高壓撓性薄管板的計算

張賢福

(江蘇中圣高科技產業有限公司，江蘇南京 211112)

0 引言

乙烯、丙烯等不飽和烯烴是生產各種重要有機化工產品的原材料，目前以管式爐裂解技術最為成熟，其原理是讓石油系的烴類和蒸汽的混合物通過裂解爐管，在通過爐管這段很短的時間內，將混合物料加熱至高溫，一般為800～900℃左右，在高溫下，石油系烴類會發生裂解，生成乙烯、丙烯等不飽和烯烴。這些烯烴在高溫下極不穩定，容易發生二次反應，所以必須將其迅速冷卻，文中探討的薄管板式急冷換熱器就是用來快速冷卻這些裂解后的混合氣體(簡稱裂解氣)的。在該急冷換熱器中，裂解氣走管程，冷卻水走殼程，殼程壓力高達12 MPa。若按GB 151—1999進行計算，管板很厚，但管板又直接面對高溫裂解氣的沖刷，若厚度太厚，管板不能被殼程冷卻水充分冷卻，在高溫沖刷下，管頭會很快磨損失效，所以選擇了撓性薄管板結構。因撓性薄管板的管板較薄，殼程的冷卻水能夠對其進行快速冷卻，管板的實際工作溫度接近于殼程溫度，力學性能得以提高，設備使用周期能得到延長。除了上述優勢外，采用薄管板還有以下優點:

(1)管板與筒體采用折邊連接，該折邊產生一定的彈性變形，能部分補償殼體和換熱管的熱膨脹差，使換熱管和殼體的溫差應力減小，同時也減小了管板邊緣的應力集中;

(2)厚度減薄，節省了材料成本［1］。

文中對薄管板的計算方法進行了一些對比和探討。

1 計算方法的選擇

折邊撓性薄管板的一般結構見圖1。……