CN206911356U - 一种连续流管式反应***及反应控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工制药技术领域，具体涉及一种连续流管式反应***及反应控制***，反应***包括依次连通的进料装置、混合装置、预热装置和反应装置，反应装置内的反应管通过连通装置依次连通，反应控制***包括用于选择预设反应模式的输入装置，以及根据选择的反应模式来输出控制信号，控制连续流管式反应***按照反应条件正常运行的控制单元。本实用新型的连续流管式反应***和反应控制***，混合效果好，反应条件控制精确，提高反应效率和成品率，体积和占地空间较小，降低生产成本，采用螺旋状缠绕的反应管，混合效果好，设备寿命长。

Description

一种连续流管式反应***及反应控制***

技术领域

本实用新型涉及化工制药技术领域，具体涉及一种连续流管式反应***及反应控制***。

背景技术

化工制药技术领域常用的反应器设备包括管式反应器和釜式反应器等，其中釜式反应器常在反应釜中装入搅拌装置，用于液相反应物混合，其合成物纯度、反应转化率较低，能耗和污染较为严重。由于化工制药领域对产品的纯度等要求较高，因此常使用的反应器设备为连续流管式反应器。

管式反应器内的化学反应物浓度与反应速率随管长变化，因此管式反应器需要满足化学反应所需要的管长，现有的直管反应器或U形管反应器要做到较长的管长，则反应器体积太大。另外，现有的管式反应器，无法很好的完成化学反应所需要的反应条件，如传质、传热所需要的充分混合、精确控温、足够的反应管长度以及在线检测相应的数据等。

实用新型内容

本实用新型提出一种连续流管式反应***及反应控制***，以解决现有的管式反应***占地面积大，传质、传热混合不够均匀，无法做到精确控温和在线监测等技术问题。

本实用新型的连续流管式反应***，包括依次连通的进料装置、混合装置、预热装置和反应装置，

所述进料装置包括多组依次连接的原料罐、进料泵和流量控制器，所述每个原料罐用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器用于控制所述进料泵从所述原料罐中以一定速率抽取反应溶液；

所述混合装置内安装有搅拌桨，所述搅拌桨由伺服电机驱动，用于将从所述原料罐中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；

所述预热装置包括预热管程和预热壳程，所述预热管程用于流通从所述混合装置导入的混合溶液，所述预热壳程用于流通用于预热反应物的预热介质；

所述反应装置包括反应器壳体，所述反应器壳体的下部设置有壳程入口，所述反应器壳体的上部设置有壳程出口，所述反应器壳体的壳程内部用于流通用于加热反应物的加热介质；所述反应器壳体的上下两端均连接有管板和连通装置，所述反应器壳体的内部设置有用于流通反应物的反应管组，所述反应管组包括多根反应管，每根反应管的上下两端穿过并固定连接于所述管板上，所有反应管通过所述连通装置依次连通。

作为优选，所述反应器壳体下端的连通装置上设置有反应物入口和反应物出口，所述反应物入口连通所述预热装置，所述反应物出口连通产品罐。

作为优选，所述反应器壳体上端的连通装置上设置有温度检测仪表、压力检测仪表和流速检测仪表，用于测量所述反应管内的温度、压力和流速数据。

作为优选，所述连通装置采用折流管箱，所述折流管箱上设置有多个与所述反应管连通方向上相邻两根反应管相对应的折流槽，所有反应管通过折流管箱上的折流槽依次连通。

作为优选，所述多根反应管以一定螺旋升角缠绕设置。

本实用新型还公开了一种连续流管式反应控制***，包括输入单元和控制单元，所述输入单元用于选择预设的反应模式，所述控制单元基于所述输入单元选择的反应模式来输出控制信号，控制连续流管式反应***运行；其中，所述控制单元包括：

多组进料控制装置，每组进料控制装置连接一个原料罐，用于控制每种反应溶液的流速和流量；

混合控制装置，用于控制所述伺服电机的转速；

预热控制装置，包括预热温度检测装置和预热介质控制装置，所述预热温度检测装置用于检测预热装置管程内预热溶液的温度，所述预热介质控制装置用于根据该温度控制预热装置壳程内预热介质的温度和流速；

反应控制装置，包括反应条件检测装置、反应物流速控制装置和加热介质控制装置，所述反应条件检测装置包括温度检测仪表、压力检测仪表和流速检测仪表，用于测量反应管内的温度、压力和流速数据，所述反应物流速控制装置用于根据反应管内的流速数据控制反应物流速，所述加热介质控制装置用于根据反应管内的温度和压力数据控制反应器壳程内部加热介质的温度和流速。

本实用新型的连续流管式反应***和反应控制***，具有如下优点：

(1)通过设置混合装置，使多种反应溶液充分混合，提高反应效率。

(2)通过设置预热装置，使混合后的反应溶液在进入反应器前提前升温，进入反应器后尽快达到反应温度，提高反应效率。

(3)反应装置采用连续流管道，连续流管道通过折流管箱连通，大大减小了相邻反应管之间的距离，使单位体积内反应管的长度大大增长，在满足同样化学反应的条件下，本实用新型的体积和占地空间更小，生产成本更低。

(4)反应管呈螺旋状缠绕，反应物沿着螺旋管形成螺旋状切线运动，使反应物在低流速情况下获得高雷诺数，大大提高湍流效果，在不断流动反应中仍能不间断混合；另外，缠绕式反应管组整体呈弹簧形，可以消除反应传热产生的热应力，不会将热应力传导至管板端，大大提高了设备的使用寿命。

(5)反应控制***实时检测反应***各个环节的反应条件，并做出精确的反馈调节，精确控制反应***内的各项反应条件。

附图说明

图1为本实用新型的连续流管式反应***的整体结构示意图；

图2为本实用新型的连续流管式反应***的反应装置的结构示意图；

图3为本实用新型的连续流管式反应控制***的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1-2所示，本实施例的连续流管式反应***，包括依次连通的进料装置1、混合装置2、预热装置3和反应装置4。

其中，进料装置1包括多组依次连接的原料罐10、进料泵11和流量控制器12，每个原料罐10用于盛装一种反应溶液，流量控制器12用于控制所述进料泵11从所述原料罐10中以一定速率抽取反应溶液。

混合装置2内安装有搅拌桨20，搅拌桨20由伺服电机21驱动，用于将从所述原料罐10中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液。

预热装置3包括预热管程30和预热壳程31，预热管程30用于流通从所述混合装置2导入的混合溶液，预热壳程31用于流通用于预热反应物的预热介质。

反应装置4包括反应器壳体40，反应器壳体40的下部设置有壳程入口41，反应器壳体40的上部设置有壳程出口42，反应器壳体40的壳程内部用于流通用于加热反应物的加热介质；反应器壳体40的上下两端均连接有管板43和连通装置，反应器壳体40的内部设置有用于流通反应物的多根反应管44，每根反应管44的上下两端穿过并固定连接于所述管板43上，所有反应管44通过所述连通装置依次连通。

进一步的，本实施例中的反应器壳体40下端的连通装置上设置有反应物入口45和反应物出口46，所述反应物入口45连通所述预热装置3，所述反应物出口46连通产品罐。

进一步的，本实施例中的反应器壳体40上端的连通装置上设置有温度检测仪表47、压力检测仪表48和流速检测仪表49，用于测量所述反应管内的温度、压力和流速数据。

进一步的，本实施例中的连通装置采用折流管箱5，所述折流管箱5上设置有多个与所述反应管44连通方向上相邻两根反应管44相对应的折流槽50，所有反应管44通过折流管箱5上的折流槽50依次连通。采用折流槽连通相邻的反应管，可以大大减小相邻反应管之间的距离，使单位体积内反应管的长度大大增长，在满足同样化学反应的条件下，本实施例中的反应装置的体积和占地空间更小。

进一步的，本实施例中的多根反应管44以一定螺旋升角缠绕设置，形成缠绕式反应管组，缠绕式反应管组呈螺旋状缠绕，反应物沿着螺旋管形成螺旋状切线运动，使反应物在低流速情况下获得高雷诺数，大大提高湍流效果，在不断流动反应中仍能不间断混合；另外，缠绕式反应管组整体呈弹簧形，可以消除反应传热产生的热应力，不会将热应力传导至管板端，大大提高了设备的使用寿命。

实施例2：

本实施例公开了一种连续流管式反应控制***，包括输入单元6和控制单元7，所述输入单元6用于选择预设的反应模式，所述控制单元7基于所述输入单元6选择的反应模式来输出控制信号，控制连续流管式反应***运行；其中，所述控制单元7包括：

多组进料控制装置70，每组进料控制装置70连接一个原料罐10，用于控制每种反应溶液的流速和流量；

混合控制装置71，用于控制所述伺服电机21的转速；

预热控制装置72，包括预热温度检测装置73和预热介质控制装置74，所述预热温度检测装置73用于检测预热装置3预热管程30内预热溶液的温度，所述预热介质控制装置74用于根据该温度控制预热装置3预热壳程31内预热介质的温度和流速；

反应控制装置75，包括反应条件检测装置76、反应物流速控制装置77和加热介质控制装置78，所述反应条件检测装置76包括温度检测仪表47、压力检测仪表48和流速检测仪表49，用于测量反应管44内的温度、压力和流速数据，所述反应物流速控制装置77用于根据反应管44内的流速数据控制反应物流速，所述加热介质控制装置78用于根据反应管44内的温度和压力数据控制反应器壳程内部加热介质的温度和流速。

进一步的，本实施例中输入单元6选择预设的反应模式，所述预设的反应模式包括每种反应溶液的预设流速和预设流量、预热管程30内预热溶液的预设温度、预热壳程31内预热介质的预设温度和预设流速，反应管44内的预设温度、预设压力和预设流速，反应器壳程内部加热介质的预设温度和预设流速。本领域技术人员可以根据本实施例的内容，借助软件和必须的通用硬件平台，来实现本实施例中预设的反应模式。

本实施例的反应控制***在运行时，根据输入单元6选择的预设反应模式，控制反应***中的进料装置1将多个原料罐10中的多种原料溶液注入混合装置2中；混合装置2使原料溶液充分混合后，混合溶液进入预热装置3中；预热控制装置73检测预热装置3预热管程30内预热溶液的温度，并根据该温度控制预热装置3预热壳程31内预热介质的温度和流速；预热完成后，反应溶液通过连续流管道进入反应装置4内，反应控制装置检测并反馈控制反应条件的稳定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应视为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种连续流管式反应***，其特征在于：包括依次连通的进料装置、混合装置、预热装置和反应装置，

所述进料装置包括多组依次连接的原料罐、进料泵和流量控制器，所述每个原料罐用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器用于控制所述进料泵从所述原料罐中以一定速率抽取反应溶液；

所述混合装置内安装有搅拌桨，所述搅拌桨由伺服电机驱动，用于将从所述原料罐中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；

所述预热装置包括预热管程和预热壳程，所述预热管程用于流通从所述混合装置导入的混合溶液，所述预热壳程用于流通用于预热反应物的预热介质；

所述反应装置包括反应器壳体，所述反应器壳体的下部设置有壳程入口，所述反应器壳体的上部设置有壳程出口，所述反应器壳体的壳程内部用于流通用于加热反应物的加热介质；所述反应器壳体的上下两端均连接有管板和连通装置，所述反应器壳体的内部设置有用于流通反应物的反应管组，所述反应管组包括多根反应管，每根反应管的上下两端穿过并固定连接于所述管板上，所有反应管通过所述连通装置依次连通。

2.如权利要求1所述的一种连续流管式反应***，其特征在于：所述反应器壳体下端的连通装置上设置有反应物入口和反应物出口，所述反应物入口连通所述预热装置，所述反应物出口连通产品罐。

3.如权利要求1所述的一种连续流管式反应***，其特征在于：所述反应器壳体上端的连通装置上设置有温度检测仪表、压力检测仪表和流速检测仪表，用于测量所述反应管内的温度、压力和流速数据。

4.如权利要求1所述的一种连续流管式反应***，其特征在于：所述连通装置采用折流管箱，所述折流管箱上设置有多个与所述反应管连通方向上相邻两根反应管相对应的折流槽，所有反应管通过折流管箱上的折流槽依次连通。

5.如权利要求1所述的一种连续流管式反应***，其特征在于：所述多根反应管以一定螺旋升角缠绕设置。

6.一种用于控制如权利要求1-5中任一项所述的连续流管式反应***的连续流管式反应控制***，其特征在于：包括输入单元和控制单元，所述输入单元用于选择预设的反应模式，所述控制单元基于所述输入单元选择的反应模式来输出控制信号，控制连续流管式反应***运行；其中，所述控制单元包括：

多组进料控制装置，每组进料控制装置连接一个原料罐，用于控制每种反应溶液的流速和流量；

混合控制装置，用于控制所述伺服电机的转速；

预热控制装置，包括预热温度检测装置和预热介质控制装置，所述预热温度检测装置用于检测预热装置管程内预热溶液的温度，所述预热介质控制装置用于根据该温度控制所述预热壳程内的预热介质的温度和流速；

反应控制装置，包括反应条件检测装置、反应物流速控制装置和加热介质控制装置，所述反应条件检测装置包括温度检测仪表、压力检测仪表和流速检测仪表，用于测量反应管内的温度、压力和流速数据，所述反应物流速控制装置用于根据反应管内的流速数据控制反应物流速，所述加热介质控制装置用于根据反应管内的温度和压力数据控制反应器壳程内部加热介质的温度和流速。