CN104492355A - 放热反应装置及反应过程中温度精准确定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放热反应装置，包括反应釜和冷凝装置，所述反应釜上设有保护气体进口，还包括设定工艺所需温度控制范围的PLC，所述反应釜的顶部设有滴加液管路，所述滴加液管路上连接有流量调节阀和质量流量计，所述反应釜内置有向PLC传输信号的温度传感器，并通过PLC控制流量调节阀和质量流量计控制滴加量以控制反应釜内的产热量，该发明具有在反应过程中平稳快速进行，且无副作用的特点。

Description

放热反应装置及反应过程中温度精准确定的方法

技术领域

本发明涉及一种反应装置和操作方法，更具体地说，它涉及一种放热反应装置及反应过程中温度精准确定的方法。

背景技术

反应前总能量大于反应后总能量的化学反应叫做放热反应。

放热反应装置是将至少两种原料进行放热反应生成至少一种产物。至少两种原料均在反应釜内进行混合，在两种原料进行充分混合时，会产生高温，原料在高温下反应易发生反应失控甚至出现副作用。

申请号为CN08204669.2的中国专利公开了一种放热反应装置，它包括一管状反应器，该反应器具有一进口反应器头部和一出口反应器头部，反应器内填充着催化剂的反应管道被一进口端管板和一出口端管板支承，一管状热交换器具有一上端部和一下端部，且包括支撑交换器内的管道的上部端板和下部端板，交换器的上端部被整体固接在出口反应器头部的一开口周围，因此形成与反应器成一整体的结构，反应器头部的出口用于让反应气体从反应器流动到热交换器中，反应气体穿过热交换器内的管道，反应气体以间接的热交换方式由一种引入至热交换器的热交换流体所冷却。反应器配设有用水来对在反应器和热交换器内的管道进行冷却的装置。该装置用流动的水实现反应器内带走温度，使反应器内温度降低，但，到温度变的很高时，流动的水需要经过一段时间后才能将反应器内的温度降低，在持续的高温反应中，虽然有保护气体也很难避免反应器内出现副作用。

另外，市场上的放热反应装置大多通过员工的经验完成操作，局限性很高，且不能保证在操作时对反应器内的温度精准定位。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种反应过程中平稳进行的放热反应装置及反应过程中温度精准确定位方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种放热反应装置，包括反应釜和冷凝装置，所述反应釜上设有保护气体进口，还包括设定工艺所需温度控制范围的PLC，所述反应釜内置有向PLC传输信号的温度传感器，并通过PLC控制连接在滴加液管路上流量调节阀和质量流量计控制滴加量以控制反应釜内的产热量，所述滴加液管路外置在反应釜的顶部。

通过采用上述技术方案，反应釜用于两种反应液或两种以上的反应液混合，搅拌装置用于将两种或两种以上的反应液充分混合，温度传感器用于检测反应釜内的温度，并将反应釜内的温度传递给PLC， PLC根据设定工艺所需温度控制范围控制流量调节阀、质量流量计以及冷凝装置工作，反应釜的底部设有保护气体进口，保护气体用于防止反应釜内的反应液出现副作用。

本发明进一步设置为：所述反应釜的内部液面上设有连通滴加液管路的滴加液分布器。

通过采用上述技术方案，反应液从滴加液管路中紧缚反应釜内，并通过滴加液分布器将反应液喷撒的面积加大，使反应釜内的反应液更充分更快速的混合。

本发明进一步设置为：所述冷凝装置包括外置的冷热置换器和导通反应釜与冷热置换器的循环管道，所述循环管道上设有循环泵。

通过采用上述技术方案，循环管道内的冷凝水从反映釜通过，使快反应釜内的温度迅速降低，冷热置换器用于将从反应釜内流出的变热的冷凝水迅速的置换成温度低的冷凝水，安装在循环管道上的循环管泵用于加快循环管道内的冷凝水迅速的流动，进一步的促进反应釜内的温度迅速降低。

本发明进一步设置为：置于反应釜内的循环管道成螺旋状分布。

通过采用上述技术方案，于反应釜内的循环管道设置成螺旋状，因为，反应釜内的空间有限，该设置使循环管道在反应釜内的长度加大，使循环管道内的冷凝水在反应釜内流动的时间更长、范围更大，带走反应釜内的温度更多，温度下降更快。

本发明进一步设置为：所述搅拌装置包括内置的搅拌器和外置的用于带动搅拌器旋转的电机。

通过采用上述技术方案，电机在工作的时候会产生一定热量，电机外置避免其在工作时增加反映釜内的温度，搅拌器在旋转时用于使反应釜内的两种或两种以上的反应液更充分、更快速的混合。

本发明进一步设置为：所述反应釜的内壁上分布有若干个导流板。

通过采用上述技术方案，反映釜内的反应液在搅拌器的作用下会插设涡流，设置在反应釜内壁上的导流板用于改变部分反应液的流动方向，使反应液交错流动，更进一步的增块反应液的混合。

一种放热反应的反应过程中温度精准确定的方法，其特征是：操作步骤：

a、在反应釜内放入一种反应液；

b、注入保护气体到反应釜内；

c、PLC接收到温度传感器的信号控制连接在滴加液管路上流量调节阀和质量流量计控制滴加量以控制反应釜内的产热量，同时，电机带动搅拌器旋转；

d、当反应釜内的温度超过PLC中设定工艺所需的温度控制范围，冷凝装置开始工作带走反应热，循环管道内的冷凝水在循环泵的作用下开始循环，并通过冷热置换器将从反应釜内流出的带有热量的冷凝水置换成温度低的冷凝水；

e、将充分混合的反应液排出反应釜外。

先一次性的将一种反应液置于反应釜内，减少做操时间且方便操作，在增加另一种反应液之前添加保护气体，降低副作用，PLC根据反应釜内的温度控制滴加液的滴加速度的滴加量、搅拌，同时，控制冷凝装载来控制反应釜内的温度，使反应过程快速进行起且没有副作用。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图。

图中：1、反应釜；11、保护气体进口；2、搅拌装置；21、搅拌器；22、电机；3、冷凝装置；31、冷热置换器；32、循环泵；4、流量调节阀；5、质量流量计；6、温度传感器；7、滴加液分布器；8、导流板。

具体实施方式

参照图1对本发明放热反应装置及反应过程中温度精确定的方法实施例做进一步说明。

一种放热反应装置，包括反应釜1、搅拌装置2、设定工艺所需温度控制范围的PLC、用于带走反应釜1内反应温度的冷凝装置3，所述反应釜1的顶部外置有滴加液管路，所述滴加液管路上设有由PLC控制的流量调节阀4和质量流量计5，所述反应釜1内置有向PLC传输信号的多点式温度传感器6，所述反应釜1的底部设有保护气体进口11。反应釜1用于两种反应液或两种以上的反应液混合，搅拌装置2用于将两种或两种以上的反应液充分混合，温度传感器6用于检测反应釜1内的温度，并将反应釜1内的温度传递给PLC（PLC控制器选用为：西门子S7200CPU222）， PLC根据设定工艺所需温度控制范围控制流量调节阀4、质量流量计5以及冷凝装置3工作，反应釜1的底部设有保护气体进口11，保护气体用于防止反应釜1内的反应液出现副作用（保护气体包括氮气、氧气、氩气、氦气、二氧化氮等，优选氧气）。

所述反应釜1的内部液面上设有连通滴加液管路的两个用于气流雾化滴加液分布器7。反应液从滴加液管路中紧缚反应釜1内，并通过滴加液分布器7将反应液喷撒的面积加大，使反应釜1内的反应液更充分更快速的混合。

所述冷凝装置3包括外置的冷热置换器31和导通反应釜1与冷热置换器31的循环管道，所述循环管道上设有循环泵32。循环管道内的冷凝水从反映釜通过，使快反应釜1内的温度迅速降低，冷热置换器31用于将从反应釜1内流出的变热的冷凝水迅速的置换成温度低的冷凝水，安装在循环管道上的循环管泵用于加快循环管道内的冷凝水迅速的流动，进一步的促进反应釜1内的温度迅速降低。

置于反应釜1内的循环管道成螺旋状分布。于反应釜1内的循环管道设置成螺旋状，因为，反应釜1内的空间有限，该设置使循环管道在反应釜1内的长度加大，使循环管道内的冷凝水在反应釜1内流动的时间更长、范围更大，带走反应釜1内的温度更多，温度下降更快。

所述搅拌装置2包括内置的搅拌器21和外置的用于带动搅拌器21旋转的电机22。电机22在工作的时候会产生一定热量，电机22外置避免其在工作时增加反映釜内的温度，搅拌器21在旋转时用于使反应釜1内的两种或两种以上的反应液更充分、更快速的混合（搅拌器21包括旋桨式搅拌器21、涡轮式搅拌器21、锚式搅拌器21、螺带式搅拌器21、框式搅拌器21、磁力搅拌器21，本发明优选双向搅拌器21，一向为双向搅拌器21，另一项为螺旋式搅拌器21）。

所述反应釜1的内壁上分布有若干个螺带式导流板8。反映釜内的反应液在搅拌器21的作用下会插设涡流，设置在反应釜1内壁上的导流板8用于改变部分反应液的流动方向，使反应液交错流动，更进一步的增块反应液的混合。

本发明的操作步骤：

a、在反应釜1内放入一种反应液；

b、注入保护气体到反应釜1内；

c、PLC接收到温度传感器6的信号控制连接在滴加液管路上流量调节阀4和质量流量计5控制滴加量以控制反应釜内的产热量，同时，电机22电动搅拌器21旋转；

d、当反应釜1内的温度超过PLC中设定工艺所需的温度控制范围，冷凝装置3开始工作带走反应热，循环管道内的冷凝水在循环泵32的作用下开始循环，并通过冷热置换器31将从反应釜1内流出的带有热量的冷凝水置换成温度低的冷凝水；

e、将充分混合的反应液排出反应釜1外。

通过采用上述技术方案，先一次性的将一种反应液置于反应釜1内，减少时间，在增加另一种反应液之前添加保护气体，降低副作用，PLC根据反应釜1内的温度控制滴加液的滴加速度的滴加量、搅拌，同时，控制冷凝装载来控制反应釜1内的温度，使反应过程快速进行起且没有副作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种放热反应装置，包括反应釜和冷凝装置，所述反应釜上设有保护气体进口，其特征是：还包括设定工艺所需温度控制范围的PLC，所述反应釜的顶部设有滴加液管路，所述滴加液管路上连接有流量调节阀和质量流量计，所述反应釜内置有向PLC传输信号的温度传感器，并通过PLC控制流量调节阀和质量流量计控制滴加量以控制反应釜内的产热量。

2.根据权利要求1所述的放热反应装置，其特征是：所述反应釜的内部液面上设有连通滴加液管路的滴加液分布器。

3.根据权利要求2所述的放热反应装置，其特征是：所述冷凝装置包括外置的冷热置换器和导通反应釜与冷热置换器的循环管道，所述循环管道上设有循环泵。

4.根据权利要求3所述的放热反应装置，其特征是：循环管道所述置于反应釜内的部分成螺旋状分布。

5.根据权利要求4所述的放热反应装置，其特征是：所述搅拌装置包括内置的搅拌器和外置的用于带动搅拌器旋转的电机。

6.根据权利要求5所述的放热反应装置，其特征是：所述反应釜的内壁上分布有若干个导流板。

7.一种反应过程中温度精准确定的方法，应用于权利要求1至6中任意一项所述的放热反应装置，其特征是：操作步骤如下：

a、在反应釜内放入一种反应液；

b、注入保护气体到反应釜内；

c、PLC接收到温度传感器的信号后，控制连接在滴加液管路上的流量调节阀和质量流量计的滴加量，以控制反应釜内的产热量，同时，电机带动搅拌器旋转；

d、当反应釜内的温度超过PLC中设定工艺所需的温度控制范围，冷凝装置开始工作带走反应热，循环管道内的冷凝水在循环泵的作用下开始循环，并通过冷热置换器将从反应釜内流出的带有热量的冷凝水置换成温度低的冷凝水；

e、将充分混合的反应液排出反应釜外。