CN103801226B - 大容量高温高压溶剂热反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大容量高温高压溶剂热反应釜，包括反应釜本体和法兰盖，所述反应釜本体的顶部带有开口，并且反应釜本体的顶部具有与法兰盖相对应的法兰盘，所述法兰盖连接在反应釜本体顶部的法兰盘上，并形成工作容积≥1000L的密闭腔室；法兰盖上设置有电加热管，所述电加热管伸入反应釜本体内，用于对输送到反应釜本体内的物料进行加热，并产生工作温度为450℃、工作压力为43MPa的溶剂热反应条件。本发明采用反应釜内的电加热管直接对物料进行加热，相比外加热而言，不会出现反应釜外部温度大大高于工作温度的情况，提高了反应釜的安全性；同时本发明直接对流体物料体系进行加热，传热速度快，热效率高，节能效果好。

Description

大容量高温高压溶剂热反应釜

技术领域

本发明涉及一种工业反应容器，特别是涉及一种工作容积≥1000L的大容量高温高压溶剂热反应釜，以满足纳米溶胶等特殊材料的制备要求。

背景技术

目前，工作容积≥1000L、最高工作温度为450℃、最高工作压力为43MPa的大容量高温高压溶剂热反应釜在我国化工行业仍处于空白状态，只能依赖于进口，这种特种反应釜的缺乏严重制约了我国纳米材料的产业化发展，同时，目前国内外常用的大容量高温高压反应釜尚存在如下不足：（1）由于这种工作容积≥1000L、最高工作温度为450℃、最高工作压力为43MPa的大容量高温高压反应釜属于高压反应容器，因此需要较大的壁厚才能满足高压条件要求（通常这种大容量高温高压反应釜的壁厚在200-500mm的范围内），而现有的大容量高温高压反应釜通常是采用外加热，外加热由于受到传热温度梯度的影响，就必然会使反应釜外壁一定厚度的温度大大高于反应釜内的工作温度，然而材料在高温条件下（例如450℃以上）的强度会大大下降，因此这种外加热的方式就必然会更大程度地破坏反应釜外壁的强度，从而影响反应釜的使用安全性；同时由于外加热的热量是由外向内传递，因此传热速度慢，能耗较大；（2）由于反应釜内的反应介质在高温高压条件下具有较强的腐蚀性，因此需要在反应釜的内壁增加防腐内衬，然而目前采用的防腐内衬材料的防腐性能较差，不能满足纳米溶胶等特殊材料的制备需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大容量高温高压溶剂热反应釜，解决现有反应釜采用外加热容易导致外壁一定厚度的温度过高而影响反应釜的强度、传热速度慢、能耗大等问题、同时解决反应釜在高温高压条件下防腐蚀能力较差的问题，弥补我国在大容量高温高压反应釜领域的技术空白。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种大容量高温高压溶剂热反应釜，包括反应釜本体和法兰盖，所述反应釜本体的顶部带有开口，并且反应釜本体的顶部具有与法兰盖相对应的法兰盘，所述法兰盖连接在反应釜本体顶部的法兰盘上，并形成工作容积≥1000L的密闭腔室；法兰盖上设置有电加热管，所述电加热管伸入反应釜本体内，用于对输送到反应釜本体内的物料进行加热。

进一步，所述法兰盖上设置有十二根直管式电加热管，所述电加热管以法兰盖的中心为圆心绕同一圆周均匀分布。

进一步，所述电加热管的外部设置有由耐腐蚀材料制成的套管。

进一步，所述套管采用哈氏合金或钽合金制成。

进一步，所述电加热管通过焊接或螺纹连接的方式固定在法兰盖上。

进一步，所述反应釜本体的内壁设置有防腐蚀层。

进一步，所述防腐蚀层采用哈氏合金或钽合金堆焊而成。

进一步，所述防腐蚀层的厚度为4-6mm。

进一步，所述法兰盖的顶部设置有与所述密闭腔室连通的进料管，所述反应釜本体的底部设置有与所述密闭腔室连通的出料管。

进一步，所述法兰盖与反应釜本体顶部的法兰盘之间设置有垫片，所述垫片采用哈氏合金或钽合金制成。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明采用反应釜内的电加热管直接对物料进行加热，相比外加热而言，不会出现反应釜外部温度大大高于工作温度的情况，最大程度地降低了高温对反应釜强度的影响，保证了反应釜的强度，提高了反应釜的使用安全性；同时本发明直接对流体物料进行加热，传热速度快，减少了由外向内进行热传导而产生的能耗，节能效果好。

（2）本发明的电加热管连接在法兰盖上，安装时，首先将电加热管固定在法兰盖上，然后将电加热管伸入反应釜本体内，同时通过螺栓和螺母将法兰盖连接在反应釜本体顶部的法兰盘上，此种设计方便对电加热管进行安装，同时也方便后期检修。

（3）本发明的反应釜本体内壁设置有由哈氏合金或钽合金制成的防腐蚀层，而哈氏合金或钽合金相比一般的防腐蚀材料（例如聚四氟乙烯）而言，在高温高压条件下具有较强的耐腐蚀性，因此采用由哈氏合金或钽合金制成的防腐蚀内衬能够提高反应釜的防腐蚀性能，以满足纳米溶胶等特殊材料的制备要求。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，一种大容量高温高压溶剂热反应釜，包括反应釜本体1和法兰盖2，反应釜本体1的顶部带有开口，并且反应釜本体1的顶部具有与法兰盖2相对应的法兰盘，法兰盖2通过螺栓连接在反应釜本体顶部的法兰盘上，并形成工作容积≥1000L的密闭腔室；法兰盖2上设置有电加热管3，电加热管3伸入反应釜本体1内，使用时，首先将流体物料输送到反应釜本体1内，然后再将法兰盖2固定到反应釜本体顶部的法兰盘上，此时电加热管3伸入反应釜本体1内与流体物料接触，用于对反应釜本体1内的流体物料进行加热，产生工作温度为450℃、工作压力为43MPa的溶剂热反应条件。本发明通过反应釜本体1内的电加热管3直接对流体物料进行加热，相比外加热而言，不会出现反应釜外部温度大大高于工作温度的情况，最大程度地降低了高温对反应釜强度的影响，保证了反应釜的强度，提高了反应釜的使用安全性；同时本发明直接对流体物料进行加热，传热速度快，热效率高，减少了由外向内进行热传导而产生的能耗，节能效果好。

作为优选，法兰盖2上设置有十二根直管式电加热管3，电加热管3的功率为15KW，电加热管3以法兰盖2的中心为圆心绕同一圆周均匀分布，为了保证电加热管3都能伸入反应釜本体1内，电加热管3分布的圆周直径小于反应釜本体顶部开口的直径。采用此种设计方式能够更大程度地使反应釜本体1内的溶剂受热更加均匀。

作为优选，电加热管3的外部设置有由耐腐蚀材料制成的套管，套管用于对电加热管3进行保护，避免电加热管3被反应釜内的腐蚀性介质腐蚀。安装时，直接将电加热管3插入套管即可，安装方便。在本实施例中，套管采用哈氏合金或钽合金（Ta≥90wt%）制成，而哈氏合金或钽合金相比一般的防腐蚀材料（例如聚四氟乙烯）而言，在高温高压条件下防腐蚀性能更好，更能够有效对电加热管3进行保护。

作为优选，电加热管3通过焊接或螺纹连接的方式固定在法兰盖2上，安装时，首先将电加热管3固定在法兰盖2上，然后将电机热管3伸入反应釜本体1内，同时通过螺栓和螺母将法兰盖2连接在反应釜本体顶部的法兰盘上，这种设计方式更加合理，方便对电加热管进行安装，同时也方便后期检修。为了使电加热管3能够和外部电源连接，法兰盖2上具有十二个沿法兰盖厚度方向延伸并将其贯穿的通孔2a，电加热管3的连接线通过通孔2a伸出与外部电源连接。在本实施例中，电加热管3通过螺纹连接的方式固定在法兰盖2上，即电加热管3的一端带有外螺纹，通孔2a内带有螺纹，安装时，直接将电加热管3拧紧在法兰盖2上即可，这样电加热管3方便安装和拆卸。

作为优选，反应釜本体1的内壁设置有防腐蚀层，防腐蚀层用以防止腐蚀性介质对反应釜本体1的内壁进行腐蚀。在本实施例中，防腐蚀层采用哈氏合金或钽合金（Ta≥90wt%）制成，而哈氏合金或钽合金相比一般的防腐蚀材料（例如聚四氟乙烯）而言，在高温高压条件下防腐蚀性能更好，更能够有效对反应釜本体1的内壁进行保护。优选地，防腐蚀层的厚度为4-6mm，本实施例中防腐蚀层的厚度为5mm，加工时，可将堆焊机的悬臂伸入反应釜本体1内进行堆焊。

作为优选，法兰盖2的顶部中心设置有进料管4，反应釜本体1的底部中心设置有出料管5，安装时，将法兰盖2固定在反应釜本体顶部的法兰盘上，并形成工作容积≥1000L的密闭腔室，进料管4和出料管5均与该密闭腔室连通。值得说明的是，反应釜本体1上还设置有用于检测反应釜内部温度的热电偶6、与密闭腔室连通的压力变送器连接管7和与密闭腔室连通的安全阀连接管8，其中，热电偶6用于检测反应釜内部的温度，当温度达到工作温度时，电加热管3停止加热；压力变送器连接管7与压力变送器相连，压力变送器用于检测反应釜内部的压力；安全阀连接管8上设置有安全阀，当反应釜内部的压力达到最大工作压力时，打开安全阀进行卸压以消除安全隐患。本发明的反应釜在工作时，反应釜本体1通过支撑机构固定在地面上，物料借助泵经进料管4输送到反应釜本体1内，然后电加热管3通电对物料进行加热，当热电偶6检测到反应釜内部的温度达到工作温度时，电加热管3停止加热，同时，在加热过程中，反应釜内部的压力增大，当反应釜内的压力达到最大工作压力时，打开安全阀进行卸压；物料反应完成后，打开出料管5上的阀门，将反应后生成的物料排放到产品储罐中；另外，反应釜本体1的外部设置有冷却盘管9，在物料反应完成后，储水罐内的循环水输送到冷却盘管9中对反应釜进行冷却。由于在反应釜本体1上设置了进料管4和出料管5，这样更有利于实现自动进料和出料。

作为优选，法兰盖2与反应釜本体顶部的法兰盘之间设置有垫片，安装时，通过螺栓和螺母将法兰盖2连接在反应釜本体顶部的法兰盘上，垫片用于增加上、下两法兰盘之间的密封效果。在本实施例中，垫片采用哈氏合金或钽合金（Ta≥90wt%）制成，而哈氏合金或钽合金相比一般的防腐蚀材料（例如聚四氟乙烯）而言，在高温高压条件下防腐蚀性能更好，能够有效地防止被腐蚀，从而更好地保证了上、下两个法兰盘之间的密封效果。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种大容量高温高压溶剂热反应釜，包括反应釜本体（1），其特征在于，还包括法兰盖（2），所述反应釜本体（1）的顶部带有开口，并且反应釜本体（1）的顶部具有与法兰盖（2）相对应的法兰盘，所述法兰盖（2）连接在反应釜本体顶部的法兰盘上，并形成工作容积≥1000L的密闭腔室；法兰盖（2）上设置有电加热管（3），所述电加热管（3）伸入反应釜本体（1）内，用于对输送到反应釜本体（1）内的物料进行加热；所述电加热管（3）以法兰盖（2）的中心为圆心绕同一圆周均匀分布；

所述电加热管（3）的外部设置有由耐腐蚀材料制成的套管；

所述电加热管（3）通过焊接或螺纹连接的方式固定在法兰盖（2）上；

所述反应釜本体（1）的内壁设置有防腐蚀层；所述防腐蚀层的厚度为4-6mm；

所述法兰盖（2）的顶部设置有与所述密闭腔室连通的进料管（4），所述反应釜本体（1）的底部设置有与所述密闭腔室连通的出料管（5）。

2.根据权利要求1所述的大容量高温高压溶剂热反应釜，其特征在于，所述套管采用哈氏合金或钽合金制成。

3.根据权利要求1所述的大容量高温高压溶剂热反应釜，其特征在于，所述防腐蚀层采用哈氏合金或钽合金堆焊而成。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的大容量高温高压溶剂热反应釜，其特征在于，所述法兰盖（2）与反应釜本体顶部的法兰盘之间设置有垫片，所述垫片采用哈氏合金或钽合金制成。