专利名称：苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属膨胀节领域，特别是一种苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿 型膨胀节。
背景技术：
苯乙烯是一种重要的的化工原料，广泛用于制造聚苯乙烯、工程塑料(ABS)、丁苯 橡胶等。生产工艺主要为通过乙苯在水蒸气存在的情况下，经催化脱氢制备苯乙烯。在苯 乙烯装置中，第一脱氢反应器与第二脱氢反应器之间的管线由于温度高，管径大，工艺要求 压降低，一般都设置金属膨胀节来吸收管线和设备产生的热膨胀。目前国内大多数采用国 外技术的苯乙烯装置，第一脱氢反应器与第二脱氢反应器之间的膨胀节采用普通轴向型膨 胀节。这种膨胀节虽然能够同时吸收轴向及横向的膨胀量，但是由于其结构无法平衡膨胀 节本身产生的压力推力，故会对反应器的裙座和地脚螺栓处产生很大的倾覆力矩，同时也 会增加用于支撑反应器的土建结构成本。如国内某50万吨苯乙烯装置中反应器地脚螺栓 处的倾覆力矩就达到68900KNXM，其结果是直接造成支撑反应器的混凝土梁高度达到了 2800mmo如图1、2所示中石化自主研发的苯乙烯成套技术中的第一脱氢反应器Al和第二 脱氢反应器A2相连的管口都是垂直向上的，必须采用大拉杆横向补偿型膨胀节B来补偿第 一脱氢反应器Al和第二脱氢反应器A2之间的热膨胀位移差。该大拉杆横向补偿型膨胀节 B，拉杆B2安装在直管Bl上(如图2所示)，由于脱氢反应器A1、A2的管口是垂直向上的， 必须要有两个弯头Cl、C2来连接水平管线(直管Bi)，而采用一般的大拉杆横向补偿型膨 胀节并不能吸收由弯头产生的水平方向热膨胀量，因此对反应器的裙座仍旧会产生较大由 热膨胀引起的倾覆力矩。根据CAESAR II软件计算结果，如果采用如图1所示的普通大拉 杆横向补偿型膨胀节，弯头引起的热膨胀会在反应器的裙座和地脚螺栓处产生500kN的水 平力和9000KNXM的倾覆力矩，如果改用ID弯头，则膨胀节的长度可适当加长，但仍会产生 350kN的水平力和5500KNXM的倾覆力矩。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节，主 要解决现有大拉杆横向补偿型膨胀节并不能吸收由弯头产生的水平方向热膨胀量，因此对 反应器的裙座仍旧会产生较大由热膨胀引起的倾覆力矩的技术问题，通过本实用新型装 置，最大限度地减少整个系统由压力和热膨胀产生的应力和推力，从而减少反应器裙座和 基础处的倾覆力矩。为实现上述目的，本实用新型是这样实现的一种苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节，它设置在第一脱氢反应器与第 二脱氢反应器之间，其特征在于它包括位于中间的直管和上端分别连接在直管两端的二 弯头；所述的弯头的下端分别连接第一脱氢反应器与第二脱氢反应器的管口 ；大拉杆两端的连接部直接安装在二弯头上。所述的苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节，其特征在于所述的大拉杆 直接安装在弯头的中心线，所谓弯头的中心线是位于弯头的中径处的一条定位虚线。与现有技术相比，本实用新型的采用弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节可大大减少 反应器管口受到的外部作用力，反应器裙座处的倾覆力矩也将大大减少。
图1是现有大拉杆横向补偿型膨胀节布置示意图；图2是图1中膨胀节的结构示意图；图3是本实用新型苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节布置示意图；图4是本实用新型中膨胀节的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图3-4，本实用新型公开了一种苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀 节，它设置在第一脱氢反应器11与第二脱氢反应器12之间，其特征在于它包括位于中间 的直管21和上端分别连接在直管21两端的二弯头31、32 ；所述的弯头31、32的下端分别 连接第一脱氢反应器1与第二脱氢反应器2的管口 ；大拉杆22两端的连接部直接安装在二 弯头31,32上。作为本实用新型一种优选方案，弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节由于将大拉杆直 接安装在弯头的中心线，故对反应器不会产生水平的热胀力，且膨胀节产生的压力推力由 大拉杆直接承受，因此采用弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节可大大减少反应器管口受到的 外部作用力，反应器裙座处的倾覆力矩也将大大减少(反应器自身结构产生的产生倾覆力 矩除外)，同样用CAESARII软件计算，反应器的裙座和地脚螺栓处产的水平力为17KN，而倾 覆力矩则减少为500KNXM的。由此可见，采用弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节大大减少了 对反应器的推力，极大地减轻了反应器及其下部土建结构的设计难度和施工成本。与现有技术相比，本实用新型的弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节由于大拉杆直接 安装在弯头的中心线而不是安装在直管，且拉杆上承受膨胀节产生的压力推力和弹性反 力，这些力会通过拉杆传递到弯头上，故需对弯头处的结构进行详细的设计和受力分析。为 保证弯头的强度，该膨胀节不宜采用虾米弯；同时，对弯头和端板连接处则通过ANSYS有 限元分析来计算连接处结构的强度。需要强调的是本实用新型中弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节由于弯头和膨胀节 是一个整体，而膨胀节上的弯头向下部分又与第一、第二脱氢反应器直接相连，故在设计， 制造该膨胀节时应考虑第一、第二脱氢反应器的安装偏差问题。目前通常采用的办法是膨 胀节制造商先按设计预定的尺寸进行部件设计、制造，等到反应器现场安装就位后再根据 现场实际测得的长度来进行组装，这样就能够有效地避免了现场的偏差问题。采用本实用新型的弯头型大拉杆膨胀节后，反应器的裙座和地脚螺栓处产的水平 力为17KN，而倾覆力矩则减少为500KNXM。与原有的500kN的水平力和9000KNXM的倾覆 力矩相比，减少了 90%以上，使得反应器管口局部受力，反应器裙座、地脚螺栓处和下部土 建结构承受的倾覆力矩均有极大的改善。本实用新型不仅能够用于苯乙烯装置的脱氢反应区，还可以用于其它大型石化装置的类似管道走向部位。弯头型大拉杆膨胀节主要应用于大直径的高温管道系统，对于直径较小的管道系 统由于弯头本身的柔性较好，一般不用采用此类结构。采用弯头型大拉杆膨胀节在很大程度上可以改善管道系统产生的热应力。
权利要求1.一种苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节，它设置在第一脱氢反应器(11) 与第二脱氢反应器(12)之间，其特征在于它包括位于中间的直管和上端分别连接 在直管两端的二弯头(31、32)；所述的弯头(31、32)的下端分别连接第一脱氢反应器 (1)与第二脱氢反应器的管口 ；大拉杆0 两端的连接部直接安装在二弯头(31、32) 上。
2.根据权利要求1所述的苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节，其特征在于 所述的大拉杆02)直接安装在弯头(31、32)的中心线。
专利摘要本实用新型属于金属膨胀节领域，特别是一种苯乙烯装置弯头型大拉杆横向补偿型膨胀节。它设置在第一脱氢反应器与第二脱氢反应器之间，其特征在于它包括位于中间的直管和上端分别连接在直管两端的二弯头；所述的弯头的下端分别连接第一脱氢反应器与第二脱氢反应器的管口；大拉杆两端的连接部直接安装在二弯头上。本实用新型主要解决现有大拉杆横向补偿型膨胀节并不能吸收由弯头产生的水平方向热膨胀量，因此对反应器的裙座仍旧会产生较大由热膨胀引起的倾覆力矩的技术问题，通过本实用新型装置，最大限度地减少整个系统由压力和热膨胀产生的应力和推力，从而减少反应器裙座和基础处的倾覆力矩。
文档编号F16L51/00GK201866458SQ20102055364
公开日2011年6月15日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者吴德荣, 方立, 杨兴有, 沈江, 洪纯芬, 王玉枫, 钱志毅, 魏巍 申请人:中国石化集团上海工程有限公司, 中国石油化工股份有限公司