РЕАКТОР-ПОЛИМЕРИЗАТОР Российский патент 2013 года по МПК B01J19/00 

Изобретение в целом относится к реакторам-полимеризаторам, и, более конкретно, к петлевым реакторам, которые представляют собой непрерывную конструкцию трубчатого типа, состоящую по меньшей мере из двух, например, из четырех, вертикальных секций и по меньшей мере из двух, например, из четырех, горизонтальных секций. Объем каждого петлевого реактора в составе многореакторной системы, может быть различным, однако, как правило, такой объем находится в пределах от 10 до 200 м³, более типично, в пределах от 50 до 120 м³. Реакционная смесь, проходящая через петлевой реактор, обычно находится в виде суспензии.

Реакторы-полимеризаторы, как правило, являются экзотермическими реакторами, и тепло реакции полимеризации обычно отводят из реакторов посредством косвенного теплообмена с охлаждающей средой, предпочтительно, с водой, который происходит в концентрических рубашках, расположенных вокруг по меньшей мере части трубчатого петлевого реактора. Эффективность такого отвода тепла является ключевой особенностью работы реакторов-полимеризаторов. Ограничение максимально возможного уровня охлаждения реактора может привести к ограничению производительности такого реактора, или, для достижения требуемого уровня отвода тепла реакции, может потребовать реакторов с большей площадью поверхности теплообмена.

В небольшой степени требуемое охлаждение непосредственно реакционной смеси может быть достигнуто за счет подачи в зону реакции разбавителя и реагента, температура которых ниже температуры реакции. Однако, в большей степени, охлаждение происходит за счет теплообмена, происходящего вблизи внешней поверхности реактора, окруженной рубашкой, в которой протекает охлаждающая среда. Количество тепла, которое может быть передано реакционной смесью охлаждающей среде, протекающей в рубашке реактора, пропорционально площади поверхности; суммарный коэффициент теплопередачи и логарифм означают среднюю логарифмическую разность температур (СЛРТ).

Суммарный коэффициент теплопередачи или такое противоположенное ему явление, как сопротивление теплопередаче, как правило, представляют собой сумму трех составляющих: коэффициент теплопередачи на границе раздела между реакционной суспензией и внутренней стенкой реактора, плюс коэффициент теплопередачи самой стенки реактора, который пропорционален толщине стенки, плюс коэффициент теплопередачи на границе раздела между охлаждающей средой и внешней стенкой реактора. Кроме того, наличие загрязнений на стенке, как со стороны суспензии, так и со стороны охлаждающей среды, может также способствовать снижению коэффициента теплопередачи. В предшествующем уровне техники много внимания было уделено повышению теплообмена за счет уменьшения сопротивления теплопередаче стенки реактора. Сопротивление теплопередаче стенки реактора представляет собой частное, полученное делением величины толщины стенки на величину теплопроводности металла, из которого изготовлена данная стенка. Например, в патенте US 5565175 раскрыт способ уменьшения толщины стенки за счет применения прокатной тонколистовой стали, а также более прочных материалов, которые, как следствие, позволяют применять более низкие допуски на толщину.

Известны многие факторы, влияющие на требования, предъявляемые к толщине стенки, и зависящие не только от внутреннего давления реактора и материалов его изготовления, но также и от различных напряжений, обусловленных геометрией реактора и его опор, а также рабочим давлением в контуре охлаждающей воды. Следовательно, существуют пределы, до которых можно уменьшать толщину стенки реактора, независимо от предела прочности на разрыв используемого материала. При расчете стенки реактора следует учитывать не только ее способность выдерживать давление реакционной смеси (или перепад давлений реакционной смеси и охлаждающей среды, протекающей снаружи), но и гидростатическое давление текучей среды, в частности, охлаждающей текучей среды, когда реактор находится не под давлением, поскольку реакторы данного типа являются вертикальными реакторами. Хорошо известно, что цилиндрические стенки могут выдерживать значительно более высокие внутренние давления по сравнению с внешними давлениями, и, следовательно, лимитирующим фактором в отношении толщины стенки часто является максимально допустимое давление в рубашке, даже несмотря на то, что максимальное давление в рубашке ниже, чем давление в самом реакторе. Даже при использовании материала с очень высоким пределом прочности на разрыв, остается риск пластической деформации и/или потери устойчивости в области упругой деформации вследствие указанного гидростатического давления, обусловленного напором текучей среды. Фактически, тонкостенные реакторы, изготовленные из материалов с очень высоким пределом прочности на разрыв, более склонны к указанным выше явлениям, по сравнению с реакторами с более толстыми стенками, выполненными из менее прочных материалов.

Обычно сам петлевой реактор рассчитывают так, чтобы он мог выдерживать давления в пределах приблизительно от атмосферного давления до давления в 45-65 бар изб. (манометрическое давление в барах) в нижней части реактора. Упомянутое максимальное давление диктуют рабочие условия, которые необходимо создать для поддержания смеси углеводородов и легких компонентов, таких, как водород или этилен, в жидкой фазе в любой точке реактора, чтобы обеспечить устойчивую работу циркуляционного насоса реактора, а также иметь дополнительный резерв на случай каких-либо нарушений с давлением.

Охлаждающие рубашки реакторов, как правило, рассчитывают на возможность выдерживания давлений в пределах от полного вакуума до примерно 8-16 бар (изб.). Упомянутое максимальное давление объясняется необходимостью гарантировать, что рубашка будет оставаться заполненной жидкой средой во время пуска, нарушения нормального режима работы и во время останова реактора, а также возможностью устранить сбои в работе системы охлаждения.

Как правило, скорость потока текучей среды в контурах охлаждения реактора очень высокая, что означает, что, например, при случайном закрытии клапанов, от данного контура потребуется выдержать полное запорное давление циркуляционного насоса (насосов) охлаждающей среды.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что возможно дальнейшее уменьшение толщины стенки реактора с учетом конкретного материала, из которого она изготовлена, если рассчитать систему охлаждения реактора таким образом, чтобы свести к минимуму то максимальное давление, которое, согласно расчетам, должна выдерживать рубашка ("расчетное давление"). Согласно изложенному выше, расчетное давление рубашки должно гарантировать, что при любых рабочих условиях, включая возможные нарушения нормального режима работы, (вертикальная) рубашка может находиться в заполненном охлаждающей средой состоянии, без риска повреждений или отказов. Расчетное давление - это основополагающая характеристика любой позиции оборудования, рассчитанной на работу под давлением, и, поэтому, в целях безопасности, расчетное давление всегда указывают на всех соответствующих частях реакционной системы. Расчетное давление может быть определено, как давление, имеющее место при наиболее жестких условиях, когда во время нормальной эксплуатации одновременно могут иметь место критическое внутреннее или внешнее давление и температура.

В основе настоящего изобретения лежит признание того факта, что поскольку труба заданной толщины может выдерживать более высокое внутреннее давление по сравнению с внешним давлением, то не внутреннее (более высокое) расчетное давление реактора, а, скорее, внешнее расчетное давление рубашки часто может служить лимитирующим фактором при определении минимальной требуемой толщины стенки реактора. Отсюда вытекает, что при более низком расчетном давлении рубашки, максимальное внешнее давление, которому стенка реактора может подвергаться в любое время, также может быть более низким, и, следовательно, существует возможность уменьшить толщину стенки. Поэтому, в отличие от патента US 5565175, в котором для уменьшения толщины стенки до требуемой величины предложен другой способ изготовления и другие материалы изготовления стенки реактора, настоящее изобретение дает возможность уменьшить толщину стенки до требуемой величины без изменений в исполнении стенки реактора.

Таким образом, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается трубчатый реактор, используемый для проведения реакций полимеризации, у которого расчетное давление P_R составляет 40-65 бар (изб.), и по меньшей мере часть такого реактора имеет вертикальную ориентацию, причем по меньшей мере участок этой вертикальной части окружен концентрической рубашкой, обеспечивающей проход охлаждающей текучей среды, и при этом расчетное давление рубашки P_J ниже значения 0,0018P_R ^2,25 бар (изб.).

Под "вертикальной ориентацией" имеется в виду, что соответствующая часть реактора имеет продольную ось, которая отклонена от вертикального положения не более чем на 30 градусов, предпочтительно, не более чем на 10 градусов.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается трубчатый реактор для проведения реакций полимеризации, у которого расчетное давление P_R составляет 40-65 бар (изб.), и по меньшей мере часть имеет вертикальную ориентацию, причем по меньшей мере участок этой вертикальной части окружен концентрической рубашкой, в которой протекает охлаждающая текучая среда, и при этом фактическая толщина стенки реактора превышает не более чем на 2 мм и (или) не более чем на 10%, по меньшей мере одно из значений: минимальную толщину стенки, которая требуется для выдерживания расчетного давления P_R, рассчитываемого по стандарту ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления, и расчетную толщину стенки t (мм), рассчитываемую по формуле t=P_RR/(10S-0,5 P_R)+С+tol, где R - внутренний радиус трубы реактора, мм, S - расчетная интенсивность напряжений при расчетной температуре, МПа, С - сумма допусков на коррозию внутренней и внешней стенки реактора, мм, и tol - производственный допуск, мм.

Производственный допуск, как правило, составляет 12,5% толщины прессованных труб и ноль - для цилиндрических труб, изготовляемых из тонколистовой стали (сварные или бесшовные трубы).

Стандарт ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления (ASME Boiler and Pressure Vessel Code) - это известный международный стандарт, разработанный Американским обществом инженеров-механиков, в который включен Раздел (Раздел VIII) для использования при производстве сосудов и аппаратов, работающих при высоком давлении. В Разделе II представлены спецификации на материалы. В данном Разделе изложены правила безопасного проектирования, изготовления, технического обслуживания и инспектирования паровых котлов и сосудов и аппаратов, работающих при высоком давлении, хорошо известные осведомленным в данной области техники. Минимальная толщина стенки, которая требуется для выдерживания расчетного давления P_R, при расчетах по ASME, является той же самой, что и расчетная толщина стенки t, рассчитанная по формуле t=P_RR/(10S-0,5 P_R)+С+tol. Как стандарт ASME, так и расчетные толщины стенок, хорошо известны осведомленным в данной области техники, и обсуждаются, например, в упомянутом выше патенте US 5565175.

В то время как стандарт ASME и соответствующая формула позволяют рассчитать теоретически минимальную толщину стенки, которая требуется как для выдерживания как расчетного давления реактора P_R, так и расчетного давления рубашки P_J, настоящее изобретение основывается на понимании такой минимальной толщины на практике.

Наиболее важный параметр, влияющий на расчет минимальной толщины стенки при заданном давлении P_R, это - допустимая (расчетная) интенсивность напряжений S материала при расчетной температуре. Значения интенсивности напряжений некоторых материалов при различных расчетных температурах представлены в таблицах стандарта ASME. Если конкретный материал не представлен в упомянутых таблицах, то даны правила расчета значения интенсивности напряжений такого материала. Эти правила различаются в зависимости от того, изготовлен ли реактор из прокатанной тонколистовой стали или представляет собой бесшовную трубу.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предпочтительно, чтобы фактическая толщина стенки реактора превышала не более чем на 2 мм и (или) не более чем на 10%, по меньшей мере одно из значений: минимальную толщину стенки, которая требуется для выдерживания расчетного давления P_R, которое рассчитывают по стандарту ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления, и расчетную толщину стенки t (мм), которую рассчитывают по формуле t=P_RR/(10S-0,5 P_R)+С+tol, где R - внутренний радиус трубы реактора, мм, S - расчетная интенсивность напряжений при расчетной температуре, МПа, С - сумма допусков на коррозию внутренней и внешней стенки реактора, мм, и tol - производственный допуск, мм.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предпочтительно, чтобы расчетное давление рубашки P_J было ниже значения 0,0018P_R ^2,25.

Согласно этим обоим аспектам настоящего изобретения, предпочтительно, чтобы фактическая толщина стенки реактора превышала не более чем на 1 мм и (или) не более чем на 5%, по меньшей мере одно из двух значений: минимальную толщину стенки, которая требуется для выдерживания расчетного давления P_R, которое рассчитывают по стандарту ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления, и расчетную толщину стенки t (мм), которую рассчитывают по формуле t=P_RR/(10S-0,5 P_R)+С+tol, где R - внутренний радиус трубы реактора, мм, S - расчетная интенсивность напряжений при расчетной температуре, МПа, С - сумма допусков на коррозию внутренней и внешней стенки реактора, мм, и tol - производственный допуск, мм.

Очевидно, что все аспекты настоящего изобретения свидетельствуют о том, что фактическая толщина стенки реактора должна по меньшей мере соответствовать минимальной ее толщине, которая требуется для выдерживания как внутреннего расчетного давления реактора P_R, так и расчетного давления рубашки P_J. Как было упомянуто выше, трубчатая стенка может выдержать значительно более высокое внутреннее давление, чем внешнее давление, вот почему при расчете минимальной требуемой толщины стенки реактора определяющим обычно является расчетное давление рубашки P_J, а не расчетное давление реактора P_R. Однако в одном принципиально оптимизированном варианте осуществления настоящего изобретения, расчетное давление рубашки P_J снижено так, чтобы толщина стенки, требуемая для выдерживания давления P_J, была бы меньше или равна такой толщине стенки, которая требуется для выдерживания внутреннего расчетного давления реактора P_R. В этом случае минимальную толщину стенки реактора, напротив, диктует давление P_R, и, в наиболее оптимальном варианте настоящего изобретения фактическая толщина стенки реактора равна минимальной толщине стенки, которая требуется для выдерживания давления P_R. Несомненно, что такая толщина является самой минимальной толщиной, которую можно получить, не меняя внутренних условий протекания реакции. Однако, несмотря на возможность принятия такого подхода, на практике, как правило, предпочитают, чтобы стенки реакторов были немного толще по сравнению с упомянутой выше их минимальной толщиной, для учета запаса прочности.

Также предпочтительно, чтобы расчетное давление рубашки P_J было бы ниже значения 0,0005P_R ^2,52.

Согласно обоим аспектам настоящего изобретения, когда охлаждающей текучей средой является вода, расчетное давление рубашки P_J, как правило, выше значения Н/10, где Н - высота по вертикали, в метрах, вертикально расположенной части рубашки, для гарантии того, что рубашка в наполненном виде может выдержать гидростатическое давление охлаждающей текучей среды. В любом случае, варианты, в которых Н является достаточно небольшой, так что величина Н/10 превышает максимальное значение P_J, необходимое в соответствии с настоящим изобретением, не входят в объем настоящего изобретения, и подобная система могла бы быть целесообразной только при увеличении толщины стенки реактора.

Существует несколько методов сведения к минимуму расчетного давления рубашки P_J, некоторые или любые из которых могут быть применены в каком-либо конкретном случае. Каждый по отдельности эти методы хорошо известны специалистам в данной области техники. К таким способам могут быть отнесены: сокращение длины контура охлаждения за счет оптимизации его компоновки; упрощение и сглаживание контура охлаждения за счет оптимизации его компоновки; снижение перепада давления между регулирующими клапанами и контрольно-измерительными приборами за счет использования более совершенного оборудования; снижение перепада давления между входами в рубашку/выходами из рубашки; увеличения диаметра трубы, по которой охлаждающая среда поступает в рубашку; снижение скорости потока охлаждающей среды (хотя, следует учесть, что такое снижение может стать причиной снижения также и эффективности охлаждения за счет уменьшения коэффициента теплопередачи); снижение перепада давления в теплообменнике, в котором происходит охлаждение охлаждающей среды; сведение к минимуму давления азота в уравнительной емкости охлаждающей среды, в которой необходимо резервное место для контроля и защиты от превышения давления; сведение к минимуму объема охлаждающей среды, превышающего ее нормальный уровень, для ограничения избыточного давления вследствие возможных вариантов переполнения; оптимизация насоса для перекачивания охлаждающей среды во избежание создания избыточных рабочих давлений.

Еще в одном варианте настоящего изобретения стенка реактора толще в его самой нижней части по сравнению с ее толщиной в его самой верхней части. Предпочтительно, чтобы стенка реактора была бы толще в нижней четверти реактора (по высоте) по сравнению с ее толщиной в его верхней четверти.

Предпочтительно, чтобы стенка реактора была изготовлена из материала с пределом прочности на разрыв при расчетной температуре по меньшей мере 447 МПа, более предпочтительно, свыше 451 МПа.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что более высокий теплообмен, который может быть достигнут за счет уменьшения толщины стенки реактора, может быть скомпенсирован за счет увеличения диаметра реактора. Хотя в результате такого увеличения теплообмен снижается, преимущество заключается в том, что скорость перемещения суспензии становится более низкой, что способствует более низкому потреблению электроэнергии. Следовательно, можно получить тот же самый теплообмен, однако при более низком суммарном потреблении электроэнергии.

Примеры

Приведенные ниже примеры основаны на использовании трубчатых реакторов с наружным диаметром 28 дюймов (712 мм), работающих при расчетных давлениях P_R 40, 50 или 60 бар (изб.), изготовленных из металла с пределом прочности на разрыв 451 МПа, что приравнивается к допустимой интенсивности напряжений 150,3 МПа при температуре 200°С (при расчете по стандарту ASME, Раздел IID, Таблица 2А). Чтобы отвечать требованиям настоящего изобретения, расчетное давление рубашки, расположенной вокруг такого реактора, должно быть либо ниже значения 0,0018P_R ^2,25, либо толщина стенки реактора должна превышать или не более чем на 2 мм, или не более чем на 10%, минимальную толщину стенки, которая требуется для выдерживания давления P_R. Минимальные толщины стенок реакторов, полученные расчетным путем в настоящих примерах, учитывают производственные допуски в 2,25-3 мм (12,5-17%), в зависимости от применяемого расчетного давления P_R и предлагаемых промышленностью толщин стенок труб. Также был учтен допуск на коррозию 1 мм изнутри плюс 1 мм снаружи.

Все расчеты выполнялись на основе требований стандарта ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления, Раздел VIII, 2. Более подробно результаты расчетов представлены в Таблице 1 ниже.

В Примерах с 1 по 4 расчетное давление P_R реактора составляет 50 бар (изб.), при условии, что значение 0,0018P_R ^2,25 равно 12,0. Минимальная толщина стенки реактора, которая требуется для выдерживания такого расчетного давления, составляет 15,98 мм, с учетом производственных допусков и допусков на коррозию.

Пример 1 (сравнительный)

В настоящем примере расчетное давление P_J равно 13,0 бар (изб.). Толщина стенки равна 19,4 мм, что приравнивается к максимально допустимому давлению P_J 13,3 бар (изб.). Следовательно, стенка реактора на 3,4 мм или на 21,4% толще, чем требуется, исходя из давления P_R. При давлении 13,0 бар (изб.), давление P_J также выше, чем значение 0,0018P_R ^2,25. Поэтому, такое решение находится за пределами обоих аспектов настоящего изобретения. Это свидетельствует о том, что, несмотря на то, что такое расчетное давление и такая толщина стенки, являются приемлемыми, они не могут быть оптимизированы, т.к. не подпадают под условия настоящего изобретения.

Пример 2

Этот пример можно рассматривать, как усовершенствование Примера 1. Расчетное давление рубашки P_J было снижено с 13,0 бар (изб.) до 8,8 бар (изб.), что позволило уменьшить толщину стенки реактора до 17,6 мм (что приравнивается к максимально допустимому давлению P_J 8,9 бар (изб.)). Следовательно, стенка реактора всего лишь на 1,6 мм или на 10% толще, чем требуется, исходя из давления P_R, и давление P_J ниже значения 0,0018 P_R ^2,25. Это означает, что этот пример подпадает под условия настоящего изобретения. Преимущество настоящего примера, по сравнению с Примером 1, заключается в том, что стенка реактора имеет толщину всего 17,6 мм, а не 19,4 мм, что повышает эффективность теплообмена.

Пример 3

Этот пример можно рассматривать, как усовершенствование Примера 2. Расчетное давление рубашки P_J было далее снижено с 8,8 бар (изб.) до 8,0 бар (изб.), что позволило далее уменьшить толщину стенки реактора до 17,2 мм (что приравнивается к максимально допустимому давлению P_J 8,1 бар (изб.)). Следовательно, стенка реактора всего лишь на 1,2 мм или на 7,6% толще, чем требуется, исходя из давления P_R, и давление P_J ниже значения 0,0018 P_R ^2,25. Это означает, что этот пример также подпадает под условия настоящего изобретения, что при еще более тонкой стенке по сравнению с Примером 2, эффективность теплообмена становится еще выше.

Пример 4

Этот пример можно рассматривать как оптимальную версию Примеров 1-3. Расчетное давление рубашки P_J было снижено до 5,8 бар (изб.), что позволило далее уменьшить толщину стенки реактора до 16,0 мм, т.е. до минимально допустимой толщины с учетом давления P_R 50 бар (изб.). Указанную толщину можно сравнить с толщиной стенки 19,4 мм из сравнительного Примера 1.

Пример 5

В этом примере расчетное давление реактора P_R составляет 60 бар (изб.), при значении 0,0018P_R ^2,25, равном 18,0. Минимальная толщина стенки реактора, которая требуется для выдерживания такого расчетного давления, составляет 18,68 мм, с учетом производственного допуска и допуска на коррозию. В этом примере расчетное давление рубашки равно 13,0 бар (изб.). Толщина стенки - 20,6 мм, что приравнивается к максимально допустимому давлению P_J 15,0 бар (изб.). Следовательно, такая стенка на 1,9 мм/10% толще, чем это требуется для выдерживания давления P_R, и значение P_J ниже значения 0,0018 P_R ^2,25, что означает, что данный пример также подпадает под условия настоящего изобретения.

Пример 6

Этот пример представляет собой оптимизированную версию Примера 5. Давление рубашки P_J было снижено до 10,0 бар (изб.), что позволило уменьшить толщину стенки реактора до 18,7 мм, что является минимально допустимой толщиной для выдерживания давления P_R 60 бар (изб.).

Пример 7

В этом примере расчетное давление реактора P_R составляет 40 бар (изб.) при значении 0,0018P_R ^2,25, равном 7,2. Минимальная толщина стенки реактора для выдерживания такого давления равна 13,45 мм с учетом производственного допуска и допуска на коррозию. В этом примере расчетное давление рубашки составляет 10,0 бар (изб.). Толщина стенки - 18,0 мм, что приравнивается к максимально допустимому давлению P_J 10,4 бар (изб.). Следовательно, такая стенка на 4,5 мм /33,8% толще, чем это требуется с учетом давления P_R, и давление P_J выше значения 0,0018 P_R ^2,25, что означает, что этот пример не подпадает под условия настоящего изобретения.

Пример 8

Этот пример представляет собой усовершенствованную версию Примера 7 по настоящему раскрытию предмета изобретения. Расчетное давление рубашки P_J было снижено до 5,0 бар (изб.), что позволило уменьшить толщину стенки реактора до 15,2 мм. Следовательно, такая стенка на 1,7 мм/13% толще, чем это требуется для выдерживания давления P_R, и давление P_J ниже значения 0,0018.P_R ^2,25, что означает, что данный пример подпадает под условия настоящего изобретения.

Таблица 1 ПРИМЕР:   1* 2 3 4 5 6 7* 8 Наружный диаметр реактора мм 712 712 712 712 712 712 712 712 Расчетное давление реактора в нижней части - P_R бар (изб.) 50,0 50,0 50,0 50,0 60,0 60,0 40,0 40,0 Минимальная требуемая толщина стенки для выдерживания P_R мм 15,98 15,98 15,98 15,98 18,68 18,68 13,45 13,45 Фактическая толщина стенки реактора мм 19,4 17,6 17,2 16,0 20,6 18,7 18,0 15,2 Абсолютная избыточная толщина мм 3,4 1,6 1,2 0,0 1,9 0,0 4,5 1,7 Избыточная толщина, % % 21,4 10,0 7,6 0,1 10,0 0,1 33,8 13,0 Расчетное давление охлаждающей рубашки - P_J бар (изб.) 13,0 8,8 8,0 5,8 13,0 10,0 10,0 5,0 Максимально допустимое давление рубашки для выбранной толщины стенки реактора бар (изб.) 13,3 8,9 8,1 6,0 15,1 10,3 10,4 5,2 0,0018 P_R ^2,25   12,0 12,0 12,0 12,0 18,0 18,0 7,2 7,2 0,0005 P_R ^2,52   9,6 9,6 9,6 9,6 15,1 15,1 5,4 5,4 *сравнительный.

Предложен трубчатый реактор для проведения реакций полимеризации, в котором расчетное давление P_R составляет 40-65 бар (изб.), и по меньшей мере часть такого реактора имеет вертикальную ориентацию, причем по меньшей мере участок этой вертикальной части окружен концентрической рубашкой, в которой протекает охлаждающая текучая среда, а расчетное давление рубашки реактора P_J ниже значения 0,0018Р_R ^2,25 бар (изб.). Вторая отличительная черта настоящего изобретения заключается в том, что в трубчатом реакторе фактическая толщина стенки реактора превышает не более чем на 2 мм и (или) не более чем на 10% минимальную толщину стенки, которая требуется для выдерживания расчетного давления P_R, рассчитываемого по стандарту ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.

1. Трубчатый реактор для проведения реакций полимеризации, имеющий расчетное манометрическое давление в барах (Р_R) 40-65 бар, причем по меньшей мере часть реактора имеет вертикальную ориентацию и по меньшей мере участок этой вертикальной части окружен концентрической рубашкой, обеспечивающей проход охлаждающей текучей среды, и при этом расчетное манометрическое давление в барах рубашки (P_J) ниже значения 0,0018P_R ^2,25, причем фактическая толщина стенки реактора превышает не более чем на 2 мм и (или) не более чем на 10% по меньшей мере одно из значений, включающих минимальную толщину стенки, которая требуется для выдерживания расчетного давления P_R, рассчитываемого по стандарту ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления, и расчетную толщину стенки t (мм), рассчитываемую по формуле t=P_RR/(10S-0,5Р_R)+С+tоl,
где R - внутренний радиус трубы реактора, мм; S - расчетная интенсивность напряжений при расчетной температуре, МПа; С - сумма допусков на коррозию внутренней и внешней стенки реактора, мм; и tol - производственный допуск, мм.

2. Реактор по п.1, у которого расчетное давление рубашки P_J ниже значения 0,0005Р_R ^2,52.

3. Реактор по п.1, у которого фактическая толщина стенки реактора превышает не более чем на 1 мм и (или) не более чем на 5% по меньшей мере одно из значений, включающих минимальную толщину стенки, которая требуется для выдерживания расчетного давления P_R, рассчитываемого по стандарту ассоциации ASME по котлам и резервуарам высокого давления, и расчетную толщину стенки t (мм), которую рассчитывают по формуле t=P_RR/(10S-0,5Р_R)+С+tоl,
где R - внутренний радиус трубы реактора, мм; S - расчетная интенсивность напряжений при расчетной температуре, МПа; С - сумма допусков на коррозию внутренней и внешней стенки реактора, мм; и tol - производственный допуск, мм.

4. Реактор по п.1, в котором в качестве охлаждающей текучей среды используется вода и расчетное давление рубашки P_J в барах выше значения Н/10, где Н - высота в метрах по вертикали вертикально расположенной части рубашки.

5. Реактор по п.1, у которого расчетное давление рубашки P_J таково, что толщина стенки, требуемая для выдерживания этого давления P_J, меньше или равна такой толщине стенки, которая требуется для выдерживания внутреннего расчетного давления реактора P_R.

6. Реактор по п.1, у которого стенка реактора толще в его самой нижней части по сравнению с ее толщиной в его самой верхней части.

7. Реактор по п.1, у которого стенка реактора изготовлена из материала с пределом прочности на разрыв по меньшей мере 447 МПа, предпочтительно свыше 451 МПа.