一种基于滚塑四氟工艺的钢衬f40反应釜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，包括反应釜筒体，其特征在于，反应釜筒体内设置有盘管组件，所述盘管组件包括若干长条的U型的盘管支撑夹架、螺旋环绕连接在盘管支撑夹架上的盘管；钢衬F40滚塑工艺的步骤，依次为：待衬件前置处理、制作工装夹具、安装到360°滚塑机、加温、加料、旋转塑化处理、降温固化成型、衬件冷却、卸除工装、制作钢衬管口等。本发明具有盘管支撑夹架，采用3组盘管支撑夹架均匀分布，通过螺栓（柱）均匀将内盘管螺旋错开支撑，提高内盘管整体刚度；本发明的控制装置按反应釜温差变化进行分频控制，对反应釜内温度及其梯度进行有效控制以提高反应釜物料混合均匀，增强物料反应效果。
【专利说明】
一种基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜
技术领域
[0001]本发明属于化工设备反应釜，具体涉及一种基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜。
【背景技术】
[0002]反应釜是一种重要的化工设备，广泛应用于石油、化工制药、食品制造和国防等工业生产中。现市场上，内盘管进出口的结构一般采用进出口接管与壳体进行焊接连接，但对于衬里设备来说，四氟焊接性能差，焊接部位存在严重缺陷，焊接强度差，容易脱层、开裂。对于质量较小的盘管，市场上经常采用进出管管头车螺纹，并在螺纹部位装设螺纹法兰，螺纹法兰夹持在两片法兰之间，通俗来说就是通过螺纹法兰连接盘管，挂在壳体管口上。该方法同样不适用于缠绕盘管，因为四氟螺纹强度依旧不够，因此，本单位技术人员自主设计了反应釜内盘管新型的支撑夹架结构。
[0003]氟塑料具有优良的耐腐蚀性和耐温性，但由于其价格比普通塑料昂贵，再加上塑料的强度比金属低，故一般将其制成衬里以利用其优良的性能，再用金属外壳来提高产品整体强度和降低成本。氟塑料材料当中，其中PTFE流动性最差，用常规塑料加工工艺加工最难，所以仅仅采用缠绕焊接组合法;PVDF，FEP流动性能稍好，可以采用粘结焊接组合法；PFA，ETFE流动性能最好，可以采用滚塑成型法、喷涂法。然后国内尚没有出现针对用于反应釜钢衬F40滚塑工艺，为了该技术问题，我公司开展了用于反应釜钢衬F40滚塑工艺研究。
【发明内容】
[0004]本发明主要针对现有反应釜内防腐性能差、盘管结构存在的缺陷，发明了一种基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，具有盘管支撑夹架，采用3组盘管支撑夹架均匀分布，通过螺栓(柱)均匀将内盘管螺旋错开支撑，提高内盘管整体刚度;氟塑料具有优良的耐腐蚀性和耐温性，但由于其价格比普通塑料昂贵，再加上塑料的强度比金属低，故一般将其制成衬里以利用其优良的性能，再用金属外壳来提高产品整体强度和降低成本。氟塑料材料当中，其中PTFE流动性最差，用常规塑料加工工艺加工最难，所以仅仅采用缠绕焊接组合法；PVDF，FEP流动性能稍好，可以采用粘结焊接组合法;PFA，ETFE流动性能最好，可以采用滚塑成型法、喷涂法。
[0005]本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的:一种钢衬F40反应釜，包括反应釜筒体，其特征在于，反应釜筒体内设置有盘管组件，所述盘管组件包括若干长条的U型的盘管支撑夹架、螺旋环绕连接在盘管支撑夹架上的盘管。
[0006]所述盘管支撑夹架呈竖直设置，由两块条形的侧板以及连接在两块侧板下端的弧形板连接构成，在两块侧板之间设置有若干横向的盘管支撑件。
[0007]所述盘管从盘管支撑夹架的两块侧板之间穿过，且盘管由盘管支撑件支撑;则通过螺栓(柱)将盘管螺旋均匀错开支撑，提高内盘管整体刚度。
[0008]作为优选，反应釜筒体内，设置有三个盘管支撑夹架，三个盘管支撑夹架沿着圆周均匀分布，相邻的两个盘管支撑夹架与反应釜筒体中心三者所形成的角度为120度。
[0009]作为优选，所述若干盘管支撑件从上至下均匀排布于盘管支撑夹架的两块侧板之间。
[0010]作为优选，所述盘管支撑件由螺栓、螺母连接构成，其中，螺栓横向贯穿盘管支撑夹架的两块侧板，螺母连接在螺栓的两端。
[0011]作为优选，所述盘管的一端为进口端，进口端连接进口接管，进口接管的上部穿过反应釜筒体，连接至反应釜筒体上方的上封头套管，且进口接管与上封头套管之间设置有填料封闭结构;通过在套管内增设填料密封，实现盘管与反应釜筒体连接部位的密封。
[0012]作为优选，盘管的另一端为出口端，出口端连接一竖直向上延伸的上升管，上升管的上端连接出口接管，出口接管的上部穿过反应釜筒体，连接至反应釜筒体上方的上封头套管，且进口接管与上封头套管之间设置有填料封闭结构;通过在套管内增设填料密封，实现盘管与反应釜筒体连接部位的密封。
[0013]作为优选，钢衬F40滚塑工艺的步骤，依次为:
待衬件前置处理，包括外壳钢衬F40前置处理、多孔板前置处理；
制作工装夹具；
将前置处理后的待衬件通过工装夹具安装到360°滚塑机，并且，同心度为± 1mm; 加温至300 °C?330 °C，恒温120分钟；
加料，按设计厚度需要，计算F40投料重量；
旋转塑化处理，恒温60分钟；
降温固化成型，降温至室温；
衬件冷却，冷却至室温；
卸除工装；
管口制作；
外观检查，表面无脱层、无裂纹、无气泡、无影响质量的杂质；
厚度检测，多孔板的厚度精度为3.5±0.1mm;
电火花检测，用20Kv，以100/s的速度均勾扫描衬层表面，无击穿漏电现象；
钢衬上下部分组装；
进行压力试验、气密性实验；
钢衬管口安装盲板保护；
钢衬表面处理，包括除锈和除粉；
为钢衬喷防锈漆2道，面漆I道；
整体设备检验合格；
衬件后置处理。
[0014]作为优选，所述外壳钢衬F40前置处理工艺包括:外壳制作—打磨清渣处理—外观检测—探伤检测—压力试验—内外表面喷砂处理—待衬表面处理后检测，并达到Sa2级标准—清除粉尘—清洁待衬表面，用白棉布擦拭至没有黑点；
所述多孔板钢衬F40前置处理工艺包括:多孔板下料—多孔板成型—多孔板双面喷砂处理，并达到Sa2级标准—清除粉尘—清洁待衬表面，用白棉布擦拭至没有污点—多孔板焊接，采用氩弧焊，间隔100_X 10mm—个焊点4表面再次清洁；
其中，多孔板采用三角形锥孔分布，大头朝外，通过悬空焊接，使金属网和金属内壁间隙大于2mm。
[0015]作为优选，所述衬件后置处理包括:管口制作—厚度检测—电火花检测—部件组装—压力试验—管口加盲板保护—表面处理—多道功能漆喷漆处理—整体检验；
其中，多孔板采用三角形锥孔分布，大头朝外，通过悬空焊接，使金属网和金属内壁间隙大于2mm。
[0016]作为优选，还包括反应釜控制装置，该反应釜控制装置包括主控制器，与主控制器相连的电源电路、过零检测电路、数字温度计、LED显示器、键盘及接口、第一可控硅驱动器、第二可控硅驱动器、D/A转换器;其中，D/A转换器连接电压放大及V/I转换器，电压放大及V/I转换器连接电动执行器，电动执行器连接流量阀；第一可控硅驱动器连接第一双向可控硅电路，第一双向可控硅电路与搅拌电动机连通;第二可控硅驱动器连接第二双向可控硅电路，第二双向可控硅电路与搅拌桨滑块油缸阀连通。
[0017]综上所述，本发明与现有技术相比具有如下优点:
本发明基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，通过反应釜钢衬F40滚塑工艺的研发，大幅度提高了设备防腐性能，能抗各种浓度的酸、碱、盐、强氧化剂、有机化合物及其它所有强腐蚀性化学介质，主要用于替代了现有腐蚀严重的贵金属(哈氏合金、蒙乃尔合金等)反应釜设备，大大降低了设备的投资;通过基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜衬里及传热装置结构设计，极大提高衬里设备的传热效率，减轻了衬里设备传热效率低下的缺点，提高耐高温及耐负压的效果。
[0018]本发明具有盘管支撑夹架，盘管支撑夹架为新颖的长条U型，采用3组盘管支撑夹架均匀分布，通过螺栓均匀将内盘管螺旋错开支撑，提高内盘管整体刚度;本发明的夹架采用四氟材料，螺柱米用纯四氟材料，耐热、耐腐;本发明的盘管，其进口接管、出口接管与上封头的套管连接，通过在套管内增设填料密封，实现盘管与反应釜筒体连接部位的密封。
[0019]本发明的控制装置按反应釜温差变化进行分频控制，采用不完全微分PID控制算法和基于规则修改的自适应模糊控制相结合的控制方法，控制器采用PLC处理器，通过Prof ibus总线，控制执行器对反应Il内温度及其梯度进行有效控制以提高反应爸物料混合均匀，增强物料反应效果。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A部分的放大图；
图3是本发明控制装置的结构框图。
[0021]图中标号为:1、反应釜筒体;2、盘管支撑夹架;21、侧板;22、弧形板;23、盘管支撑件;3、盘管;31、进口接管;32、填料密封结构;33、上升管;34、出口接管。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0023]实施例1:
如图1、2所示，一种钢衬F40反应釜，包括反应釜筒体I，反应釜筒体I内设置有盘管组件，所述盘管组件包括三个长条的U型的盘管支撑夹架2、螺旋环绕连接在盘管支撑夹架上的盘管3。
[0024]所述盘管支撑夹架呈竖直设置，由两块条形的侧板21以及连接在两块侧板21下端的弧形板22连接构成，弧形板的下端通过焊接固定于反应釜筒体I，在两块侧板之间设置有十多个均匀间隔排布的横向的盘管支撑件23;每一盘管支撑件23由一螺栓、两螺母连接构成，其中，螺栓横向贯穿盘管支撑夹架的两块侧板21，两螺母则连接在螺栓的两端。
[0025]反应釜筒体I内，三个盘管支撑夹架2沿着圆周均匀分布，相邻的两个盘管支撑夹架2与反应釜筒体I中心三者所形成的角度为120度。
[0026]所述螺旋的盘管3从盘管支撑夹架2的两块侧板21之间穿过，盘管3置于盘管支撑件23之上、由盘管支撑件23支撑。
[0027]所述盘管3的一端为进口端，进口端连接进口接管31，进口接管31的上部穿过反应釜筒体I，连接至反应釜筒体I上方的上封头套管，且进口接管31与上封头套管之间设置有填料封闭结构32;盘管的另一端为出口端，出口端连接一竖直向上延伸的上升管33，上升管33的上端连接出口接管34，出口接管34的上部穿过反应釜筒体，连接至反应釜筒体上方的上封头套管，且进口接管与上封头套管之间设置有填料封闭结构32。
[0028]本发明还包括反应釜控制装置，如图2所示，该反应釜控制装置包括主控制器，与主控制器相连的电源电路、过零检测电路、数字温度计、LED显示器、键盘及接口、第一可控硅驱动器、第二可控硅驱动器、D/A转换器;其中，D/A转换器连接电压放大及V/I转换器，电压放大及V/I转换器连接电动执行器，电动执行器连接流量阀；第一可控硅驱动器连接第一双向可控硅电路，第一双向可控硅电路与搅拌电动机连通;第二可控硅驱动器连接第二双向可控硅电路，第二双向可控硅电路与搅拌桨滑块油缸阀连通。
[0029]本发明的控制系统采用了模块化的软件设计思想，系统主要包括主程序、PID控制算法子程序、模糊控制算法子程序、过零检测中断服务子程序、温度采集子程序和定时器中断服务子程序等模块。系统上电后，通过过零中断间接控制系统定时，使反应釜温度的采集、控制量计算和输出工作由EM231 RTD数字温度计功能模块负责完成。
[0030]本发明的钢衬F40滚塑工艺的步骤，依次包括以下步骤。
[0031](I)待衬件前置处理，包括外壳钢衬F40前置处理、多孔板前置处理。其中，所述外壳钢衬F40前置处理工艺包括:外壳制作—打磨清渣处理—外观检测—探伤检测—压力试验—内外表面喷砂处理—待衬表面处理后检测，并达到Sa2级标准—清除粉尘—清洁待衬表面，用白棉布擦拭至没有黑点;所述多孔板钢衬F40前置处理工艺包括:多孔板下料—多孔板成型—多孔板双面喷砂处理，并达到Sa2级标准—清除粉尘—清洁待衬表面，用白棉布擦拭至没有污点—多孔板焊接，采用氩弧焊，间隔10mmX 10mm—个焊点—表面再次清洁；其中，多孔板采用三角形锥孔分布，大头朝外，通过悬空焊接，使金属网和金属内壁间隙大于 2mm ο
[0032](2)制作工装夹具。
[0033](3)将前置处理后的待衬件通过工装夹具安装到360°滚塑机，并且，同心度为土1mm0
[0034](4)加温至30(TC?330Γ，恒温120分钟。
[0035](5)加料，按设计厚度需要，计算F40投料重量。
[0036](6)旋转塑化处理，恒温60分钟。
[0037](7)降温固化成型，降温至室温。
[0038](8)衬件冷却，冷却至室温。
[0039](9)卸除工装。
[0040](10)管口制作。
[0041](11)外观检查，表面无脱层、无裂纹、无气泡、无影响质量的杂质。
[0042](12)厚度检测，多孔板的厚度精度为3.5 ±0.1mm。
[0043](13)电火花检测，用20Kv，以100/s的速度均勾扫描衬层表面，无击穿漏电现象。
[0044](14)钢衬上下部分组装。
[0045](15)进行压力试验、气密性实验。
[0046](16)钢衬管口安装盲板保护。
[0047](17)钢衬表面处理，包括除锈和除粉。
[0048](18)为钢衬喷防锈漆2道，面漆I道。
[0049](19)整体设备检验合格。
[0050](20)衬件后置处理，所述衬件后置处理包括:管口制作—厚度检测—电火花检测—部件组装—压力试验—管口加盲板保护—表面处理—多道功能漆喷漆处理—整体检验；其中，多孔板采用三角形锥孔分布，大头朝外，通过悬空焊接，使金属网和金属内壁间隙大于 2mm ο
[0051 ]本发明中具体的试验方法如下。
[0052]外观质量检查:尺寸测试，选取适当的长度尺寸，用精度为分度值为0.1mm的游标量具或辅以模具进行测量。
[0053]液压试验:将待试验的反应釜的所有支管出口用法兰盖紧固密封，形成一个封闭腔，试压栗在其空腔内注满清水，缓慢升压并排出内部空气，达到所规定的压力后，至少保压30min，然后降到试验压力的80%，保压Ih后检查;若有渗漏，则修补后重新试验。
[0054]高频电火花试验:试验设备是5kV?20kV高频电火花检侧仪，精度2.5级。试验方法是用高频电火花检测仪，输出电压调至所规定的电压后，其试探电极在衬里表面层上以50mm/s?150mm/s的速度对连接部位进行均勾扫描。
[0055]负压试验:试验温度取室温、设计温度、室温和设计温度的中间值三种。试验设备是将待试验的反应釜的所有支管出口用法兰盖和视镜紧固密封，形成一个可以方便肉眼观察的封闭腔，反应釜封闭腔与真空栗相连，反应釜内有加热设施。试验方法是先进行室温试验，达到所要求的设计负压时，保压8h，然后目视检查，再接通电源，真空栗均匀缓慢抽去釜体内腔空气，做另外两种温度试验。当试验温度值和设计负压值同时达到时，保温保压8h，然后目视检查。
[0056]气密性试验:气密性试验需经液压试验合格后方可进行。将带试验的反应釜的所有支管出口用法兰盖紧固密封，形成一个封闭腔，注入洁净的压缩空气或者惰性气体，试验压力按规定。试验时压力应缓慢上升，达到规定的试验压力后保压30min，然后降至设计压力，对所有的连接部位进行肥皂泡试验，不应有泄露现象。小尺寸反应釜也可以浸入干净水中检查。
[0057]文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，包括反应釜筒体(I)，其特征在于，反应釜筒体内设置有盘管组件，所述盘管组件包括若干长条的U型的盘管支撑夹架(2)、螺旋环绕连接在盘管支撑夹架上的盘管(3)； 所述盘管支撑夹架呈竖直设置，由两块条形的侧板(21)以及连接在两块侧板下端的弧形板(22)连接构成，在两块侧板之间设置有若干横向的盘管支撑件(23); 所述盘管从盘管支撑夹架的两块侧板之间穿过，且盘管由盘管支撑件支撑。2.根据权利要求1所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，所述反应釜筒体内，设置有三个盘管支撑夹架，三个盘管支撑夹架沿着圆周均匀分布，相邻的两个盘管支撑夹架与反应釜筒体中心三者所形成的角度为120度。3.根据权利要求2所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，所述所述若干盘管支撑件从上至下均匀排布于盘管支撑夹架的两块侧板之间。4.根据权利要求3所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，所述所述盘管支撑件由螺栓、螺母连接构成，其中，螺栓横向贯穿盘管支撑夹架的两块侧板，螺母连接在螺栓的两端。5.根据权利要求4所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，所述所述盘管的一端为进口端，进口端连接进口接管(31)，进口接管的上部穿过反应釜筒体，连接至反应釜筒体上方的上封头套管，且进口接管与上封头套管之间设置有填料封闭结构(32)。6.根据权利要求5所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，盘管的另一端为出口端，出口端连接一竖直向上延伸的上升管(33)，上升管的上端连接出口接管(34)，出口接管的上部穿过反应釜筒体，连接至反应釜筒体上方的上封头套管，且进口接管与上封头套管之间设置有填料封闭结构(32)。7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，钢衬F40滚塑工艺的步骤，依次为: 待衬件前置处理，包括外壳钢衬F40前置处理、多孔板前置处理； 制作工装夹具； 将前置处理后的待衬件通过工装夹具安装到360°滚塑机，并且，同心度为± 1mm; 加温至300 °C?330 °C，恒温120分钟； 加料，按设计厚度需要，计算F40投料重量； 旋转塑化处理，恒温60分钟； 降温固化成型，降温至室温； 衬件冷却，冷却至室温； 卸除工装； 制作钢衬管口； 进行钢衬外观检查、厚度检测、电火花检测； 钢衬上下部分组装，并进行压力试验、气密性实验； 钢衬管口安装盲板保护； 钢衬表面处理，包括除锈和除粉； 为钢衬喷防锈漆2道，面漆I道； 整体设备检验合格； 衬件后置处理。8.根据权利要求7所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，所述外壳钢衬F40前置处理工艺包括:外壳制作—打磨清渣处理—外观检测—探伤检测—压力试验—内外表面喷砂处理—待衬表面处理后检测，并达到Sa2级标准—清除粉尘—清洁待衬表面，用白棉布擦拭至没有黑点； 所述多孔板钢衬F40前置处理工艺包括:多孔板下料—多孔板成型—多孔板双面喷砂处理，并达到Sa2级标准—清除粉尘—清洁待衬表面，用白棉布擦拭至没有污点—多孔板焊接，采用氩弧焊，间隔100_X 10mm—个焊点4表面再次清洁； 其中，多孔板采用三角形锥孔分布，大头朝外，通过悬空焊接，使金属网和金属内壁间隙大于2mm。9.根据权利要求7所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，所述衬件后置处理包括:管口制作—厚度检测—电火花检测—部件组装—压力试验—管口加盲板保护—表面处理—多道功能漆喷漆处理—整体检验； 其中，多孔板采用三角形锥孔分布，大头朝外，通过悬空焊接，使金属网和金属内壁间隙大于2mm。10.根据权利要求1或8或9所述的基于滚塑四氟工艺的钢衬F40反应釜，其特征在于，还包括反应釜控制装置，该反应釜控制装置包括主控制器，与主控制器相连的电源电路、过零检测电路、数字温度计、LED显示器、键盘及接口、第一可控硅驱动器、第二可控硅驱动器、D/A转换器;其中，D/A转换器连接电压放大及V/I转换器，电压放大及V/I转换器连接电动执行器，电动执行器连接流量阀；第一可控硅驱动器连接第一双向可控硅电路，第一双向可控硅电路与搅拌电动机连通;第二可控硅驱动器连接第二双向可控硅电路，第二双向可控硅电路与搅拌桨滑块油缸阀连通。
【文档编号】B01J19/02GK105964201SQ201610544255
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】张凌云, 张建辉, 郭桂荣, 赵婷, 严露, 徐远雷, 吴跃刚, 张德财, 宣链华
【申请人】浙江金氟隆化工装备有限公司