专利名称：内冷管装置及采用该装置的单螺带搅拌器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及搅拌器，具体涉及一种用于聚丙烯反应釜搅拌器的内冷管装置及采用该装置的单螺带搅拌器。
背景技术：
搅拌器的工作原理及设计涉及流体力学，化学反应(放热)，传热，固体(粉体)混合及部分固液混合等过程。而聚丙烯反应釜搅拌器与许多其它搅拌器不同之处是通过搅拌器的运行使得搅拌介质在液相、液固相共存及固相(粉体)三种相态下都能获得适宜的流动场和能量，从而实现接近“均质”、“均温”。还有由于是放热反应，所以反应运行过程中，必须设计出有效并且节能的内冷管换热系统，使反应平衡得以最大可能地向正方向进行，以提高产品收率。搅拌器的构型及几个重要尺寸参数通常情况下搅拌器的构型由被搅拌介质的物性及流动场决定。C3H6被液化状态下表观黏度较高，据资料推导大约在μ =50I^*S 80Pa · S之间，其液相状态下的搅拌被称之为中高黏度流体搅拌，常在层流域操作。此时选用螺带式搅拌较好。又当PP形成后，考虑到固相(粉体)的循环翻动相适应，选用螺旋升角较小的螺带式搅拌器是适宜的。
实用新型内容本实用新型的目的在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种内冷管装置及采用该装置的单螺带搅拌器。提供一种内冷管装置，包括6组彼此相连接的U型换热管，其中3组是长U型管，另3组是US型复合管和UC型复合管；所述长U型管包括套装在进水钢管中的进水端组件，套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，进水钢管和出水钢管的另一端接有连接弯管；所述复合型US型复合管包括一套装在进水钢管中的进水端组件，一套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，所述进水组件的另一端接有进水连接弯管，所述出水组件的另一端通过一弯头、一直管、一 U形弯头和一连接弯头相连接；所述UC型管包括一装在进水钢管中的短进水组件，一装在出水钢管中的长出水组件，两个钢管的一端通过一 U形弯头相连接，所述进水钢管的另一端连接有进水弯头，所述出水钢管的另一端通过一弯头连接有一出水连接弯管。提供一种采用上述内冷管装置的单螺带搅拌器，搅拌器中装有6组彼此相连接的U型换热管，其中3组是长U型管，另3组是US型复合管和UC型复合管，所述长U型管包括套装在进水钢管中的进水端组件，套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，进水钢管和出水钢管的另一端接有连接弯管；[0010]所述复合型US型复合管包括一套装在进水钢管中的进水端组件，一套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，所述进水组件的另一端接有进水连接弯管，所述出水组件的另一端通过一弯头、一直管、一 U形弯头和一连接弯头相连接，所述UC型管包括一短进水组件，一长出水组件，两个组件的一端通过一 U 形弯头相连接，所述短进水组件的另一端连接有进水弯头，所述长出水组件的另一端通过一弯头连接有一出水连接弯管；本实用新型具有如下优点内冷管装置用φ 133 X 40Crl8Ni9不锈钢无缝管，在釜内承受最大工作压力3. 6Mpa 的外压(其管内承受< 0. 4Mpa的水压)。设置的Φ133/Φ89管组及其间隙内的螺旋导流板使冷却循环水的运行处于以下两种运动状态。其一，是螺旋蛇行状态，在螺旋蛇行中，压力能的一部分转换为离心运动的动能， 在离心力的驱使下，水紧贴Φ133管的内壁作螺旋蛇行，绝大部份流量的水可以直接与管外物料近壁传热，从而提高了传热系数。其二，冷却水进入U型Φ133/Φ 89管组后，由于流通面积增大，及Φ 89管堵的阻挡，使原层流状态被打破转而成为湍流或过渡流。1、原6组指形管换热改为6组U型管换热(3组长U型管，3组短S/C型管)，旧式釜的内冷管为Φ108内插式指形管，换热方式为全层流式，换热膜系数小，实际能利用的水的体积流量小，对反应釜的取热能力差。改为6组U型管内冷管后，管外径增大至Φ 133，换热管长度也增长，所以换热面积增加很多，经测算换热面积增加50%，原、=5m2jA2 = 7. 5m2。实践证明，聚合釜内采用6组长内冷管的。为兼顾足够的换热面积，同时又不影响搅拌效能的发挥，采用3组长U型+3组短S/C型管间隔设置的方案。(片面追求加大换热面积，于搅拌无益。)2、层流换热改为湍流换热新的U型管采用Φ 133X6不锈钢管，内插Φ 89X4碳钢管，两管间的夹层内设置间距为90mm的螺旋导流板。由于螺旋导流板的作用，使得冷却水的压力能的一部分转化为离心运动的动能，在惯性离心力的驱动下，水紧贴Φ 133不锈管的内壁作加速螺旋蛇行，使得绝大部分流量的水可以直接与管外物料作近壁湍流传热，从而大幅度提高总传热系数。 湍流是一种不规则的随机流动运动状态，流体中的各种物理参数均随时间与空间座标紊乱变化，导致在全部湍流物中产生全域的剪切流；而剪切流必然伴随着产生漩涡，正是漩涡产生了快速紊乱的对流运动，加速了冷却水内部宏观到微观的对流与扩散，大大提高了水的混合速率，从而整体上提高了换热系数。3、主要换热管由碳钢改为不锈钢改为抛光加工的不锈钢内冷管后，内壁生锈结垢，外壁粘料挂壁的情况大为改善， 从而在较长的时段内，比如3年内始终可以保持较高的取热能力；同时减小搅拌设备中通常所指的“反应器内件表面摩耗系数”，更加有利于提高釜的循环翻动效率和反应速率。4、气相空间内增加一部分换热如前述，6组指形管改为6组U型管，其中3组长U型管，3组短S/C型管。而在3
4组短S/C型管的出水口以上部分，各增加一个U型Φ 133回弯，使得釜内气相空间内得到部分取热。气相空间内增添了取热以后，可以改善整个釜内上下温度的动态差，并使得压力曲线更加易于趋向一致，更加平直，即改善了釜的可操作性，从而间接提高釜的收率效能。5、减少釜的内冷管与釜壁连接固定的管座旧式釜内冷管与釜壁连接固定的管座，数量过多且外形过大，也在部分程度上阻碍了搅拌效能，使得整台釜的循环翻动系数降低。根据力学性能计算，旧式釜的内冷管支座可以减少1半以上。还可减少一部分管座；具体的减少数量及新安排的管座布置，可以根据3个长U型管及3个短S/C型管的具体布置来确定。
图1是本实用新型U型换热管主视图；图2是图1的侧视图；图3是本实用新型US型换热管主视图；图4是图3的侧视图；图5是本实用新型UC型换热管主视图；图6是图5的侧视图。
具体实施方式
参照图1、图2所示，提供一种长U型换热管，设有套装在进水钢管5中的进水端组件2，套装在出水钢管4中的出水端组件3，进水钢管5和出水钢管4的一端通过一 U形弯头1相连接，进水钢管和出水钢管的另一端通过封头6接有连接弯管7、8 ；参照3、图4所示，设计一种复合型US型复合管，包括一套装在进水钢管5中的进水端组件2，一套装在出水钢管4中的出水端组件3，进水钢管5和出水钢管5的一端通过一 U形弯头1相连接，所述进水组件2的另一端通过封头6接有进水连接弯管7，所述出水组件3的另一端通过一弯头8、一直管9、一 U形弯头10和一连接弯头11相连接；参照5、图6所示，UC型管包括一安装在进水钢管5短进水组件2，一安装在出水钢管4长出水组件3，两个钢管4、5的一端通过一 U形弯头1相连接，所述进水钢管5的另一端通过封头6连接有进水弯头7，所述出水钢管4的另一端通过一弯头连接有一出水连接弯管8。提供一种采用上述内冷管装置的单螺带搅拌器，搅拌器中装有6组彼此相连接的 U型换热管，其中3组是长U型换热管，另3组是US型复合换热管和UC型复合换热管，所述长U型换热管包括套装在进水钢管中的进水端组件，套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，进水钢管和出水钢管的另一端接有连接弯管。所述复合型US型复合管包括一套装在进水钢管中的进水端组件，一套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，所述进水组件的另一端接有进水连接弯管，所述出水组件的另一端通过一弯头、一直管、一 U形弯头和一连接弯头相连接，所述UC型管包括一短进水组件，一长出水组件，两个组件的一端通过一 U形弯头相连接，所述短进水组件的另一端连接有进水弯头，所述长出水组件的另一端通过一弯头连接有一出水连接弯管。
权利要求1.一种内冷管装置，其特征在于，包括6组彼此相连接的U型换热管，其中3组是长U型管，另3组是US型复合管和UC型复合管；所述长U型管包括套装在进水钢管中的进水端组件，套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，进水钢管和出水钢管的另一端接有连接弯管；所述复合型US型复合管包括一套装在进水钢管中的进水端组件，一套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，所述进水组件的另一端接有进水连接弯管，所述出水组件的另一端通过一弯头、一直管、一 U形弯头和一连接弯头相连接；所述UC型管包括一装在进水钢管中的短进水组件，一装在出水钢管中的长出水组件，两个钢管的一端通过一 U形弯头相连接，所述进水钢管的另一端连接有进水弯头，所述出水钢管的另一端通过一弯头连接有一出水连接弯管。
2.一种采用如权利要求1所述内冷管装置的单螺带搅拌器，其特征在于，搅拌器中装有6组彼此相连接的U型换热管，其中3组是长U型管，另3组是US型复合管和UC型复合管，所述长U型管包括套装在进水钢管中的进水端组件，套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，进水钢管和出水钢管的另一端接有连接弯管；所述复合型US型复合管包括一套装在进水钢管中的进水端组件，一套装在出水钢管中的出水端组件，进水钢管和出水钢管的一端通过一 U形弯头相连接，所述进水组件的另一端接有进水连接弯管，所述出水组件的另一端通过一弯头、一直管、一 U形弯头和一连接弯头相连接，所述UC型管包括一短进水组件，一长出水组件，两个组件的一端通过一 U形弯头相连接，所述短进水组件的另一端连接有进水弯头，所述长出水组件的另一端通过一弯头连接有一出水连接弯管。
专利摘要本实用新型公开了一种内冷管装置及单螺带搅拌器，包括6组彼此相连接的U型换热管，其中3组是长U型管，另3组是US型复合管和UC型复合管；在聚合釜内采用6组内冷管装置，为兼顾足够的换热面积，同时又不影响搅拌效能的发挥，采用3组长U型+3组短S/C型管间隔设置；加速了冷却水内部宏观到微观的对流与扩散，大大提高了水的混合速率，从而整体上提高了换热系数。
文档编号F28F1/00GK202171411SQ20102061982
公开日2012年3月21日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者李建玉 申请人:李建玉