離子交換樹脂反應(yīng)器支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王巍（中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院吉林 吉林132002）

1 反應(yīng)器簡介

某化工裝置中有一臺(tái)酯化反應(yīng)器，為固定床式，填料段為離子交換樹脂層，混合液體和甲醇在離子交換樹脂表面反應(yīng)生成酯類。設(shè)備直徑為DN3500 mm，總高約11 m，設(shè)計(jì)溫度為100℃，設(shè)計(jì)壓力為1.0 MPa，設(shè)備材質(zhì)為S316。(如圖1所示)

2 技術(shù)分析

離子交換樹脂在操作工況下會(huì)產(chǎn)生膨脹，因此在設(shè)計(jì)時(shí)殼體、封頭的厚度考慮膨脹的因素取1.5倍計(jì)算厚度，經(jīng)計(jì)算殼體和封頭采用復(fù)合鋼板：Q345R+S316。

離子交換樹脂在操作過程中會(huì)膨脹，因此離子交換樹脂層的支承和壓板結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足混合液體反應(yīng)的過程需要和強(qiáng)度支撐的需要。

通常的設(shè)計(jì)是將用型鋼做支承梁，上面鋪滿分塊的支承格柵，經(jīng)過計(jì)算，樹脂層下部的支承和上部的壓板分別為2噸和1.3噸。本酯化反應(yīng)器介質(zhì)易產(chǎn)生聚合，所以采用型鋼和格柵結(jié)構(gòu)都不利于清除聚合物。因此，應(yīng)該對離子交換樹脂層的支承和壓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以滿足使用需要。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

經(jīng)過比較，采用板梁、筋板、多孔板結(jié)合的支撐結(jié)構(gòu)更節(jié)省材料，零部件形狀也更為簡單，不易產(chǎn)生聚合。經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算，該結(jié)構(gòu)形式的支承和壓板重量為別為1.8噸和0.8噸。以支承結(jié)構(gòu)為例，設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

（1）縱向和橫向支承梁采用300x12的鋼板，間距575，所有支承梁上焊接100x12的支承板；縱向支承梁之間等間距加兩道25x3加強(qiáng)筋板；

（2）支承板上平鋪12塊多孔板，多孔板板厚3mm，上面開10mm圓孔，孔間距20，孔板上開適量20mm圓孔與支承板塞焊；

（3）孔板上鋪4層金屬絲網(wǎng)，用墊圈、螺栓和螺母固定在孔板上；

（4）在多孔板和金屬絲網(wǎng)之間用軟繩纏繞螺栓，起到密封和緊固的作用。（如圖1、2所示）

壓板的結(jié)構(gòu)與此同理，板厚12mm的都降為6mm，方向倒置。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果

（1）該結(jié)構(gòu)優(yōu)化后減輕了支承的重量，節(jié)省材料，減少焊接量。

（2）結(jié)構(gòu)的簡化可以減少介質(zhì)的聚合，減少停車清理聚合物的頻次。

5 結(jié)論

該優(yōu)化設(shè)計(jì)可以滿足工藝要求，實(shí)際工程應(yīng)用效果好，是一種可供壓力容器設(shè)計(jì)人員參考利用的有效結(jié)構(gòu)形式。

[1]GB150-2011，壓力容器[S].