CN104907032A - 一种水热反应釜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水热反应釜，包括釜体、依次设置于釜体外的导热层、气体燃烧室和保温层，所述导热层均匀分布于釜体的外壁，所述气体燃烧室设于导热层与保温层之间，所述气体燃烧室设有燃烧气体入口、空气入口、点火孔及气体外排口。本发明的水热反应釜，导热层均匀分布于釜体的外壁，加热均匀，避免产生局部过热现象；气体燃烧产生的热量直接通过导热层直接传导至釜体内部，导热效率高；同时，气体燃烧室与釜体为一体化结构，节约空间，不仅空间利用率高，而且可以避免现有技术中外界加热装置在热量传输环节产生的热量流失，节约能耗；气体燃烧室另一侧为保温层，防止气体燃烧产生的热量散失，保证热量具有较高的利用率，从而降低能源消耗。

Description

一种水热反应釜
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种水热反应釜。
背景技术
水热反应釜又称聚合反应釜，消解罐，高压消解罐、高压罐、水热合成反应釜等，是一种能分解难溶物质的密闭容器，可作为一种耐高温耐高压防腐高纯的反应容器，以及用于有机合成、水热合成、晶体生长或样品消解萃取等方面。因此，水热反应釜在石油化工、生物医学、材料科学、地质化学、环境科学、食品科学、商品检验等部门的研究和生产中被广泛使用。
目前，较为常用的水热反应釜通常包括圆柱形的不锈钢罐体，与其螺纹配合的套盖，以及内腔内放置的聚四氟乙烯内胆，为方便内胆在反应完成之后取出方便，罐体底部并非一体结构，而是在底部设有同心的圆孔，圆孔上方设有大于其半径的垫片。此外，在使用水热反应釜时，每次反应前后都需要打开釜盖，一方面操作繁琐，另一方面，由于罐体和套盖采用螺纹连接，拧紧程度因人而异，导致水热合成反应釜的密封性较难保证，易出现反应物质泄露，影响实验检测数据。如公开号为CN104525050A公开的一种水热反应釜，就存在上述缺陷。
此外，目前的水热反应釜一般是通过外界烘箱或者电加热，不仅加热不均匀，而且能耗较高，影响了设备的大规模使用。如公开号为CN101596440A公开的一种高分子材料聚合反应釜，其釜体上设有加热夹套和保温层，其中加热夹套内设有螺旋流道，该螺旋流道具有导热油入口和导热油出口，经过加热的导热油在螺旋流道中持续流动。该种结构的反应釜，首先，螺旋流道是以螺旋方式分布于釜体上的，对于釜体内部的加热并不均匀；第二，用于加热导热油的加热设备与釜体分离设置，占用空间较大；最后，如导热油在螺旋流道中流速过慢，则导热油的温度逐步降低，无法保障釜体内部的反应温度，如果导热油流速过快，导热油的温度没有被釜体全部吸收利用，在流出导热油出口后，将多余的热量释放于空气中，造成资源的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加热均匀、能耗较低，且反应物、介质加入和外排方便的水热反应釜。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下: 一种水热反应釜，包括釜体，其特征在于，还包括依次设置于釜体外的导热层、气体燃烧室和保温层，所述导热层均匀分布于釜体的外壁，所述气体燃烧室设于导热层与保温层之间，所述气体燃烧室设有燃烧气体入口、空气入口、点火孔及气体外排口。
进一步的，所述导热层包括密闭的腔体及注射于所述腔体内的导热油。
进一步的，所述导热油为四甲基硅油。
进一步的，所述釜体的上部密封，所述釜体的底部为锥形结构，所述釜体上设有进料口，该进料口上设有密封阀一，所述釜体的锥形底部设有出料口，出料口上设有密封阀二。
进一步的，还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括设于釜体内部的传动杆、设于传动杆上的搅拌桨及用于驱动传动杆旋转的驱动装置，所述驱动装置设于釜体外部。
进一步的，所述搅拌桨采用轴向流搅拌桨、径向流搅拌桨或混合流搅拌桨中的至少一种。
进一步的，所述搅拌桨与釜体内壁之间的间隙小于1cm。
进一步的，还包括测温装置，所述测温装置包括设于釜体内部的温度计套管及位于温度计套管内的温度计。
进一步的，还包括用于检测釜体内部压力的压力表。
进一步的，所述釜体锥形底部的锥角范围为30°~160°。
本发明的水热反应釜，与现有技术相比，具有以下技术优势：
（1）导热层均匀分布于釜体的外壁，加热均匀，避免产生局部过热现象；
（2）导热层作为气体燃烧室一侧内壁，气体燃烧产生的热量直接通过导热层直接传导至釜体内部，导热效率高；同时，气体燃烧室与釜体为一体化结构，节约空间，不仅空间利用率高，而且可以避免现有技术中外界加热装置在热量传输环节产生的热量流失，节约能耗；
（3）气体燃烧室另一侧为保温层，防止气体燃烧产生的热量散失，保证热量具有较高的利用率，从而降低能源消耗；
（4）釜体上部密封，底部为锥形结构，同时进料口和出料口均设有密封阀，该结构反应物料、介质加入和外排均较为方便，避免了因间歇反应操作麻烦而导致密闭性差的缺陷。
附图说明
图1为本实施例水热反应釜的结构示意图；
附图标记说明：1-驱动装置，2-进料口，3-传动杆，4-釜体，5-导热层，6-气体燃烧室，7-保温层，8-气体外排口，9-燃烧气体入口，10-空气入口，11-出料口，12-密封阀二，13-搅拌浆，14-点火孔，15-压力表，16-测温装置，17-密封阀一。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例的一种水热反应釜，包括釜体4、搅拌装置、测温装置16及用于检测釜体4内部压力的压力表15。其中釜体4的上部密封，底部为锥形结构，该锥形底部的锥角范围为30°~160°。在上述釜体4上还设有进料口2和出料口11，为了保证釜体4的密封性，上述进料口2和出料口11上分别设有密封阀一17和密封阀二12。其中进料口2设于釜体4的上部，为了出料方便，其出料口11设于锥形底部。该结构的水热反应釜，反应物料、反应介质可由进料口2加入，反应后的残留物质可由出料口11排出，其反应物料、介质加入和外排均较为方便，避免了因间歇反应操作麻烦而导致密闭性差的缺陷。
进一步的，本实施例的搅拌装置包括设于釜体4内部的传动杆3、设于传动杆3上的搅拌桨13及用于驱动传动杆3旋转的驱动装置1，该驱动装置1设于釜体1的外部，优选采用电机。本实施例中的搅拌桨13可以采用各种形式的搅拌桨，例如轴向流搅拌桨、径向流搅拌桨或混合流搅拌桨等。需要说明的是，搅拌桨13与釜体内壁之间的间隙小于1cm，其目的在于，搅拌桨在旋转过程中起到刮壁的作用，利于釜体内壁处的液体更新，提高传热效率，避免内壁附近的原料热降解。
进一步的，本实施例的测温装置16包括设于釜体内部的温度计套管及位于温度计套管内的温度计，以便实时监测釜体内的温度。
作为本实施例最主要的改进，在其釜体4的外部依次设置了导热层5、气体燃烧室6和保温层7，其中导热层5均匀分布于釜体4的外壁，且该导热层5与釜体外壁的贴合面积较大。此外，其气体燃烧室6设于导热层5与保温层7之间，且导热层5与保温层7作为形成气体燃烧室6的内壁。上述气体燃烧室6设有燃烧气体入口9、空气入口10、点火孔14及气体外排口8，其中燃烧气体入口9、空气入口10和点火孔14设于气体燃烧室6的下部，气体外排口8设于气体燃烧室6的上部。其中可燃气体的选用，在本实施例中不做限制。
在本实施例中，作为优选，导热层5包括密闭的腔体及注射于腔体内的导热油，其中导热油优选为四甲基硅油。当然，导热层5并不局限于本实施例的优选方式，其他将导热层均匀设置于釜体外壁的导热形式，均视为落入本发明的保护范围，该形式的导热层，加热均匀，可以避免产生局部过热现象。
另外，在本实施例中，导热层作为气体燃烧室一侧内壁，气体燃烧产生的热量直接通过导热层传导至釜体内部，导热效率高；同时，气体燃烧室与釜体为一体化结构，节约空间，不仅空间利用率高，而且可以避免现有技术中外界加热装置在热量传输环节产生的热量流失，节约能耗。
进一步的，气体燃烧室另一侧为保温层，防止气体燃烧产生的热量散失，保证热量具有较高的利用率，从而降低能源消耗。优选的，本实施例的保温层主成分为硅酸铝，当然，这并非是对保温层作的唯一限制，凡是能起到保温性质的保温材料，布置形式与本实施例实质相同的情况下，均视为落入本发明的保护范围。
作为本实施例的第一种实施方式，釜体4底部的锥角为150°，搅拌桨13采用涡轮式搅拌桨，搅拌桨13与釜体4内壁之间的间隙为2mm，反应釜热源由微藻炭化生成的气体在气体燃烧室6的燃烧所提供，釜体4内的反应温度控制在220℃作用，导热层5采用密闭的腔体内注射四甲基硅油，保温层7由硅酸铝填充，其余部分结构与图1所示实施例均相同。
作为本实施例的第二种实施方式，釜体4底部的锥角为120°，搅拌桨13采用框式搅拌桨，搅拌桨13与釜体4内壁之间的间隙为4mm，反应釜热源由牛粪炭化生成的气体在气体燃烧室6的燃烧所提供，釜体4内的反应温度控制在250℃作用，导热层5采用密闭的腔体内注射四甲基硅油，保温层7由硅酸铝填充，其余部分结构与图1所示实施例均相同。
需要说明的是，上述两种实施方式为较佳实施方式，均具有本发明加热均匀、能耗较低，且反应物、介质加入和外排方便的优点。总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水热反应釜，包括釜体，其特征在于，还包括依次设置于釜体外的导热层、气体燃烧室和保温层，所述导热层均匀分布于釜体的外壁，所述气体燃烧室设于导热层与保温层之间，所述气体燃烧室设有燃烧气体入口、空气入口、点火孔及气体外排口。
2.按照权利要求1所述的水热反应釜，其特征在于，所述导热层包括密闭的腔体及注射于所述腔体内的导热油。
3.按照权利要求2所述的水热反应釜，其特征在于，所述导热油为四甲基硅油。
4.按照权利要求1-3任一项所述的水热反应釜，其特征在于，所述釜体的上部密封，所述釜体的底部为锥形结构，所述釜体上设有进料口，该进料口上设有密封阀一，所述釜体的锥形底部设有出料口，出料口上设有密封阀二。
5.按照权利要求4所述的水热反应釜，其特征在于，还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括设于釜体内部的传动杆、设于传动杆上的搅拌桨及用于驱动传动杆旋转的驱动装置，所述驱动装置设于釜体外部。
6.按照权利要求5所述的水热反应釜，其特征在于，所述搅拌桨采用轴向流搅拌桨、径向流搅拌桨或混合流搅拌桨中的至少一种。
7.按照权利要求5所述的水热反应釜，其特征在于，所述搅拌桨与釜体内壁之间的间隙小于1cm。
8.按照权利要求4所述的水热反应釜，其特征在于，还包括测温装置，所述测温装置包括设于釜体内部的温度计套管及位于温度计套管内的温度计。
9.按照权利要求4所述的水热反应釜，其特征在于，还包括用于检测釜体内部压力的压力表。
10.按照权利要求4-9任一项所述的水热反应釜，其特征在于，所述釜体锥形底部的锥角范围为30°~160°。
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