谭立平

(中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司)

生产低密度聚乙烯需用超高压力将乙烯、乙烯乙酸脂和添加剂(过氧化物)聚合。超高压力的获得通过两台活塞式压缩机(即一次机和二次机)将压力升到340MPa(设计压力)左右。如果反应器直径取得过大，根据lame公式其壁厚会非常大，因此笔者设计的反应器壳程内径为75mm。设备材料选取高强度、高韧性的中碳钢K12X，此材料经调质处理，其力学性能相当于ASME标准中的SA723Gr3Cl3。由于设备含碳量较高，反应器与接管的连接不允许焊接，因此只能采取法兰连接。笔者介绍了设备自增强前、后的强度和应力计算。

1 管式反应器的设计参数

笔者设计的反应器为带夹套的管式反应器，其设计参数见表1。

表1 管式反应器的设计参数

由于夹套的压力为6.4MPa，较340.0MPa低，可按GB 150-2011《压力容器》进行设计、选材和应力分析。设备壳程(内管)的设计压力为340.0MPa，超过GB 150的最大压力35.0MPa，也超过JB 4732设计标准的最大压力100.0MPa，所以上述两个标准已不适用，需要用合适的失效准则来解决超高压容器的应力和设计问题。

2 设备材料的参数

国内目前没有设计压力大于100.0MPa的压力容器设计和制造标准，只有《超高压容器安全技术监察规程》安全法规，设计和制造单位也没有相应的资质，故此设备的设计和制造由国外有资质的公司承担。

管式反应器内管材料K12X(SA723Gr3Cl3)的屈服强度和拉伸强度见表2，其力学性能如下：

屈服极限Rp0.21 000MPa

抗拉强度Rm1 100～1 260MPa

布氏硬度HB 350～390

冲击功 80J(纵)、60J(横)

表2 设备材料K12X设计温度下的屈服强度和拉伸强度 MPa