共聚反应器的制造技术

肖羽孙帅

（大连日立机械设备有限公司）

共聚反应器的制造技术

肖羽*孙帅

（大连日立机械设备有限公司）

介绍了聚丙烯装置中的重要设备共聚反应器及其制造技术，着重阐述了分布板和封头等部件的制造工艺以及搅拌器、刮刀的整体安装工艺。

压力容器 反应器 分布板 搅拌器 安装 制造 封头

0 引言

2008年大连日立机械设备有限公司承制了某石油化工公司乙烯工程聚丙烯装置中的一台共聚反应器。该聚丙烯装置采用中国石化自有技术。我公司所承制的这台设备是按照GB 150—1998[1]和共聚反应器技术条件[2]进行设计、制造和检验的带搅拌器的反应器。该设备结构复杂，制造难度较大，除完成设备制造外，还负责搅拌器、刮刀的整体安装。该设备是首次在国内制造。本文介绍了聚丙烯装置中的重要设备共聚反应器及其制造技术，着重阐述了分布板和封头等部件的制造工艺以及搅拌器、刮刀的整体安装工艺。

1 共聚反应器简介

共聚反应器的基本设计参数见表1，其结构如图1所示。

2 制造要点分析

2.1 部件成形

2.1.1 封头成形

该设备的封头为球形封头，直径3400 mm，材料06Cr19Ni10（S30408）。通常，这种规格的封头采用整体热冲压方式成形，封头成形后进行固溶热处理。但由于该设备在上封头处设有刮刀，且要求上封头内壁与刮刀的间隙为1～7 mm，对封头成形精度要求较高，采用以往的工艺难以控制。因此实际采用了先分瓣旋压，拼焊后再校形的方法。即封头分成三瓣下料（见图2），先冷旋压成形，成形后进行封头的组焊，然后再做鼓翻边，并保证公差小于7 mm。由于上封头设有大开孔，封头的校形难度较大，经过多次反复修形后，才达到了要求。

表1 共聚反应器基本设计参数

图1 共聚反应器结构

图2 封头分瓣冷旋成形

2.1.2 分布板成形

该设备的分布板位于下封头内部，与封头成锥形布置，且要求出气孔均布（见图3）。分布板分为内外两层，用螺栓按分布顺序依次进行连接，外层分布板共有8个支承板支撑。分布板整体为锥弧形，其中一侧设有8个同尺寸的出气口槽，另一侧则为由不同角度倾斜压制的连接台。分布板形状复杂，成形困难。其制造工序如下。

图3 分布板结构

（1）胎具制作。由于内外层的分布板尺寸不同，一次压制成形胎具成本较高，且不能满足装配要求，因此分别按内外层的分布板尺寸制作了4套压形胎具。

（2）压制。由于一次压形难以实现，因此采用了三次压形的方法进行分布板的压制。首先进行锥弧形的压制。压制完成后利用压形胎具压制出气口槽，最后再利用另一套胎具压制另一侧的连接台。

（3）整体装配。成形后的分布板如图4所示。尺寸经检验合格后方可进行整体装配。首先装配外层分布板，装配时应按照分布板的奇偶数顺序依次用螺栓进行连接，每片分布板的出气口槽侧都要与紧邻的分布板的连接台侧进行连接，连接台在下，出气口槽在上。其次按同样顺序装配内层分布板。

图4 成形后的分布板

2.2 电化学抛光

根据图纸的要求，对下封头接管与介质接触的表面应进行电化学抛光，抛光要求是63RMS。电化学抛光也称电解抛光，是以抛光工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面光亮度增大的效果。电化学抛光有以下优点：①被抛光工件内外色泽一致，光泽持久，用机械抛光无法抛到的凹处也可整平；②生产效率高，成本低廉；③增加被抛光工件表面抗腐蚀性。

2.3 搅拌器、刮刀的整体安装

搅拌器和刮刀的整体安装如图5所示。

图5 搅拌器、刮刀的安装和调试

2.3.1 上部轴及刮刀安装

卧式安装与上封头连接的电机连接轴部件。筒体内部设置支撑工装，安装电机连接轴和上部轴。用吊杠送入上部轴，在吊车起吊状态下用螺栓将支撑工装以及搅拌器产品中间支撑连接在一起。调整中心轴的高度，以电机连接轴为基准调整上部轴高度位置；组对点焊三个搅拌轴中间支撑。最后，安装上封头内部刮刀以及支撑工装相邻位置的刮刀，刮刀与筒体壁间隙为1～7 mm。手工试盘车。

2.3.2 中部轴及刮刀安装

焊接搅拌器中间支撑；分别将工装支撑位置处的刮刀安装上，旋转约120°，调整间隙，保证刮刀可旋转并使之具有最小间隙值（在刮刀延长段上标记好刮刀可旋转时的最小间隙位置线）；之后拆除工装支撑处的刮刀，按照上述方法试旋转到其他两个120°位置，并按照上述方法做好标记。

2.3.3 下部轴及刮刀安装

利用支撑以及吊杠卧式安装下部轴，并安装其余刮刀，方法同上；调整分布板间隙，点焊轴下部三个支撑角；然后将没有放置支撑位置的刮刀进行360°试旋转；焊接轴下部三个支撑角以及中间支撑；再将支撑放置的位置安装上刮刀。

2.3.4 搅拌器整体立式调试

对内部所有刮刀分三次进行试旋转；之后选择上述刮刀三条位置线中靠近中心轴的一条位置线作为支撑位置处刮刀的最终安装位置。将上部电机连接轴部件从筒体中拆下，单独装箱发货。

2.3.5 验收准则

容器内壁到搅拌器刮刀的间隙在1～7 mm，不得出现刮碰现象；需保证刮刀与分布板间隙为3 mm，刮刀与变径管内壁间隙为10 mm；同时还需保证三个轴的同轴度小于1 mm。

2.4 设备整体水压试验

该设备采用卧式状态进行水压试验，试验时水温不得低于5℃，水中氯离子含量不得超过25× 10-6。在进行设备水压时，应注意筒体内部的分布板、刮刀以及下封头内部接管上的密封圈，必须在水压试验完毕、设备内部清理干净后再进行安装。设备整体水压试验结束后，应排水并进行内部干燥，设备内部需用干燥空气吹扫干净。设备制造完毕，外表面碳钢部件应喷砂防锈，涂漆前钢材表面除锈等级应符合GB 8923中Sa2.5级的要求。所有加工表面都涂上黏稠性防水油脂。所有开口应用防水材料密封。包装完成后进行设备发运。

3 结语

共聚反应器为石油化工大型的搅拌式反应器，经过国内产学研机构的联合攻关，在吸收引进技术的基础上进行了集成创新，目前已经可以进行自主设计和制造[3]。共聚反应器的制造成功，积累了国内制造该类设备的经验，提高了国内大型化工设备的制造水平。

[1]GB 150—1998钢制压力容器[S].

[2]中国石化工程建设有限公司.共聚反应器技术条件[S].2008.

[3]冯连芳.搅拌设备设计的发展与建议[J].化工设备与管道，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，工程师。大连市，116032。