèi)側(cè)，上環(huán)管13、下環(huán)管16和直排管15拆裝時(shí)可以從人孔4進(jìn)出；如圖6所示，換熱裝置進(jìn)口管12、出口管17與釜體5的連接采用填料密封形式，填料箱19與釜體5焊接，用填料20密封接管與填料箱19的間隙，再用填料壓蓋21壓緊填料20，填料箱19與填料壓蓋21用螺栓螺母組22相連接。釜體5采用雙層復(fù)合板結(jié)構(gòu)，復(fù)合板的內(nèi)層為不銹鋼(如316L)、外層為碳鋼材料(如Q345R)，攪拌軸8及攪拌器9、10、11為316L材料，換熱裝置材質(zhì)為TA2。以上所述的僅是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出顯而易見的若干變換或替代以及改型，這些也應(yīng)視為屬于本實(shí)用新型發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜，包括釜體，釜體上部設(shè)有加料口、出料口、安全泄放裝置及儀表控制裝置，釜體下部設(shè)置裙座支撐整個(gè)釜體；攪拌裝置設(shè)在釜體的上端且兩者密封配合，電機(jī)、減速機(jī)與攪拌裝置依次相連，攪拌軸下穿入釜體內(nèi)，攪拌軸上固定有2 3層攪拌器；出料管順著釜體內(nèi)壁一直延伸到釜體下部中心處；釜體內(nèi)設(shè)置有換熱裝置；其特征在于: 所述釜體是用兩個(gè)整體半球形封頭焊接而成，球形釜體容積為20 35m3，公稱直徑為3.4 4.0m ; 所述換熱裝置由上、下環(huán)管、中間直排管、進(jìn)口管和出口管組成，采用法蘭將直排管和上、下環(huán)管相連接，上環(huán)管設(shè)有進(jìn)口管向上伸出于釜體上部，下環(huán)管設(shè)有出口管向下伸出于釜體底部；進(jìn)口管、出口管分別穿過填料箱伸出至釜體外部，填料箱與釜體焊接，用填料密封進(jìn)口管、出口管與填料箱的間隙，再用填料壓蓋壓緊填料，填料箱與填料壓蓋用螺栓、螺母相連接； 所述出料管在尾端下部開孔，開孔直徑小于螺栓、螺母直徑，開孔總截面積大于出料管截面積； 所述攪拌軸上安裝的攪拌器，其槳葉直徑與筒體內(nèi)徑之比為0.38 0.50，槳葉與攪拌軸連接的穿心螺栓采用細(xì)牙鈦螺栓，并使用雙螺母緊固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜，其特征在于:所述釜體材質(zhì)選用爆炸雙層復(fù)合板材料，內(nèi)層選用不銹鋼，外層選用碳鋼，內(nèi)層材料厚度3 4mm，外層材料厚度48 58mm ;釜內(nèi)攪拌軸及攪拌器材質(zhì)為不銹鋼，換熱裝置材質(zhì)為鈦材。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大型氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜，釜體是用兩個(gè)半球形焊接而成，釜體上部設(shè)有加料口、出料口、安全泄放裝置及儀表控制裝置，釜體下部設(shè)置裙座支撐；攪拌裝置設(shè)在釜體的上端且兩者密封配合，電機(jī)、減速機(jī)與攪拌裝置依次相連，攪拌軸下穿入釜體內(nèi)，攪拌軸上固定有攪拌器；出料管順著釜體內(nèi)壁延伸到釜體下部中心處；釜體內(nèi)設(shè)置有換熱裝置；釜體材質(zhì)選用爆炸雙層復(fù)合板材料，內(nèi)層選用不銹鋼，外層選用碳鋼；釜內(nèi)攪拌軸及攪拌器材質(zhì)為不銹鋼，換熱裝置材質(zhì)為鈦材。采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)了隨著反應(yīng)釜體積的增大，氨化高壓球形攪拌反應(yīng)釜的節(jié)能降耗、傳熱能力、均質(zhì)能力、防腐性能以及產(chǎn)品質(zhì)量均能得到保證。
文檔編號(hào)B01J3/04GK203018051SQ20122074140
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者李德昌, 潘穎, 陳明峰 申請(qǐng)人:安徽八一化工股份有限公司