共聚反應器的制造技術

肖羽孫帥

（大連日立機械設備有限公司）

共聚反應器的制造技術

肖羽*孫帥

（大連日立機械設備有限公司）

介紹了聚丙烯裝置中的重要設備共聚反應器及其制造技術，著重闡述了分布板和封頭等部件的制造工藝以及攪拌器、刮刀的整體安裝工藝。

壓力容器 反應器 分布板 攪拌器 安裝 制造 封頭

0 引言

2008年大連日立機械設備有限公司承制了某石油化工公司乙烯工程聚丙烯裝置中的一臺共聚反應器。該聚丙烯裝置采用中國石化自有技術。我公司所承制的這臺設備是按照GB 150—1998[1]和共聚反應器技術條件[2]進行設計、制造和檢驗的帶攪拌器的反應器。該設備結構復雜，制造難度較大，除完成設備制造外，還負責攪拌器、刮刀的整體安裝。該設備是首次在國內制造。本文介紹了聚丙烯裝置中的重要設備共聚反應器及其制造技術，著重闡述了分布板和封頭等部件的制造工藝以及攪拌器、刮刀的整體安裝工藝。

1 共聚反應器簡介

共聚反應器的基本設計參數見表1，其結構如圖1所示。

2 制造要點分析

2.1 部件成形

2.1.1 封頭成形

該設備的封頭為球形封頭，直徑3400 mm，材料06Cr19Ni10（S30408）。通常，這種規格的封頭采用整體熱沖壓方式成形，封頭成形后進行固溶熱處理。但由于該設備在上封頭處設有刮刀，且要求上封頭內壁與刮刀的間隙為1～7 mm，對封頭成形精度要求較高，采用以往的工藝難以控制。因此實際采用了先分瓣旋壓，拼焊后再校形的方法。即封頭分成三瓣下料（見圖2），先冷旋壓成形，成形后進行封頭的組焊，然后再做鼓翻邊，并保證公差小于7 mm。由于上封頭設有大開孔，封頭的校形難度較大，經過多次反復修形后，才達到了要求。

表1 共聚反應器基本設計參數

圖1 共聚反應器結構

圖2 封頭分瓣冷旋成形

2.1.2 分布板成形

該設備的分布板位于下封頭內部，與封頭成錐形布置，且要求出氣孔均布（見圖3）。分布板分為內外兩層，用螺栓按分布順序依次進行連接，外層分布板共有8個支承板支撐。分布板整體為錐弧形，其中一側設有8個同尺寸的出氣口槽，另一側則為由不同角度傾斜壓制的連接臺。分布板形狀復雜，成形困難。其制造工序如下。

圖3 分布板結構

（1）胎具制作。由于內外層的分布板尺寸不同，一次壓制成形胎具成本較高，且不能滿足裝配要求，因此分別按內外層的分布板尺寸制作了4套壓形胎具。

（2）壓制。由于一次壓形難以實現，因此采用了三次壓形的方法進行分布板的壓制。首先進行錐弧形的壓制。壓制完成后利用壓形胎具壓制出氣口槽，最后再利用另一套胎具壓制另一側的連接臺。

（3）整體裝配。成形后的分布板如圖4所示。尺寸經檢驗合格后方可進行整體裝配。首先裝配外層分布板，裝配時應按照分布板的奇偶數順序依次用螺栓進行連接，每片分布板的出氣口槽側都要與緊鄰的分布板的連接臺側進行連接，連接臺在下，出氣口槽在上。其次按同樣順序裝配內層分布板。

圖4 成形后的分布板

2.2 電化學拋光

根據圖紙的要求，對下封頭接管與介質接觸的表面應進行電化學拋光，拋光要求是63RMS。電化學拋光也稱電解拋光，是以拋光工件為陽極，不溶性金屬為陰極，兩極同時浸入到電解槽中，通以直流電而產生有選擇性的陽極溶解，從而達到工件表面光亮度增大的效果。電化學拋光有以下優點：①被拋光工件內外色澤一致，光澤持久，用機械拋光無法拋到的凹處也可整平；②生產效率高，成本低廉；③增加被拋光工件表面抗腐蝕性。

2.3 攪拌器、刮刀的整體安裝

攪拌器和刮刀的整體安裝如圖5所示。

圖5 攪拌器、刮刀的安裝和調試

2.3.1 上部軸及刮刀安裝

臥式安裝與上封頭連接的電機連接軸部件。筒體內部設置支撐工裝，安裝電機連接軸和上部軸。用吊杠送入上部軸，在吊車起吊狀態下用螺栓將支撐工裝以及攪拌器產品中間支撐連接在一起。調整中心軸的高度，以電機連接軸為基準調整上部軸高度位置；組對點焊三個攪拌軸中間支撐。最后，安裝上封頭內部刮刀以及支撐工裝相鄰位置的刮刀，刮刀與筒體壁間隙為1～7 mm。手工試盤車。

2.3.2 中部軸及刮刀安裝

焊接攪拌器中間支撐；分別將工裝支撐位置處的刮刀安裝上，旋轉約120°，調整間隙，保證刮刀可旋轉并使之具有最小間隙值（在刮刀延長段上標記好刮刀可旋轉時的最小間隙位置線）；之后拆除工裝支撐處的刮刀，按照上述方法試旋轉到其他兩個120°位置，并按照上述方法做好標記。

2.3.3 下部軸及刮刀安裝

利用支撐以及吊杠臥式安裝下部軸，并安裝其余刮刀，方法同上；調整分布板間隙，點焊軸下部三個支撐角；然后將沒有放置支撐位置的刮刀進行360°試旋轉；焊接軸下部三個支撐角以及中間支撐；再將支撐放置的位置安裝上刮刀。

2.3.4 攪拌器整體立式調試

對內部所有刮刀分三次進行試旋轉；之后選擇上述刮刀三條位置線中靠近中心軸的一條位置線作為支撐位置處刮刀的最終安裝位置。將上部電機連接軸部件從筒體中拆下，單獨裝箱發貨。

2.3.5 驗收準則

容器內壁到攪拌器刮刀的間隙在1～7 mm，不得出現刮碰現象；需保證刮刀與分布板間隙為3 mm，刮刀與變徑管內壁間隙為10 mm；同時還需保證三個軸的同軸度小于1 mm。

2.4 設備整體水壓試驗

該設備采用臥式狀態進行水壓試驗，試驗時水溫不得低于5℃，水中氯離子含量不得超過25× 10-6。在進行設備水壓時，應注意筒體內部的分布板、刮刀以及下封頭內部接管上的密封圈，必須在水壓試驗完畢、設備內部清理干凈后再進行安裝。設備整體水壓試驗結束后，應排水并進行內部干燥，設備內部需用干燥空氣吹掃干凈。設備制造完畢，外表面碳鋼部件應噴砂防銹，涂漆前鋼材表面除銹等級應符合GB 8923中Sa2.5級的要求。所有加工表面都涂上黏稠性防水油脂。所有開口應用防水材料密封。包裝完成后進行設備發運。

3 結語

共聚反應器為石油化工大型的攪拌式反應器，經過國內產學研機構的聯合攻關，在吸收引進技術的基礎上進行了集成創新，目前已經可以進行自主設計和制造[3]。共聚反應器的制造成功，積累了國內制造該類設備的經驗，提高了國內大型化工設備的制造水平。

[1]GB 150—1998鋼制壓力容器[S].

[2]中國石化工程建設有限公司.共聚反應器技術條件[S].2008.

[3]馮連芳.攪拌設備設計的發展與建議[J].化工設備與管道，2010，47(5)：1-4.

Manufacturing Technology of Copolymerization Reactor

Xiao Yu Sun Shuai

Introduces the copolymerization reactor which is the important equipment in polypropylene plant and its manufacturing technology.Detailedly expounds the manufacturing technology of distribution plate,head and other parts.Besides,presents the integral installation process of agitator and scraper.

Pressure vessel;Reactor;Distribution plate;Agitator;Installation;Manufacturing;Head

TQ 052.5

2014-10-16)

*肖羽，女，1982年生，工程師。大連市，116032。