CN110201624A - 一种用于合成反应的连续分段进料反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于合成反应的连续分段进料反应器，包括三层夹套结构，最外层为换热介质层，换热介质层外壳上设置有换热介质进口及换热介质出口，反应物外壳与夹套外壳之间设有导流板；所述导流板为螺旋板；中间层为反应物料A进料段及主要反应空间，设有反应物料A进料口及反应产物出口；最内层中心管为反应物料B进料管；最外层为换热介质通道，换热介质沿导流板流动并通过管壁进行换热，换热完成后由换热介质出口离开反应器；本发明可以实现反应物料的连续加入，实现了反应的连续化，提高了产量，降低了操作费用,强化了传热效果，避免了由于局部温差较大带来的副反应产生的问题。
Description
技术领域
本发明涉及化学反应设备技术领域，特别是涉及一种用于合成反应的连续分段进料反应器。
背景技术
目前，在制药、精细化工生产过程中涉及到许多化学反应，某些化学反应有多股物料参与，反应过程中会吸入或放出大量反应热，且反应过程的选择性、转化率受温度条件影响较大，因此反应过程中的换热与温度控制对提高反应选择性及转化率至关重要。
制药、精细化工生产过程中的化学合成反应通常在釜式反应器内进行，通过在合成釜上设置夹套进行换热，但由于换热面积较小，传质、传热效率低，为避免由于传质传热不及时导致副反应发生影响产品收率，只能采取间歇进料的方式，导致加料时间过长，并影响产量。
CN201420196752.5公开一种三层玻璃反应釜属于化学反应设备技术领域，包括机架、反应釜本体、恒压漏斗、冷凝器和伸入反应釜本体的搅拌装置，恒压漏斗和冷凝器分别连接反应釜本体，所述反应釜本体为三层玻璃反应釜本体，所述机架上设有能升降的定位盘和托釜盘，反应釜本体通过定位盘与机架连接，托釜盘设在反应釜本体下部。该实用新型在原双层玻璃的基础上增加第三层玻璃作为真空隔热层，使隔热效率提高25％，缩减釜体面积1㎡，降低能源消耗15％；采用高硼硅玻璃(GG17)制成反应釜本体，使反应釜耐温达-120℃—+250℃。本装置隔热效率高、耐腐蚀耐磨。CN201320353141.2公开了一种提高保温套强度的反应釜，包括带有换热夹套的釜体和包裹于所述换热夹套的保温套，所述保温套包括覆盖于所述换热夹套的保温材料层，紧贴于所述保温材料层的防松网以及位于所述防松网外部的保护壳。该保温套包括三层结构，中间一层的防松网可以使三层材料紧密连接，同时，还能够明显提高该保温套的强度，防止保温套的磨损和破裂，延长保温套的使用寿命。CN201410327700.1公开了后掠式高效热板导流整流多相反应釜，包括圆筒形的釜体，釜体直立设置，釜体的侧壁从上到下依次设置有出料口、液体进料口和气体进料口，釜体内纵向设置有与外部的电机连接的中心转轴，特点是中心转轴上设置有三层纵向排列的后掠半管涡轮式搅拌器，后掠半管涡轮式搅拌器的外端与釜体的内壁之间水平均布有6-10个高效换热导流整流装置，釜体的内壁均布有4-6片边壁导流全挡板，釜体的底部设置有与液体进料口连接的液体喷射分布器以及与气体进料口连接的气体喷射分布器，釜体内设置有溢流区，反应产物通过溢流区由出料口采出，优点是可以实现多相体系混合效果好、换热面积大、温度控制精确的后掠式高效热板导流整流多相反应釜。但现有技术中都为间歇进料的方式，效率一般，产量不高。
因此，为增强物料的混合速率及产品收率，提高产品产量，需强化传热，亟需一种既能大大增强传质传热速率，又可实现反应物流的连续加入的连续生产***及新型反应器，从而实现生产过程的连续化并大大提高装置的生产能力。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种用于合成反应的连续分段进料反应器，以解决以上技术问题；
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
一种用于合成反应的连续分段进料反应器，包括三层夹套结构，最外层为换热介质层，换热介质层外壳上设置有换热介质进口及换热介质出口，为增强换热效果换热介质层内设有导流板促进流体湍动；即反应物外壳与夹套外壳之间设有导流板；
优选的，所述导流板为螺旋板；
优选的，中间层为反应物料A进料段及主要反应空间，设有反应物料A进料口及反应产物出口；
最内层中心管为反应物料B进料管；
最外层为换热介质通道，换热介质沿导流板流动并通过管壁进行换热，换热完成后由换热介质出口离开反应器；
优选的，反应物料A经计量后由反应物料A进料口连续进入中间反应通道内；反应物料 B经计量后由反应物料B进料口进入最内层中心管，在最内层中心管上分段开有反应物料B 分布孔，与反应器外壳和最内层中心管之间的中间反应通道相连通，这样可以使反应物料B 分段连续通过反应物料B分布孔加入到反应物料A内进行反应；
优选的，法兰分布器置于最内层中心管上，反应物料B分布管固定穿入到法兰分布器上的孔，通过其下方的反应物料B分布孔穿出反应器外壳；
同时，由于反应物料B的垂直加入，更容易与反应物料A混合均匀，促进反应及传质传热的进行；由于反应物料B分段连续加入，在上一段反应热传递完成后再加入反应物料B，更容易控制反应器温度，避免由于物料从单一进料口连续加入造成换热不及时带来的副反应增加的弊端；在反应器另一端，反应完成，反应产物从出口排出。
优选的，所述反应物料B分布管为多个，两侧为“L”型弯管，中间为型弯管；所述反应物料B分布孔沿法兰分布器圆周方向水平置于最内层中心管上；所述“L”型弯管沿竖直方向长度依次增加，所述型弯管沿竖直方向长度最长，置于最内层中心管的底部；
优选的，所述反应物料A进料口为两个，置于反应物料B进料口的两侧；
优选的，所述反应物料B分布管在最内层中心管外壁上关于反应物料B进料口中心轴线方向成轴对称布置。
优选的，所述反应物料B分布管与反应物料分布孔可拆卸安装。
本发明的一种用于合成反应的连续分段进料反应器，设置成三层夹套结构，最外层为换热介质层，换热介质通过外壳上的换热介质进口进入反应器与反应物料进行间壁换热，经换热后的换热介质从出口流出反应器，为增强换热效果换热介质层内设有螺旋板促进流体湍动。中间层为反应物料A进料段及主要反应空间，反应物料A经计量后由反应物料A进料口连续进入中间反应通道并与从反应器最内层加入的反应物B进行反应，反应进行同时还与外层换热介质发生热量交换以维持反应温度的恒定；最内层中心管为反应物料B进料管，反应物料 B经计量后由反应物料B进料口进入最内层中心管，在最内层中心管上分段开孔与中间反应通道相连，这样可以使反应物料B分段连续加入到反应物料A内进行反应，或利用法兰分布器将物料分散至多个反应物料B分布管然后分段加入到反应物料A内；同时，由于反应物料 B的垂直加入，更容易与反应物料A混合均匀，促进反应及传质传热的进行；由于反应物料B 分段连续加入，在上一段反应热传递完成后再加入反应物料，更容易维持反应器温度恒定，避免由于物料从单一进料口连续加入造成换热不及时从而导致副反应增加的弊端，在反应器另一端，反应完成，反应产物从出口排出。
本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
1)本发明可以实现反应物料的连续加入，实现了反应的连续化，提高了产量，降低了操作费用；
2)本发明显著增大换热系数，强化了传热效果，避免了由于局部温差较大带来的副反应产生问题；
3)本发明可灵活控制传热距离与传热面积，有利于反应温度的控制；
4)本发明容积利用率大，单套设备产能高，占地面积与投资显著降低。
附图说明
图1为本发明提供的反应物料B采用分布管分段进料型式的反应器全剖结构图。
图2为本发明提供的反应物料B采用分布孔进料型式的反应器全剖结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本发明提供一种用于合成反应的连续分段进料反应器，包括三层夹套结构，最外层为换热介质层，换热介质层外壳上设置有换热介质进口2及换热介质出口1，为增强换热效果换热介质层内设有导流板7促进流体湍动；即反应物外壳8与夹套外壳9之间设有导流板7；
作为本发明一个优选的实施例，所述导流板7为螺旋板；
作为本发明一个优选的实施例，中间层为反应物料A进料段及主要反应空间，设有反应物料A进料口3及反应产物出口10；
最内层中心管11为反应物料B进料管；
最外层为换热介质通道，换热介质沿导流板7流动并通过管壁进行换热，换热完成后由换热介质出口1离开反应器；
作为本发明一个优选的实施例，反应物料A经计量后由反应物料A进料口3连续进入中间反应通道内；反应物料B经计量后由反应物料B进料口4进入最内层中心管11，在最内层中心管11上分段开有反应物料B分布孔6，与反应器外壳8和最内层中心管11之间的中间反应通道相连通，这样可以使反应物料B分段连续通过反应物料B分布孔6加入到反应物料A内进行反应；
作为本发明一个优选的实施例，法兰分布器5置于最内层中心管11上，反应物料B分布管12固定穿入到法兰分布器5上的孔，通过其下方的反应物料B分布孔6穿出反应器外壳8；
进一步的，所述反应物料B分布孔6置于最内层中心管11上；
同时，由于反应物料B的垂直加入，更容易与反应物料A混合均匀，促进反应及传质传热的进行；由于反应物料B分段连续加入，在上一段反应热传递完成后再加入反应物料B，更容易控制反应器温度，避免由于物料从单一进料口连续加入造成换热不及时带来的副反应增加的弊端；在反应器另一端，反应完成，反应产物从出口排出。
作为本发明一个优选的实施例，所述反应物料B分布管12为多个，两侧为“L”型弯管，中间为型弯管；所述的反应物料B分布孔6沿法兰分布器5圆周方向水平置于最内层中心管11上；所述“L”型弯管沿竖直方向长度依次增加，所述型弯管沿竖直方向长度最长，置于最内层中心管11的底部；
作为本发明一个优选的实施例，所述反应物料A进料口3为两个，置于反应物料B进料口4的两侧；
作为本发明一个优选的实施例，所述反应物料B分布管12在最内层中心管11外壁上关于反应物料B进料口4中心轴线方向成轴对称布置；
作为本发明一个优选的实施例，所述反应物料B分布管12与反应物料B分布孔6可拆卸安装。
如图1-2所示，一种用于合成反应的连续分段进料反应处理方法，具体实施步骤如下：
1)将反应物料A和反应物料B进行计量；
2)将经计量后的反应物料A由反应物料A进料口3连续进入中间反应通道，将经计量后的反应物料B由反应物料B进料口4进入最内层中心管11，反应物料B通过反应物料B分布孔6分段连续加入到反应物料A内进行反应；
3)在反应器另一端，反应完成，反应产物从反应产物出口10排出。
作为本发明一个优选的实施例，所述反应物料B利用法兰分布器5将物料分散至多个反应物料B分布管12然后分段加入到反应物料A内。
以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种用于合成反应的连续分段进料反应器，其特征在于：包括三层夹套结构，最外层为换热介质层，换热介质层外壳上设置有换热介质进口(2)及换热介质出口(1)，为增强换热效果换热介质层内设有导流板(7)促进流体湍动；即反应物外壳(8)与夹套外壳(9)之间设有导流板(7)；
所述导流板(7)为螺旋板；
中间层为反应物料A进料段及主要反应空间，设有反应物料A进料口(3)及反应产物出口(10)；
最内层中心管(11)为反应物料B进料管；
最外层为换热介质通道，换热介质沿导流板(7)流动并通过管壁进行换热，换热完成后由换热介质出口(1)离开反应器。
2.根据权利要求1所述的一种用于合成反应的连续分段进料反应器，其特征在于：反应物料A经计量后由反应物料A进料口(3)连续进入中间反应通道内；反应物料B经计量后由反应物料B进料口(4)进入最内层中心管(11)，在最内层中心管(11)上分段开有反应物料B分布孔(6)，与反应器外壳(8)和最内层中心管(11)之间的中间反应通道相连通。
3.根据权利要求2所述的一种用于合成反应的连续分段进料反应器，其特征在于：
法兰分布器(5)置于最内层中心管(11)上，反应物料B分布管(12)固定穿入到法兰分布器(5)上的孔，通过其下方的反应物料B分布孔(6)穿出反应器外壳(8)。
4.根据权利要求3所述的一种用于合成反应的连续分段进料反应器，其特征在于：
所述反应物料B分布管(12)为多个，两侧为“L”型弯管，中间为“⊥”型弯管；所述反应物料B分布孔(6)沿法兰分布器(5)圆周方向水平置于最内层中心管(11)上；所述“L”型弯管沿竖直方向长度依次增加，所述“⊥”型弯管沿竖直方向长度最长，置于最内层中心管(11)的底部。
5.根据权利要求2所述的一种用于合成反应的连续分段进料反应器，其特征在于：
所述反应物料A进料口(3)为两个，置于反应物料B进料口(4)的两侧。
6.根据权利要求4所述的一种用于合成反应的连续分段进料反应器，其特征在于：
所述反应物料B分布管(12)在最内层中心管(11)外壁上关于反应物料B进料口(4)中心轴线方向成轴对称布置。
7.根据权利要求3所述的一种用于合成反应的连续分段进料反应器，其特征在于：
所述反应物料B分布管(12)与反应物料B分布孔(6)可拆卸安装。
8.一种用于合成反应的连续分段进料反应处理方法，其特征在于，具体实施步骤如下：
1)将反应物料A和反应物料B进行计量；
2)将经计量后的反应物料A由反应物料A进料口(3)连续进入中间反应通道，将经计量后的反应物料B由反应物料B进料口(4)进入最内层中心管(11)，反应物料B通过反应物料B分布孔(6)分段连续加入到反应物料A内进行反应；
3)在反应器另一端，反应完成，反应产物从反应产物出口(10)排出。
9.根据权利要求8所述的一种用于合成反应的连续分段进料反应处理方法，其特征在于：
在步骤2)中，所述反应物料B利用法兰分布器(5)将物料分散至反应物料B分布管(12)然后分段加入到反应物料A内。
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