CN106975432A - 一种单孔高速螺旋石墨反应器 - Google Patents

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冯圣君
管永康
尹茜
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor

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Abstract

本发明公开了一种单孔高速螺旋石墨反应器，包括石墨反应换热段、石墨封头、金属盖板、钢制夹套；石墨反应换热段为圆柱形，石墨封头分别设置在石墨反应换热段的上下两端；钢制夹套设置在石墨反应换热段的外侧面；上石墨封头的上方开设有物料进口，下石墨封头的下方开设有物料出口；石墨反应换热段的一侧上方设有出水口，另一侧的下方设有进水口；石墨反应换热段上分段设置有使壳程物料强制折返流动的折流板；石墨反应换热段内垂直设置有多个孔道，多个孔道在石墨反应换热段的同一水平面内呈环形分布。本发明提高了总传热系数，增加了换热面积，降低了物料堵塞、结晶的可能性，延长了清洗周期，减少了清洗次数加长了使用寿命且增加了安全系数。

Description

一种单孔高速螺旋石墨反应器
技术领域
本发明涉及一种石墨反应器，具体涉及一种单孔高速螺旋石墨反应器。
背景技术
目前，公知的石墨换热器对高黏度流体及易结晶流体进行换热时，物料容易堵塞、结晶，导致在工业生产中，换热器的清洗周期很短，且不易清洗，严重阻碍了工厂生产，且对换热器本身也有损坏。另外，当物料在反应器中发生反应时，短时间内会释放出大量的热量，容易导致石墨反应器的损坏。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种单孔高速螺旋石墨反应器。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种单孔高速螺旋石墨反应器，包括石墨反应换热段、石墨封头、金属盖板、钢制夹套；石墨反应换热段为圆柱形，石墨封头为两个，分别设置在石墨反应换热段的上下两端；钢制夹套设置在石墨反应换热段的外侧面；金属盖板分为金属上盖板和金属下盖板，金属上盖板安装在上石墨封头的上方，金属下盖板安装在下石墨封头的下方；
上石墨封头的上方开设有物料进口，下石墨封头的下方开设有物料出口；石墨反应换热段的一侧上方开设有出水口，同侧或者另一侧的下方开设有进水口；石墨反应换热段上分段设置有使壳程物料强制折返流动的折流板；石墨反应换热段内垂直设置有多个孔道，多个孔道在石墨反应换热段的同一水平面内呈环形分布设置；孔道的上方与物料进口连通，孔道的下方与物料出口连通。
上石墨封头内设置有混合反应室，物料进口为多个，多个物料进口通过混合反应室混合后与孔道相连。下石墨封头内设置有集流室，集流室的上方分别与多个孔道的下方连通，集流室的下方与物料出口相连。
金属上盖板通过拉杆螺栓与上石墨封头连接，金属下盖板通过拉杆螺栓与下石墨封头连接。
金属上盖板的两侧上方对应设置有压力弹簧。
石墨反应换热段与石墨封头之间通过密封垫片密封或粘接成为一个整体。
石墨反应换热段由多个石墨反应换热块依次叠加而成，石墨反应换热段的外侧表面为螺旋形。
折流板水平设置在石墨反应换热段内；折流板为多个，当折流板的数量为奇数时，进水口和出水口在同侧，当折流板的数量为偶数时，进水口和出水口在异侧。
本发明提供的单孔高速螺旋石墨反应器，提高了总传热系数，增加了换热面积，降低了物料堵塞、结晶的可能性，延长了清洗周期，减少了清洗次数加长了使用寿命且增加了安全系数。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中石墨反应换热段的结构示意图。
图3是图2中A-A向的结构示意图。
图4是图2中B-B向的结构示意图。
图5是图2中C-C向的结构示意图。
图6是上石墨封头的结构示意图。
图7是下石墨封头的结构示意图。
图中：1、石墨反应换热段；2、钢制夹套；3、上石墨封头；4、下石墨封头；5、金属上盖板；6、金属下盖板；7、混合反应室；8、集流室；9、拉杆螺栓；10、孔道；11、出水口；12、进水口；13、折流板；14、压力弹簧；31、物料进口；41、物料出口。
具体实施方式
如图1-图7所示，本发明包括石墨反应换热段1、石墨封头、金属盖板、钢制夹套2；石墨反应换热段1为圆柱形，石墨封头为两个，分别设置在石墨反应换热段1的上下两端；钢制夹套2设置在石墨反应换热段1的外侧面；金属盖板分为金属上盖板5和金属下盖板6，金属上盖板5安装在上石墨封头3的上方，金属下盖板6安装在下石墨封头4的下方；
上石墨封头3的上方开设有物料进口31，下石墨封头4的下方开设有物料出口41；石墨反应换热段1的一侧上方开设有出水口11，同侧或者另一侧的下方开设有进水口12；石墨反应换热段1上分段设置有使壳程物料强制折返流动的折流板13；石墨反应换热段1内垂直设置有多个孔道10，多个孔道10在石墨反应换热段1的同一水平面内呈环形分布设置；孔道10的上方与物料进口31连通，孔道10的下方与物料出口41连通。
上石墨封头3内设置有混合反应室7，物料进口31为多个，多个物料进口通过混合反应室7混合后与孔道10相连；下石墨封头4内设置有集流室8，集流室8的上方分别与多个孔道10的下方连通，集流室8的下方与物料出口41相连。
金属上盖板5通过拉杆螺栓与上石墨封头3连接，金属下盖板6通过拉杆螺栓9与下石墨封头4连接。金属上盖板5的两侧上方对应设置有压力弹簧14。由于石墨材料与钢材之间的线膨胀差异较大，加设压力弹簧14有助于补偿因两种材料的线胀系数不同而产生的差异。石墨反应换热段1与石墨封头之间通过密封垫片密封或粘接成为一个整体。
石墨反应换热段1由多个石墨反应换热块依次叠加而成，与腐蚀性物料接触的换热反应块为不透性石墨材质，石墨材料优异的耐腐蚀性能使该反应器能在恶劣的化工生产中广泛使用。此外，折流板13水平设置在石墨反应换热段1内；折流板13为多个，当折流板13的数量为奇数时，进水口和出水口在同侧，当折流板13的数量为偶数时，进水口和出水口在异侧。折流板可以使壳程物料能强制折返流动，增加停留时间，提高传热效率。
本发明可以最大限度的提升物料流速，使物料不易堵塞、结晶。在换热块上打多圈孔，通过两端面加工分配槽来实现孔道的多流程，由于每个流程仅有一个孔道，所有物料必须从每个孔道里折返通过，使流速达到最快,提高总传热系数，当物料流量过大时，可使用多台并联使用。此外，本发明在换热块外圆面加工螺纹，增加了与壳程介质的接触面积，增加换热效果，换热面积增加约30～50％，同时，换热块外圆面加工螺纹对结构强度也不会造成影响。
本发明还可设置多个物料进口，可分别进不同的物料，使物料在反应换热段中发生反应，通过反应时间的计算来设计反应换热段的长度及换热面积。因本反应器结构强度较高，避免了反应中短时间内放出大量热而导致反应器损坏，安全性能高。
本发明的加工的过程是：先将换热段上的孔道钻出，并加工出换热段的两个端面上的分配室，通过合理的安排分配室，达到反应物料强制从每一个孔道单独流通的目的，使反应物料往返于上下石墨封头之间，直到流程走完，从出料口流出，合理的安排分配室，会使物料流通更顺畅，压力损失更小。参考图6和图7，上石墨封头设有混合反应室，并设有一个或数个物料进口，不同的物料从不同的物料进口中进入反应器，在混合反应室中发生混合、反应，然后进入反应换热块中，下石墨封头设有集流室，使处理好的物料能更顺畅的进入出料口，降低了装配的难度。将加工好的石墨封头与换热段用密封垫片密封或粘接为一个整体，配上金属夹套、上下盖板组装成台。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单孔高速螺旋石墨反应器，包括石墨反应换热段(1)、石墨封头、金属盖板、钢制夹套(2)；其特征在于：所述石墨反应换热段(1)为圆柱形，石墨封头为两个，分别设置在石墨反应换热段(1)的上下两端；所述钢制夹套(2)设置在石墨反应换热段(1)的外侧面；所述金属盖板分为金属上盖板(5)和金属下盖板(6)，金属上盖板(5)安装在上石墨封头(3)的上方，金属下盖板(6)安装在下石墨封头(4)的下方；
所述上石墨封头(3)的上方开设有物料进口(31)，下石墨封头(4)的下方开设有物料出口(41)；所述石墨反应换热段(1)的一侧上方开设有出水口(11)，同侧或者另一侧的下方开设有进水口(12)；所述石墨反应换热段(1)上分段设置有使壳程物料强制折返流动的折流板(13)；所述石墨反应换热段(1)内垂直设置有多个孔道(10)，多个孔道(10)在石墨反应换热段(1)的同一水平面内呈环形分布设置；所述孔道(10)的上方与物料进口(31)连通，孔道(10)的下方与物料出口(41)连通。
2.根据权利要求1所述的单孔高速螺旋石墨反应器，其特征在于：所述上石墨封头(3)内设置有混合反应室(7)，物料进口(31)为多个，多个物料进口通过混合反应室(7)混合后与孔道(10)相连。
3.根据权利要求1所述的单孔高速螺旋石墨反应器，其特征在于：所述下石墨封头(4)内设置有集流室(8)，集流室(8)的上方分别与多个孔道(10)的下方连通，集流室(8)的下方与物料出口(41)相连。
4.根据权利要求1所述的单孔高速螺旋石墨反应器，其特征在于：所述金属上盖板(5)通过拉杆螺栓与上石墨封头(3)连接，金属下盖板(6)通过拉杆螺栓(9)与下石墨封头(4)连接。
5.根据权利要求1或4所述的单孔高速螺旋石墨反应器，其特征在于：所述金属上盖板(5)的两侧上方对应设置有压力弹簧(14)。
6.根据权利要求1所述的单孔高速螺旋石墨反应器，其特征在于：所述石墨反应换热段(1)与石墨封头之间通过密封垫片密封或粘接成为一个整体。
7.根据权利要求1所述的单孔高速螺旋石墨反应器，其特征在于：所述石墨反应换热段(1)由多个石墨反应换热块依次叠加而成，石墨反应换热段(1)的外侧表面为螺旋形。
8.根据权利要求1所述的单孔高速螺旋石墨反应器，其特征在于：所述折流板(13)水平设置在石墨反应换热段(1)内；所述折流板(13)为多个，当折流板(13)的数量为奇数时，进水口(12)和出水口(11)在同侧，当折流板(13)的数量为偶数时，进水口(12)和出水口(11)在异侧。
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