CN105797652B - 一种多通道等温反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学反应器，公开了一种多通道等温反应系统，包含：恒温烘箱，其内部温度恒定于预设温度范围内；多个反应管，并行排列地设置于所述恒温烘箱内；至少一预热装置，设置于所述恒温烘箱内且连通于各反应管，其中，反应物质由所述预热装置预热至第一预设温度后进入所述多个反应管以发生反应。本发明提供的多通道等温反应系统，为各反应管提供了一个始终稳定的温度环境，并使得各反应管具有较佳的温度一致性。

Description

一种多通道等温反应系统

技术领域

本发明涉及化学反应器，特别涉及一种多通道等温反应系统。

背景技术

多通道反应器是指该反应器包含多个相互隔离的反应管，并且多个反应管处于相同的温度条件下。这样的反应器专门用于在基本上等温的条件下供各反应管内的反应物质实现散热或吸热的化学反应。所述等温条件是指：各通道的反应温度被控制在一个预先设定的反应温度范围内。

目前，多通道反应器1主要包含分别串联连接的多个预热管10与多个反应管11，如图1所示。各预热管10与各反应管11外部均包覆有保温层13；多个预热管外部设置有预热盘14，多个反应管的上部、中部、下部设置上匀热盘15a、中匀热盘15b及下匀热盘15c；预热盘与各匀热盘外部分别设置有加热器。这种固定式的保温层结构能够在一定的温度范围内起到保持反应温度的作用。然而，当各反应管内进行的化学反应为强放热反应时，各反应管内的温度往往会急剧升高，由于固定式的保温层的散热效率是既定的，因此该固定式的保温层无法快速地带走强放热反应释放的热量；同样的，当各反应管内进行的化学反应为强吸热反应，各反应管内的温度往往会急剧降低，加热器与匀热盘无法通过该该固定式的保温层快速地为各反应管补充热量。因此，当遇到强放热或者强吸热的化学反应时，该固定式的保温层往往无法保证各反应管始终处于较佳的反应温度范围内，从而会影响到化学反应的反应质量；并且，各反应管外部分别包覆保温层，由于个体的差异性，各反应管内的温度亦会有一定的差异。

另外，当反应物质需要达到较高的预热温度，或者反应物质需要相变时，吸收的热量很大，此时预热管的长度就可能很长，甚至远远超过反应管的长度。由于各预热器分别串联于各反应管，因此，将造成整个多通道反应器的高度过高，不利于组装和操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道等温反应系统，为各反应管提供了一个始终稳定的温度环境，并使得各反应管具有较佳的温度一致性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种多通道等温反应系统，包含：恒温烘箱，其内部温度恒定于预设温度范围内；多个反应管，并行排列地设置于所述恒温烘箱内；至少一预热装置，设置于所述恒温烘箱内且连通于各反应管，其中，反应物质由所述预热装置预热至第一预设温度后进入所述多个反应管以发生反应。

本发明实施方式相对于现有技术而言，恒温烘箱的内部温度恒定于反应温度范围，多个反应管与至少一预热装置连通且均设置于恒温烘箱内。即，多个反应管与预热装置始终处于相同且稳定的温度环境中，从而使得各反应管具有较佳的温度一致性且使得各反应管内的反应物具有始终稳定的化学反应环境；同时，避免了传统中预热装置与各反应管的连接管路之间可能出现的冷点。

优选的，所述预热装置与所述多个反应管并行排列。相较于传统中预热装置与多个反应管串联的连接方式，极大地降低了整个系统的高度，降低了为组装和操作的难度。

优选的，各反应管具有第一导入端，所述预热装置具有第二导入端，所述第一导入端与所述第二导入端分别露出于所述恒温烘箱且分别用于导入催化剂与反应物。即，将催化剂与反应物的导入口分开设置，从而避免了催化剂与反应物于同一导入口导入时对入口处接头的反复拆装，便于催化剂的装填。

优选的，所述恒温烘箱还包含风机，设置于所述箱体内且电性连接于所述控制器。从而，使得恒温烘箱的内部空气产生对流，使得内部空气与反应管进行更加充分有效的热交换。

附图说明

图1是现有技术中的多通道反应器的示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的多通道等温反应系统的示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的多通道等温反应系统的控制电路框图；

图4是根据本发明第二实施方式的多通道等温反应系统的控制电路框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种多通道等温反应系统，请一并参照图2与图3。多通道等温反应系统1包含恒温烘箱10、多个反应管11、两个预热装置12、第一加热盘13及第二加热盘14。然而，本发明对此不作任何限制。

于本实施方式中，恒温烘箱10包含箱体101、控制器102、第一温度检测器103及第一加热器104，第一温度检测器103与第一加热器104设置于箱体101内且电性连接于控制器102。具体说明如下。

箱体101由六个侧壁构成，各侧壁为三明治结构，即各侧壁由内而外依次为：不锈钢内层、保温层、不锈钢层(图未示)；较佳的，不锈钢内层为镜面不锈钢层。从而，箱体101具有较好的保温效果。

第一温度检测器103与第一加热器104均设置于箱体101内，以分别用于检测箱体101的内部温度以及用于为箱体101内部加热。其中，第一温度检测器103与第一加热器104可以设置于箱体101的同一个侧壁的内表面上，或者设置于箱体101的不同侧壁的内表面上。控制器102内部预设有反应温度范围，控制器102接收第一温度检测器103检测到的内部温度，并根据该内部温度与该反应温度范围控制第一加热器104的工作状态。例如，当该内部温度小于该反应温度范围的低温阈值时，控制该第一加热器104工作于强功率档；当该内部温度大于或等于该反应温度范围的低温阈值且小于该反应温度范围的中间值时，控制该第一加热器104工作于中功率档；当该内部温度大于或等于该反应温度范围的中间值且小于该反应温度范围的高温阈值时，控制该第一加热器104工作于低功率档；当该内部温度大于或等于该反应温度范围的高温阈值时，控制该第一加热器104停止工作。其中，本发明对第一温度检测器103与第一加热器104是数量不作任何限制。

于本实施方式中，多个反应管11并行排列地设置于恒温烘箱内10内，图2中所示为五个反应管11，然而本发明对此不作任何限制。具体而言，各反应管11的两端分别具有第一导入端11a与导出端11b，各反应管11的管壁上还具有第一连接端11c(如后所述)。第一导入端11a与导出端11b分别穿设于箱体101的上侧壁与下侧壁且露出于箱体101，催化剂通过第一导入端11a导入至反应管11内，反应产物通过导出端11b从反应管11内导出。实质上的，反应管11的第一导入端11a包含盖体与密封件(图未示)，打开盖体即可向反应管内装填催化剂。本实施方式中的第一导入端11a位于箱体101外，即处于较低的温度环境中，因此使得密封件具有较长的使用寿命；并且密封件亦可具有较广的选材范围。

于本实施方式中，两个预热装置12设置于恒温烘箱10内且连通于各反应管11，并且，两个预热装置12与多个反应管11并行排列且分别位于多个反应管11的左右两侧，然而，本发明对预热装置12的数量不作任何限制。具体而言，预热装置12包含管体121、第二温度检测器122及第二加热器123，管体121的两端分别为第二导入端12a与第二连接端12b。第二导入端12a穿设于箱体101的上侧壁且露出于箱体101，反应物通过第二导入端12a导入至管体121内；第二连接端12b连接于各反应管11的第一连接端11c以使得预热装置12连通于反应管11，预热后的反应物由第一连接端11c进入反应管11。第二加热器123设置于管体121且电性连接于控制器102，第二加热器123用于为反应物加热。第二温度检测器122设置于第二连接端12b以检测从预热装置12进入反应管11的反应物的当前预热温度。控制器102内部预设有第一预设温度，且根据反应物的当前预热温度与该第一预设温度控制第二加热器123的工作状态。例如，第二加热器123包含第一至第六功率档，功率依此增加；第二加热器123当前工作于第三功率档。控制器102比较反应物的当前预热温度与该第一预设温度，当该当前预热温度小于该第一预设温度时，表示反应物过冷，控制器102控制第二加热器123切换至第四功率档；当该当前预热温度大于该第一预设温度时，表示反应物过热，控制器102控制第二加热器123切换至第二功率档；当该当前预热温度等于该第一预设温度时，表示反应物符合要求，第二加热器123保持当前的第三功率档。或者，根据实际需要，该第一预设温度可以设定为一个温度范围，只要该当前预热温度属于该温度范围时，第二加热器123即可保持当前的功率档位。

于本实施方式中，第一加热盘13设置于多个反应管11上且连接于控制器102。第一加热盘13设置于各反应管11的位置靠近于各反应管11与预热装置12的连通处，即靠近于反应管11的第一连接端11c。其中，第一加热盘13以预设的功率档工作，当反应物从第一连接端11c进入反应管11时，第一加热盘13能够将反应物加热至反应温度(第一预设温度通常略小于反应温度)。较佳的，各反应管11于靠近第一加热盘13的管壁上还可以设置第三温度检测器(图未示)，用于检测当前反应物的温度是否达到反应温度并反馈至控制器102，控制器102可以根据需要调节第一加热盘13的工作状态，其调节方式类似于预热装置的调节方式，此处不再赘述。

于本实施方式中，第二加热盘14设置于多个反应管11上且连接于控制器102，第二加热盘14设置于各反应管11的位置靠近于各反应管11的导出端11b。第二加热盘14用于抵抗恒温烘箱底部对外的热损失。

由上述多通道等温反应系统的结构可知，恒温烘箱的内部空气的温度被始终控制在反应温度范围内，从而，该内部空气一方面可以抵御对外的热损失，另一方面可以与反应管进行有效的热交换，特别是当遇到强放热或者强吸热的化学反应时，能够及时地从各反应管移走反应多余的热量或者为各反应管补充反应所需热量。同时，避免了传统中预热装置与各反应管的连接管路之间可能出现的冷点。

本发明的第二实施方式涉及一种多通道等温反应系统，如图4所示。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第二实施方式中，恒温烘箱10还包含风机105，设置于箱体101内部且电性连接于控制器103。控制器103控制风机运转以带动箱体10内的空气流动。从而，使得箱体101内部的温度分布更加均匀，并且，空气流动使得多个反应管11与箱体101内部空气的温度交换更加充分，以利于多个反应管11的温度的调节。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种多通道等温反应系统，其特征在于，包含：

恒温烘箱，其内部温度恒定于反应温度范围；

多个反应管，并行排列地设置于所述恒温烘箱内；

至少一预热装置，设置于所述恒温烘箱内且连通于各反应管；

第一加热盘，设置于多个反应管上且连接于所述恒温烘箱的控制器；

其中，反应物由所述预热装置预热至第一预设温度后进入所述多个反应管以发生反应；所述控制器控制所述第一加热盘将具有所述第一预设温度的所述反应物加热至反应温度。

2.根据权利要求1所述的多通道等温反应系统，其特征在于，所述预热装置与所述多个反应管并行排列。

3.根据权利要求1所述的多通道等温反应系统，其特征在于，各反应管具有第一导入端，所述预热装置具有第二导入端，所述第一导入端与所述第二导入端分别露出于所述恒温烘箱且分别用于导入催化剂与反应物。

4.根据权利要求1所述的多通道等温反应系统，其特征在于，所述恒温烘箱包含箱体、控制器、至少一第一温度检测器及至少一第一加热器，所述温度检测器与所述第一加热器设置于所述箱体内且电性连接于所述控制器，所述第一温度检测器用于检测所述恒温烘箱的所述内部温度，所述控制器根据所述内部温度与所述反应温度范围控制所述第一加热器。

5.根据权利要求4所述的多通道等温反应系统，其特征在于，所述恒温烘箱还包含风机，设置于所述箱体内且电性连接于所述控制器。

6.根据权利要求4所述的多通道等温反应系统，其特征在于，所述预热装置包含管体、第二温度检测器及第二加热器，所述第二温度检测器与所述第二加热器设置于所述管体且电性连接于所述控制器，所述第二温度检测器用于检测所述预热装置的当前预热温度，所述控制器根据所述当前预热温度与所述第一预设温度控制所述第二加热器。

7.根据权利要求1所述的多通道等温反应系统，其特征在于，所述第一加热盘靠近于所述多个反应管与所述预热装置的连通处。

8.根据权利要求7所述的多通道等温反应系统，其特征在于，各反应管还具有导出端，所述导出端露出于所述恒温烘箱且用于导出反应产物，所述多通道等温反应系统还包含第二加热盘，设置于所述多个反应管且靠近于所述导出端。