CN217856140U - 一种快速降温的节能深冷反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种快速降温的节能深冷反应釜，其结构包括反应釜本体，反应釜本体侧顶部设有进料口、底部设有出料口、反应釜本体外侧包裹有夹套，反应釜本体顶部设电机，电机输出端通过转轴连接反应釜本体内的搅拌桨叶，反应釜本体与搅拌桨叶之间环绕有均匀设置的内盘管，反应釜本体侧面上部设有盘管液氮进口、下部设有盘管液氮出口，盘管液氮进口和盘管液氮出口分别连通内盘管两端，夹套侧面上部设有夹套液氮出口、下部设有夹套液氮进口，盘管液氮进口、盘管液氮出口和夹套液氮进口分别通过管道外接内装有冷媒液氮的液氮钢瓶。本实用新型的优点：传质和传热效果更好；温度检测准确；安全、节能、高效。

Description

一种快速降温的节能深冷反应釜

技术领域

本实用新型涉及的是一种快速降温的节能深冷反应釜，属于化工设备技术领域。

背景技术

在医药合成及精细化工领域中，常常涉及到低温反应，反应需要将温度控制在-50℃至-80℃甚至更低温度。对于很多金属有机化合物(如格式试剂、氢化铝锂等)参与的反应在常温条件下稳定性差、副产物多，不利于合成目标产物，因此这类反应通常需要在低温环境下进行。

反应釜的主要作用是提供反应场所，并维持一定的条件，是化学反应过程按预定的方向进行并得到合格产物的保证。近年来我国医药事业不断发展，新药和仿制药的研究和开发越来越广，涉及到的反应类型越来越多，因此对主要生产设备反应釜的要求也越来越高。

随着药物合成技术的不断发展，规模化生产过程中对反应温度的控制越来越严格，反应温度的均匀性直接影响到反应釜中物料的反应速率和反应结果，普通的夹套冷却，一般由制冷机组降温制冷剂(如氯化钙水溶液、氯化钠水溶液)，后将制冷剂送入反应釜夹套内与釜内反应物料进行热交换。

现有技术普通的夹套冷却采用制冷机组的方式，此方式设备体积大、运行能耗高、制冷效果范围窄、应用受到一定限制。此外，夹套降温一般效率较低，在反应初始阶段温度分布不均匀，会对反应造成不利影响。

实用新型内容

本实用新型提出的是一种快速降温的节能深冷反应釜，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，提供多种模式降温，满足更低温度要求、快速降温需求的特殊反应，改善冷却效果，降低能耗。

本实用新型的技术解决方案：一种快速降温的节能深冷反应釜，其结构包括反应釜本体，反应釜本体侧顶部设有进料口、底部设有出料口、反应釜本体外侧包裹有夹套，反应釜本体顶部设电机，电机输出端通过转轴连接反应釜本体内的搅拌桨叶，反应釜本体与搅拌桨叶之间环绕有均匀设置的内盘管，反应釜本体侧面上部设有盘管液氮进口、下部设有盘管液氮出口，盘管液氮进口和盘管液氮出口分别连通内盘管两端，夹套侧面上部设有夹套液氮出口、下部设有夹套液氮进口，盘管液氮进口、盘管液氮出口和夹套液氮进口分别通过管道外接内装有冷媒液氮的液氮钢瓶。

优选的，所述的夹套外侧还包裹有真空腔。

优选的，所述的搅拌桨叶包括平直式桨叶和推进式桨叶，平直式桨叶位于反应釜本体内上层，推进式桨叶位于反应釜本体内下层。

优选的，所述的反应釜本体内壁还设有扰流板、均匀螺旋式设置在内盘管旁，扰流板共6块等角度设置，同一高度两块折流板之间的夹角为60°。

优选的，所述的盘管液氮进口、夹套液氮进口和盘管液氮出口连接的管道上分别设有第一气动阀、第三气动阀和第四气动阀，夹套液氮进口和盘管液氮出口连接的管道汇集的管道上设有第二气动阀。

优选的，所述的反应釜本体侧壁底部设有延伸至反应釜本体内底部的第一温度计套管，反应釜本体侧壁顶部设有延伸至反应釜本体内上层的第二温度计套管，第一温度计套管和第二温度计套管内分别套装有一温度计。

本实用新型的优点：1)传质和传热效果更好：搅拌桨的配置可以加强物料的混合强度和效果，尤其是固液反应，物料不易沉降。搅拌桨带动物料分散的同时也加强了热量的传递。扰流板可以加快热量传递的速度，使反应液温度分布更加均匀。

2)温度检测准确：可根据需要选择相应温度计进行温度测量，也可同时测量上下两个区域的温度，即可获取反应液温度分布的情况，又可判断物料的传质和传热效果。

3)安全、节能、高效：两种降温模式的灵活切换给实际运营带来极大好处，不仅能够根据不同反应要求采用最节能的冷却方式，最大程度减少液氮的使用量，而且切换模式可由DCS远程控制，减少现场操作的频次，尽可能保护人员的安全。

附图说明

图1是本实用新型快速降温的节能深冷反应釜的结构示意图。

图中的1是电机、2是进料口、3是盘管液氮进口、4是夹套液氮进口、5是盘管液氮出口、6是液氮钢瓶、7是扰流板、8是平直式桨叶、9是真空腔、10是夹套、11是第一温度计套管、12是推进式桨叶、13是夹套液氮出口、14是出料口、15是第一气动阀、16是第二气动阀、17是第三气动阀、18是第四气动阀、19是第二温度计套管、20是反应釜本体。

具体实施方式

下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种快速降温的节能深冷反应釜，其结构包括反应釜本体20，反应釜本体20侧顶部设有进料口2、底部设有出料口14、反应釜本体20外侧包裹有夹套10，反应釜本体20顶部设电机1(提供搅拌的动力)，电机1输出端通过转轴连接反应釜本体20内的搅拌桨叶，反应釜本体20与搅拌桨叶之间环绕有均匀设置的内盘管，反应釜本体20侧面上部设有盘管液氮进口3、下部设有盘管液氮出口5，盘管液氮进口3和盘管液氮出口5分别连通内盘管两端，夹套10侧面上部设有夹套液氮出口13、下部设有夹套液氮进口4，盘管液氮进口3、盘管液氮出口5和夹套液氮进口4分别通过管道外接内装有冷媒液氮的液氮钢瓶6。

反应釜本体20外部包裹的夹套10用于降温和保温，夹套10外侧还包裹有真空腔9，起到保温的作用，防止冷量损失。

搅拌桨叶包括平直式桨叶8和推进式桨叶12，平直式桨叶8位于反应釜本体20内上层，推进式桨叶12位于反应釜本体20内下层。特殊的桨叶设置能够使料液在径向和轴向的混合效果更加均匀、彻底，同时更有利于热量的快速传递。

反应釜本体20内壁还设有扰流板7，均匀螺旋式设置在内盘管旁，优选为6块，等角度设置，同一高度两块折流板7之间的夹角为60°。当搅拌叶搅动釜内的反应液时，扰流板7能够改变反应液的流动状态，并将反应体系的热量快速传递到内盘管和釜壁上，进行热量交换，加快反应体系的降温速度。

盘管液氮进口3、夹套液氮进口4和盘管液氮出口5连接的管道上分别设有第一气动阀15、第三气动阀17和第四气动阀18，夹套液氮进口4和盘管液氮出口5连接的管道汇集的管道上设有第二气动阀16。

反应釜本体20侧壁底部设有延伸至反应釜本体20内底部的第一温度计套管11，反应釜本体20侧壁顶部设有延伸至反应釜本体20内上层的第二温度计套管19，第一温度计套管11和第二温度计套管19内分别套装有一温度计。

内盘管和夹套10，提供两种降温模块，可串联使用也可单独工作。通常情况下在反应前期阶段，打开第一气动阀15、第三气动阀17和第四气动阀18，关闭第二气动阀16，液氮冷媒先进入内盘管，随后由盘管液氮出口5进入到夹套10，实现内盘管和夹套10串联使用的目的。当反应进行一段时间之后，只需要维持适当的低温，此时可通过单独采用夹套进行降温。具体做法为：打开第二气动阀16、第三气动阀17，关闭第一气动阀15、第四气动阀18，液氮通过夹套液氮进口4直接进入到夹套10进行降温。

第一温度计套管11设于反应釜本体20底部偏下位置，用于监测反应釜内的温度，对于某些滴加反应或者反应液较少的情形，常常需要采用此种方式测温；第二温度计套管19，设于反应釜本体20上层，可较为准确测量上层反应液温度。第一温度计套管11和第二温度计套管19也可同时使用，对反应液轴向上的温度分布进行测试。

根据以上结构，工作时，原料经进料口2加入反应釜本体20中，启动液氮开关，使液氮通过内盘管和夹套10。启动搅拌用的电机1，带动搅拌桨高速搅拌与液氮盘管及夹套10充分进行热交换，液氮吸热汽化后通过尾气排放口(夹套液氮出口13)直接排入大气。

实施例

反应釜本体20为不锈钢或内衬哈式合金不锈钢(可根据具体需求选择材质)，整体抛光，内部与物料接触部分Ra≤0.4,外部≤0.8。

反应釜顶部连通有进料口2，固体料和液体料均由此口加入。

反应釜底部设有排料口14，反应结束后的料液以及清洗液都由此口排出。

第一温度计套管11设置于筒体和下封头相切的位置，第二温度计套管19设置于反应釜上封头处且向下延伸至反应釜50％装液量液位处。温度计套管配有热电偶温度探头(防爆，测温范围：-200℃-100℃)。

反应釜降温方式通过内盘管或者夹套10的方式进行，内盘管和夹套10通过外接管道进行灵活切换。

夹套10采用304不锈钢，设计温度为-196℃-60℃，设计压力为0.6Mpa。

平直式桨叶8安装于反应釜筒体中间偏上20％的位置，推进式桨叶12安装于筒体中间偏下80％的位置。

夹套10的外部设有真空腔9，设计压力为0.6Mpa，起到保温隔热的作用。

使用时，首先通过进料口2将反应用的原料放入到反应釜本体20内部的搅拌腔中去，随后(通过控制器)打开电机1使其开始运转，电机1运转之后开始带动下方安装的转轴做同步运动，随后转轴带动平直式桨叶8和推进式桨叶12开始对物料进行搅拌处理，在搅拌的同时打开第一气动阀15、第三气动阀17和第四气动阀18，关闭第二气动阀16，将液氮依次通入内盘管和夹套10。在通液氮的过程中可以通过温度探头进行监控。当反应进行到一定阶段之后，不再需要维护过低温度，此时关闭第一气动阀15和第四气动阀18，打开第二气动阀16和第三气动阀17，将液氮直接通入夹套10中维持适当的温度。生产完成之后釜体底部的出料口14可以将反应产物取出，反应结束之后的溶剂以及清洗水也通过此口排出。

还可根据特定工艺需要进行DCS控制，可根据现有技术进行设计。

以上所述各部件均为现有技术，本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速降温的节能深冷反应釜，其特征在于，包括反应釜本体(20)，反应釜本体(20)侧顶部设有进料口(2)、底部设有出料口(14)、反应釜本体(20)外侧包裹有夹套(10)，反应釜本体(20)顶部设电机(1)，电机(1)输出端通过转轴连接反应釜本体(20)内的搅拌桨叶，反应釜本体(20)与搅拌桨叶之间环绕有均匀设置的内盘管，反应釜本体(20)侧面上部设有盘管液氮进口(3)、下部设有盘管液氮出口(5)，盘管液氮进口(3)和盘管液氮出口(5)分别连通内盘管两端，夹套(10)侧面上部设有夹套液氮出口(13)、下部设有夹套液氮进口(4)，盘管液氮进口(3)、盘管液氮出口(5)和夹套液氮进口(4)分别通过管道外接内装有冷媒液氮的液氮钢瓶(6)。

2.如权利要求1所述的一种快速降温的节能深冷反应釜，其特征在于，所述的夹套(10)外侧还包裹有真空腔(9)。

3.如权利要求2所述的一种快速降温的节能深冷反应釜，其特征在于，所述的搅拌桨叶包括平直式桨叶(8)和推进式桨叶(12)，平直式桨叶(8)位于反应釜本体(20)内上层，推进式桨叶(12)位于反应釜本体(20)内下层。

4.如权利要求3所述的一种快速降温的节能深冷反应釜，其特征在于，所述的反应釜本体(20)内壁还设有扰流板(7)、均匀螺旋式设置在内盘管旁，扰流板(7)共6块等角度设置，同一高度两块折流板(7)之间的夹角为60°。

5.如权利要求4所述的一种快速降温的节能深冷反应釜，其特征在于，所述的盘管液氮进口(3)、夹套液氮进口(4)和盘管液氮出口(5)连接的管道上分别设有第一气动阀(15)、第三气动阀(17)和第四气动阀(18)，夹套液氮进口(4)和盘管液氮出口(5)连接的管道汇集的管道上设有第二气动阀(16)。

6.如权利要求5所述的一种快速降温的节能深冷反应釜，其特征在于，所述的反应釜本体(20)侧壁底部设有延伸至反应釜本体(20)内底部的第一温度计套管(11)，反应釜本体(20)侧壁顶部设有延伸至反应釜本体(20)内上层的第二温度计套管(19)，第一温度计套管(11)和第二温度计套管(19)内分别套装有一温度计。

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