一种连续流反应器的制作方法

1.本发明属于生化、石油、化工设备领域，特别是一种连续流反应器。


背景技术：

2.在化学化工领域中，很多化学反应是液体与液体（包含有流动性的浆料）混合发生反应，由于大多反应物料有易燃、易爆等特性，如反应过程控制不好存在发生失控爆炸的风险，这对反应的安全控制提出了很高的要求。人们都在寻求找到一个安全、高效的反应器。目前市场上的反应器很多，一般是釜式反应器，管式反应器，微通道反应器或其他特殊设计的反应器等。这些反应器不管是间歇流反应器还是连续流反应器，用于化学工程的反应器为了达到安全生产的目标，主要需解决两大难题：一是反应物料的混合要充分使其充分反应，二是反应放出的大量热量需要及时移出。在这两个方面，目前市场上的反应器都不同程度存在不足。由于现有反应器结构的限制，要么反应时原料的混合程度不够达不到非常充分混合的要求，要么移热的速度和能力不够，导致反应温度控制困难。如常见的釜式反应器由于釜内物料存量较大，搅拌速度低存在混合效果不好同时移热缓慢的缺点；管式反应器由于没有搅拌部件，流经其中的物料混合效果更差，即使加上静态混合部件效果也不一定能达到预期，移热效果也不是很理想；微通道反应器在移热方面比较出色，但会遇到浆料中颗粒堵塞流道的问题，使其应用范围也受到较大限制。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供一种连续流反应器，从外观看起来像一个圆柱形或圆管式反应器，其全新的结构设计能够达到比现有反应器显著更好的反应搅拌混合效果并有很好的移热效果，从而提高反应的安全性，还有很好的经济性；由于本反应器流道相对较大也能适用浆料的反应，让其有更大的适用性；同时由于其具有模块化的性质，通过增加模块能够很好满足反应产能的需要，提高其便利性。
4.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：一种连续流反应器，所述连续流反应器包括电机、搅拌器、反应器两个端头带换热腔的两个端头反应盘、反应器中部多个带换热腔的中间反应盘、进出物料的流道及接管、检测仪表、支撑连接部件等。
5.所述反应器的整体结构是一个端头反应盘连接上多个中间反应盘然后再连接另一个端头反应盘再加上搅拌器及电机的组合器。
6.所述反应盘（包括中间反应盘和端头反应盘）为圆型且直径相同，每个反应盘为一个模块，每个反应盘上都附带有一个换热腔，反应盘与反应盘连接合在一起后形成反应腔，换热腔与反应腔互不连通，形成换热腔和反应腔交互分隔的排列，即一个换热腔接一个反应腔再接一个换热腔然后再接反应腔并一直重复这种顺序排列，每个反应盘中心处都开孔并做成孔道作为物料流动通道。
7.所述中部多个带换热腔的中间反应盘，对于单个中间反应盘的结构为：其一侧是
平面圆盘状或凹圆盘状的结构，它与上一个与之相连反应盘的对应凹圆盘结构以法兰连接共同形成一个腔体作为反应空间（称为反应腔），其中部是一个供冷却或加热介质（如水、蒸汽等）流动的腔体（称为换热腔），其另一侧为背靠换热腔的凹圆盘状结构，此凹圆盘状结构与下一个反应盘模块对应进行法兰连接。
8.所述两个带换热腔的端头反应盘，靠近电机一端的端头反应盘结构为：靠端头一侧为换热腔，同时带有相应的密封件和出口接管，其通过固定支架与电机相连接，其另一侧则为凹圆盘状结构与中间反应盘通过法兰相连；远离电机的另一个端头反应盘的结构为：靠端头一侧为换热腔，同时带有相应的密封件和出口接管以及轴支撑件，其另一侧为平面圆盘状或凹圆盘状结构与中间反应盘通过法兰相连。
9.所述电机为与搅拌器相连的驱动装置。
10.所述搅拌器为一根主轴穿过所有反应腔和换热腔且其上带有多层搅拌桨的结构，每层搅拌桨位于一个反应腔腔体中，每层搅拌桨都跟随主轴一起转动，在各自的腔体中搅拌反应物料；搅拌器的主轴靠电机一侧有支撑固定件及密封部件，保证其运转过程中运转平稳不晃动，主轴的另一个端头可以固定可以不固定，取决于反应器的尺寸和搅拌器的运转平稳度，如果反应器尺寸大搅拌器主轴太长晃动太大则另一个端头也要固定，本专利申请选择另一端头也为固定来进行说明。
11.所述进出物料的流道及接管，每个反应盘的外沿上有物料进入反应腔的物料接管，每个反应盘的中心有开孔道供物料汇流，端头反应盘中心孔状流道与物料的出口接管相连，每个反应盘上的换热腔外沿上也有进出冷热介质的接管。
12.所述检测仪表，在每个反应盘上根据需要设有可以检测反应腔内温度、压力等的检测仪表，以监控反应器的状态。
13.进一步地，由于是模块化设计，所述反应器的整体结构可以实现模块的搭配组合，反应器结构最小可以是两个端头反应盘合在一起的情形，本说明书附图中的反应器结构以两个端头反应盘加两个中间反应盘为例做说明，如果需要进一步提高产量，可以直接增加中间反应盘的数量即可，理论上只要制作材料能够满足强度要求可以无限增加中间反应盘的数量。
14.进一步地，所述搅拌桨可以是直叶桨或斜叶桨，也可以是弯叶桨或其他适当型式的桨叶，桨叶数可以是单叶桨、两叶桨、三叶桨、四叶桨或者其他多叶桨，本说明书附图上为三叶桨。
15.进一步地，根据需要，所述反应器可以设置成竖直放置，也可以水平放置。
16.进一步地，根据需要，所述反应器上可以增减相应的仪表，满足监控的要求。
17.进一步地，所述反应器目前设计的反应盘之间的连接方式是法兰连接，根据需要，可以将法兰连接方式改为焊接方式或其他可行的方式。
18.进一步地，所述反应器在两端都设有物料的出口，实际应用中，可以只用一端的出口，另一端的出口可作为备用，本说明书示例中选择远离电机端的出口作为物料出口。
19.进一步地，由于结构科学合理，特别是搅拌混合效果极好且换热效果好，本说明书所述反应器还可作为多种物料的混合器使用。
20.本发明的工作原理为：正常情况下，反应原料通过管道接到所述反应器的物料进口，同时且连续地进入
每个反应腔内，进入反应腔的原料经过搅拌桨强力搅拌后充分混合并在反应腔内反应，同时朝腔体中心流动并流到反应盘中心的内孔道中，所有反应盘的内孔是连通的，各个反应腔内反应后的物料在中心的孔道内汇流，顺着搅拌轴的中心孔道流到反应器两端中心的出口管中，从反应器的一个端头的出口管（其他的端头出口管可以作为备用）流出，离开反应器，得到反应产物；特殊情况下，物料的流动方向可以作调整；换热介质也通过换热腔外沿的管道接口进入换热腔，在原料进入反应腔内反应的同时，换热介质也在换热腔内进出和流动，通过反应盘壁间的热交换带入热量或带走反应热；反应过程中的温度或压力可以通过反应盘外沿上设置的压力表和温度计检测并看到；根据需要，对反应器采取各种调整措施，使反应器运行参数处于要求的范围内，确保反应器的正常安全运行。
21.与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：1. 本发明中，所述反应器的物料从每个反应盘的外沿同时进入狭窄的反应腔体中并朝中心流动，汇流后从整个反应器中心的流道排出，这种流道的设计是全新的，在已有反应器技术中未见这种新设计，这种设计使反应器流道更加简短且紧凑合理，缩小了反应单元的体积，大大增加了安全性，有助于大幅缩小反应器尺寸；2. 本发明中，所述反应器的混合效果比其他工业化反应器的混合效果大大提高，在每个狭窄的小尺寸反应腔体中通过其中的搅拌桨叶的强力作用下，物料搅拌混合效果比其他形式的工业化反应器好很多倍，甚至可以与实验室级别的搅拌效果相当或更好，能够使反应的微观状态更加均匀，大大加强反应的稳定性，提高化学反应的安全性。这种新设计也未在已有的反应器技术中见过；3. 本发明中，所述反应器的换热效果比其他工业化反应器的有较大提高，原因在于本专利申请设计搅拌器的搅拌速度比现有工业化反应器的搅拌转速高很多，比如一般釜式反应器由于容量大以及搅拌器的尺寸大、机械振动等因素的限制，搅拌速度约为50-150转/分钟，由于本设计结构合理且本反应器及搅拌器尺寸较小，本专利申请设计的搅拌转速可达上千转/分钟，强力搅拌可以大大加强器壁的换热效果，使反应温度的控制更容易，此亦可提高安全性；4. 本发明中，每个中间反应盘的换热腔内的换热介质可以同时对其两侧的反应腔内的反应进行热量交换，这种新设计也未在已有的反应器技术中见过，圆盘形的换热面不但使换热面积增大且换热效果好，而且使得反应器结构紧凑小巧，大幅缩小反应器尺寸，节约设备成本及投资；5. 本发明的反应器尺寸规模介于微通道反应器与釜式反应器和管式反应器之间，可以适用浆料的反应，不像微通道反应器遇浆料会堵塞，大大提高对各种反应的适用性；由于尺寸更小，也比釜式反应器或管式反应器内的物料存量少，安全性更高，便于生产控制；6. 本发明的反应器结构新颖，安全性高，整机尺寸小，设计合理，更经济，适合工业化生产。
附图说明
22.图1是本发明实施例的概略结构正剖面图。
23.图2 是图1中a-a剖面图。
24.图中主要部件为：1.电机; 2.搅拌轴; 3.端头反应盘; 4.中间反应盘; 5.中间反应盘; 6.端头反应盘; 7.搅拌桨（每个反应腔内都有搅拌桨）; 8.支架及相关附件。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，这些实施例为本发明优选的实施方式，但是本发明并不局限于这些方式。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
26.一种连续流反应器，包括1.电机; 2.搅拌轴; 3.端头反应盘; 4.中间反应盘; 5.中间反应盘; 6.端头反应盘; 7.搅拌桨; 8.支架及相关附件；电机1固定在支架8上与反应器相连接，同时电机1的联轴器与搅拌轴2相连接以驱动搅拌轴及搅拌桨7转动，反应原料m1通过物料进口管管口n1,n3,n5进入搅拌桨所在的反应腔，原料m2通过进口管管口n2,n4,n6同时进入反应腔，注意：反应腔上有备用的进入管口如图2中n19可供更多原料加入使用；原料m1和m2在反应腔内经搅拌发生反应并向腔中心的孔道流动，多个反应腔内的反应物料汇流在中心孔道中，最后流至反应器的一个端头的出口管中例如从管口n17流出离开反应器，管口n15，n16，n18为备用口。在反应过程中，通过图2中设置在反应盘外沿壁上的压力表p和温度表t观测反应器内的压力和温度；冷却介质或加热介质c1同时分别通过换热腔外沿上的进入接管管口n7，n9，n11，n13进入反应器换热腔，从出口n8，n10，n12，n14流出，将反应时需要移出的热量移走或将反应所需的热量带入；根据需要，冷热介质的流动方向可以做反向调整。

技术特征：
1.一种连续流反应器，其特征在于包括电机、搅拌器、反应器两个端头带换热腔的两个端头反应盘、反应器中部多个带换热腔的中间反应盘、进出物料的流道及接管、检测仪表、支撑连接部件等；所述反应器的整体结构是一个端头反应盘连接上多个中间反应盘然后再连接另一个端头反应盘作为主体再加上搅拌器及电机的组合器，其中反应盘（包括端头反应盘和中间反应盘）为模块式设计，一个反应盘为一个模块，每个反应盘上都附带有一个换热腔，两个连接在一起的反应盘会形成一个反应腔，多个反应盘连接后会形成多个反应腔；搅拌器为一根主轴贯穿所有的反应腔和换热腔且其上带有多层搅拌桨的结构，每个反应腔内都有一层搅拌桨；物料通过接管同时连续进入反应器的反应腔内，在电机驱动的搅拌器搅拌混合下反应并流入反应器中心的孔道中，所有反应腔内的物料汇流在反应器中心的流道然后从反应器一端的出口管流出；同时冷却或加热介质通过接管进入换热腔内进行热交换；在每个反应盘上根据需要设有可以检测反应腔内温度、压力等的检测仪表。2.根据权利要求1所述的连续流反应器，其特征在于反应器模块化的结构设计：所述反应盘为圆型且直径相同，每个反应盘为一个模块，每个反应盘上都附带有一个换热腔，反应盘与反应盘连接合在一起后形成反应腔，换热腔与反应腔互不连通，所有反应盘形成换热腔和反应腔交互分隔的排列，即一个换热腔一个反应腔再一个换热腔然后再反应腔并一直重复这种顺序排列，每个反应盘中心处都开孔并做成孔道作为物料流动通道；反应器最小结构为两个端头反应盘合在一起即可组成一个最小规模的反应器，如果需要增大产能，在两个端头反应盘中间增加所需数量的中间反应盘即可。3.根据权力要求1所述的连续流反应器，其特征在于所述反应盘的连接方式为法兰连接，也可以采用焊接方式或其他有效的方式。4.根据权利要求1所述的连续流反应器，其特征在于其反应物料流道的设计：物料通过反应器反应盘外沿上的接管同时连续进入反应器的反应腔内，在反应腔内经搅拌混合反应并流入反应器中心的孔道中，所有反应腔内的物料汇流在反应器中心的孔道然后从反应器任意一端的出口管流出，优选从远离电机一端的出口管流出。5.根据权利要求1所述的连续流反应器，其特征在于其换热介质流道的设计：换热介质从反应盘的换热腔外沿上的接管同时连续进出换热腔，在其中进行冷却或加热的热交换，这种结构设计使得中间反应盘上换热腔内的换热介质可以同时与其两边的反应腔内反应物进行热交换。6.根据权利要求1所述的连续流反应器，其特征在于其反应盘的结构设计：所述中部多个带换热腔的中间反应盘，对于单个中间反应盘的结构为：其一侧是平面圆盘或凹圆盘状的结构，它与上一个与之相连反应盘的对应凹圆盘结构以法兰连接共同形成一个腔体作为反应空间（称为反应腔），其中部是一个供冷却或加热介质（如水、蒸汽等）流动的腔体（称为换热腔），其另一侧为背靠换热腔的凹圆盘状结构，此凹圆盘状结构与下一个反应盘模块对应进行法兰连接；所述两个带换热腔的端头反应盘，靠近电机一端的端头反应盘结构为：靠端头一侧为换热腔，同时带有相应的密封件和出口接管，其通过固定支架与电机相连接，其另一侧则为凹圆盘状结构与中间反应盘通过法兰相连；远离电机的另一个端头反应盘的结构为：靠端头一侧为换热腔，同时带有相应的密封件和出口接管以及轴支撑件，其另一侧为平面圆盘状或凹圆盘状结构与中间反应盘通过法兰相连。
7.根据权力要求1所述的搅拌器，其特征在于其为一根主轴穿过所有反应腔和换热腔且其上带有多层搅拌桨的结构，每层搅拌桨位于一个反应腔腔体中，所有搅拌桨跟随主轴一起转动，在各自的腔体中搅拌反应物料；搅拌器的主轴靠电机一侧有支撑固定件及密封部件，保证其运转过程中运转平稳不晃动，搅拌主轴的另一侧的端头可以固定可以不固定，取决于反应器的尺寸和搅拌器的运转平稳度，反应器尺寸小一般可不固定，如果反应器尺寸大搅拌器主轴太长晃动太大则另一个端头也要固定，优选为另一侧端头也固定。8.根据权力要求1所述的搅拌桨，其特征在于其可以是直叶桨或斜叶桨，也可以是弯叶桨或其他适当型式的桨叶，桨叶数可以是单叶桨、两叶桨、三叶桨、四叶桨或者其他多叶桨，说明书以三叶桨为例作说明。9.根据权利要求1所述的所述连续流反应器，其特征在于所述反应器可以设置成竖直放置，也可以水平放置。

技术总结
本发明涉及一种连续流反应器，属于化工设备领域。本发明所解决技术问题主要有：一、现有反应器的物料混合效果差，二、现有反应器移热效能差，三、现有反应器尺寸大，不安全，这些问题造成了反应效果不好、难以控制、安全性低等后果。本发明提出一种新型连续流反应器，包括电机，搅拌器，两个圆形端头反应盘，多个圆形中间反应盘，温度和压力等检测仪表，进出口接管等。其流道设计合理精巧、部件效能高、结构紧凑、设备尺寸小，达到非常高的混合效果和换热效能，可以很好解决上述问题。本发明所述连续流反应器可在石油、化工等领域用作反应器和混合器等。合器等。合器等。


技术研发人员：陈大志
受保护的技术使用者：陈大志
技术研发日：2023.08.06
技术公布日：2023/10/7