CN107213852B - 一种换热反应器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种换热反应器及其应用，该换热反应器包括：反应容器，闭合的送料管路，所述送料管路与反应容器底部相连通；在所述送料管路内设有球锁链以及驱动所述球锁链运动的驱动轮；所述球索链为首尾相接的闭合等球距链条；所述驱动轮设置在驱动腔内，在所述驱动轮上均布有若干球形槽，所述球形槽直径与所述送料球的直径相匹配；所述驱动腔具有球索链进口和球索链出口；载热颗粒处理器，设置在所述送料管路的物料出口与反应容器之间；所述载热颗粒处理器上设有物料收集口。本发明的换热反应器结构简单，制造成本低；其具有耐腐耐压和高效的节能的优点。使用过程中维护简单、方便、成本低。

Description

一种换热反应器及其应用

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其是一种换热反应器及其应用。

背景技术

换热器在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。换热器的类型比较广泛：反应釜、压力容器、冷凝器、反应锅、螺旋板式换热器、波纹管换热器、列管换热器、板式换热器、螺旋板换热器、管壳式换热器、容积式换热器、浮头式换热器、管式换热器、热管换热器、汽水换热器、换热机组、石墨换热器空气换热器、钛换热器等。

随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强且易附着于换热器上的物料。虽然可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制造具有抗强腐蚀性能的换热器。但对于易附着的物料随着换热的进行，易附着物料会逐渐附着在换热器上，逐渐降低换热性能，直至使其失去换热性能。

随着工业大生产的工艺日趋复杂和自动化水平不断提高，对生产过程的环境污染要求也越来越高。目前国内粉体输送主要采用气动输送和螺旋输送两种方式，螺旋输送受到设备自身的影响对输送距离有着明显的限制，气动输送虽然解决了输送距离的限制，但存在能耗大、管道内壁易磨损，尤其是弯头处需定期更换，且具有较大噪音，输送效率低下等问题。

中国发明专利申请CN201310712719 .3公开了一种绳式管道输送装置，需要在弯头处加装传动装置，以带动板链在管道的中心线行进，传动装置有带动力的主动式，也有不带动力的被动式，这些装置使得板链式管道输送设备结构复杂，维护成本高。如果板链式管道输送设备不在弯头处加装传动装置，板链通过弯头时，其中心线不能沿着弯头的中心线行走，送料板会被拉成侧翻或者倒伏，导致卡死。

发明内容

本发明提出一种换热反应器，其结构简单，制造成本低；其具有耐腐耐压和高效的节能的优点；使用过程中维护简单、方便、成本低。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种换热反应器，其包括：

反应容器，为物料反应的器具；

闭合的送料管路，所述送料管路与反应容器底部相连通；在所述送料管路内设有球索链以及驱动所述球索链运动的驱动轮；所述球索链包括若干个送料球以及连接相邻两个所述送料球的连接件；所述球索链为首尾相接的闭合等球距链条；所述送料球的直径小于所述送料管路的内径，所述送料球与送料管路之间的间距小于0 .05-5mm；所述驱动轮设置在驱动腔内，在所述驱动轮上均布有若干球形槽，所述球形槽直径与所述送料球的直径相匹配；所述驱动腔具有球索链进口和球索链出口；

载热颗粒处理器，设置在所述送料管路的物料出口与反应容器之间；所述载热颗粒处理器上设有物料收集口；

使用时，所述驱动轮带动球索链在送料管路内运动，并将所述反应容器内的物料输送到载热颗粒处理器内，经过对物料的烘干、分离处理后，物料完成回收，分离出的载热颗粒重新进入所述反应容器内继续使用。

作为优选的技术方案，所述物料出口设置在所述送料管路的水平管路上，所述物料出口的宽度至少大于相邻两个所述送料球的圆心之间的间距；或者

所述物料出口设置在所述送料管路的竖直管路上，所述物料出口为所述送料管路上的360度的镂空体，所述镂空体的高度至少大于相邻两个所述送料球的圆心之间的间距。

更优选的，所述物料出口的宽度大于相邻两个所述送料球的圆心之间的间距的2倍。

作为优选的技术方案，所述球索链进口高于所述球索链出口，在所述球索链进口和球索链出口之间设有倾斜的面板，在重力的作用下，粘附于所述送料球或未完全排出的物料通过倾斜的面板滑入球索链出口处，在所述球索链的带动下重新进入所述送料管路进行传输。

作为优选的技术方案，所述载热颗粒处理器包括依次连接的烘干段、物料剥离段和加热段；所述物料剥离段设有物料收集口；所述加热段的末端通过管路与所述反应容器的载热颗粒进口相连接。

作为优选的技术方案，所述反应容器为管道反应器或反应釜。

作为优选的技术方案，相邻两个所述送料球中心线之间的间距为送料球半径的2.1～5倍。优选3～4倍。

作为优选的技术方案，所述连接件为铰链或绳索；所述连接件的两端分别与送料球的两个端面上的连接环固定连接，若干个所述连接件及送料球首尾闭合连接形成等球距的闭合的球索链；

作为优选的技术方案，所述连接件沿所述送料球的球体中心线穿过整个球体，并通过设置在所述送料球两端的锁扣将所述送料球固定在连接件上，所述连接件为首尾闭合的绳索，所述送料球等间距的分布在该绳索上；

作为优选的技术方案，所述送料球为空心的球体。

作为优选的技术方案，所述送料球在与铰链或绳索固定处切成与中心线垂直的平台，切去的厚度为送料球半径的0 .1～0 .5倍。

作为优选的技术方案，所述送料球的表面设有耐磨层和/或防腐层。

一种热量交换反应方法，其使用上述的换热反应器进行反应，包括如下步骤：

在所述反应容器中加入载热颗粒，在载热颗粒的作用下使得反应容器中的物质升温；

所述载热颗粒与所述反应容器中的物质在接触的过程中，表面附着了固体；

移除表面附着了固体后的载热颗粒，经过载热颗粒处理器分离出物料和载热颗粒，载热颗粒循环使用。

作为优选的技术方案，所述载热颗粒是由碳化硅陶瓷、高镍合金、铸铁、氟塑料、氟橡胶等材料的一种或几种制成的物体。其中载热颗粒为球体，直径大于送料球121与送料管路11之间的间距，优选的直径为3-20mm。

有益效果

(1)该换热反应器，能够有效解决换热性能降低的问题。载热颗粒能在换热的同时将附着的物料带出进行干燥、剥离、收集。

(2)该换热反应器结构简单，制造成本低；其具有耐腐耐压和高效的节能的优点。使用过程中维护简单、方便、成本低。

(3)该换热反应器采用闭合送料管路、球索链和驱动腔相结合的方式，有效解决了在运输物料的过程中弯道易卡死或侧翻漏料的问题，同时结构简单。

(4)球索链进口高于球索链出口，在球索链进口和球索链出口之间设有倾斜的面板，在重力的作用下，粘附于送料球或未完全排出的物料通过倾斜的面板滑入球索链出口处，在球索链的带动下重新进入送料管路进行传输，以防止物料对驱动轮产生影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的换热反应器的结构示意图。

图2为实施例1的球索链的结构示意图。

图3为实施例1的驱动轮的结构示意图。

图4为实施例2的换热反应器的结构示意图。

图5为球索链的第二种结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1所示：一种换热反应器1，包括：反应容器101、球索型管道输送装置102和载热颗粒处理器103。其中反应容器101为物料反应的器具，其可以为管道反应器或反应釜，本领域技术人员可以根据需要选择。球索型管道输送装置102包括闭合的送料管路11、球索链12、驱动腔13以及驱动轮131。该送料管路11与反应容器101的底部相连通，该送料管路11采用防腐材料，本领域技术人员也可以根据需要选择使用普通材料，在送料管路11的内壁涂覆防腐层。送料管路11内设置有用于传输物料的球索链12。该球索链12包括若干个送料球121以及连接相邻两个送料球121的连接件122，其中连接件122可以选用铰链，还可以选用绳索等。参见图2所示：该铰链与送料球121相连接，铰链的两端分别与送料球121的两个端面上的连接环1211固定连接，若干个铰链及送料球121首尾闭合连接形成等球距的闭合的球索链。送料球121的直径小于送料管路11的内径，送料球121与送料管路11之间的间距小于0 .05-5mm。相邻两个送料球121之间的中心线间距为送料球121半径的2 .1～5倍，更优选3～4倍。送料球121在与铰链固定处切成与中心线垂直的平台，切去的厚度为送料球半径的0 .1～0 .5倍。参见图3所示：驱动腔13设置在送料管路11上，其内部设有驱动轮131，该驱动轮131由驱动电机15带动旋转，提供动力。该驱动轮131上均布有若干球形槽1311，球形槽1311直径与送料球121的直径相匹配。驱动腔13具有球索链进口132和球索链出口133。载热颗粒处理器103，其设置在送料管路11的物料出口112与反应容器101之间。该物料出口112可以设置在送料管路11的水平管路上，物料出口112的宽度至少大于相邻两个送料球121的圆心之间的间距；或者物料出口112可以设置在送料管路11的竖直管路上，物料出口112为送料管路11上的360度的镂空体，镂空体的高度至少大于相邻两个送料球121的圆心之间的间距；本实施例中为360度的镂空体。该载热颗粒处理器103包括烘干段1031、物料剥离段1032和加热段1033，其中烘干段1031、物料剥离段1032和加热段1033依次连接。物料剥离段1032设有物料收集口10321。通过球索型管道输送装置102输送来的物料，该物料附着在载热颗粒上，经过烘干段1031烘干，在物料剥离段1032通过互相摩擦把烘干后的物料从载热颗粒上剥离，分离了物料后的载热颗粒通过加热段1033再次加热至工艺温度后，进入反应容器101中进行循环使用。

使用时，驱动轮131带动球索链12在送料管路11内运动，并将反应容器101内的物料输送到载热颗粒处理器103内，经过对物料的烘干、分离处理后，物料完成回收，分离出的载热颗粒重新进入反应容器101内继续使用。

该实施例中的送料球121为空心的球体，其制作简单，节省材料，成本较低，即将2个半球合在一起的结构。采用冲压、铸造、注塑、压制成型等均可。送料球121的表面可以根据需要设置耐磨层和/或防腐层。

采用上述的换热反应器进行热量交换反应，包括如下步骤：

将载热颗粒加入反应容器101中，由于加入的载热颗粒是高温的，所以在载热颗粒的作用下使得反应容器101中的物料升温，达到要求的反应温度即可。通过控制加入的载热颗粒的温度即可控制反应温度。该载热颗粒是由碳化硅陶瓷、高镍合金、铸铁、氟塑料、氟橡胶等材料的一种或几种制成的物体；载热颗粒为球体，直径大于送料球121与送料管路11之间的间距，优选的直径为3-20mm。该载热颗粒与反应容器101中的物料在接触的过程中，表面附着了该物料，通过球索型管道输送装置102将附着了物料的载热颗粒输送到载热颗粒加热器103处，经过烘干段1031烘干，在物料剥离段1032通过互相摩擦把烘干后的物料从载热颗粒上剥离，分离了物料后的载热颗粒通过加热段1033再次加热至工艺温度后，进入反应容器101中进行循环使用。

传统换热器对于易附着的物料随着换热的进行，易附着物料会逐渐附着在换热器上，逐渐降低换热性能，直至使其失去换热性能。对于这一问题，传统换热器目前还无法解决。采用上述换热反应器，能够有效解决换热性能降低的问题。载热颗粒能在换热的同时将附着的物料带出进行干燥、剥离、收集。该换热反应器结构简单，制造成本低；其具有耐腐耐压和高效的节能的优点。使用过程中维护简单、方便、成本低。另外该换热反应器采用闭合送料管路、球索链和驱动腔相结合的方式，有效解决了在输送物料的过程中弯道易卡死或侧翻漏料的问题，保证了物料输送的可靠性。

实施例2

参见图4所示：一种球索型管道输送装置2，该输送装置与实施例1的区别如下：

其物料出口112设置在送料管路11的水平管路上，物料出口112的宽度至少大于相邻两个送料球121的圆心之间的间距。更好的方案是物料出口112的宽度大于相邻两个送料球121的圆心之间的间距的2倍。

参见图5所示：该实施例中连接件122为绳索。绳索沿送料球121的球体中心线穿过整个球体，并通过设置在送料球121两端的锁扣1212将送料球固定在绳索上，该绳索首尾闭合，送料球等间距的分布在该绳索上。

球索链进口132高于球索链出口133，在球索链进口132和球索链出口133之间设有倾斜的面板14，在重力的作用下，粘附于送料球121或未完全排出的物料通过倾斜的面板14滑入球索链出口处，在球索链12的带动下重新进入送料管路11进行传输，以防止物料对驱动轮131产生影响。驱动轮131的下端与面板14具有一定间距。

另外，还可以根据需要在球索链进口132和球索链出口133的下端设有倾斜过桥管路16，其作用与面板14相似，即防止物料进入驱动腔13，防止其对驱动轮131造成影响，防止打滑。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换热反应器，其特征在于，包括：

反应容器，为物料反应的器具；

闭合的送料管路，所述送料管路与反应容器底部相连通；在所述送料管路内设有球索链以及驱动所述球索链运动的驱动轮；所述球索链包括若干个送料球以及连接相邻两个所述送料球的连接件；所述球索链为首尾相接的闭合等球距链条；所述送料球的直径小于所述送料管路的内径，所述送料球与送料管路之间的间距小于0.05-5mm；所述驱动轮设置在驱动腔内，在所述驱动轮上均布有若干球形槽，所述球形槽直径与所述送料球的直径相匹配；所述驱动腔具有球索链进口和球索链出口；

物料出口设置在所述送料管路的水平管路上，所述物料出口的宽度至少大于相邻两个所述送料球的圆心之间的间距；或者

所述物料出口设置在所述送料管路的竖直管路上，所述物料出口为所述送料管路上的360度的镂空体，所述镂空体的高度至少大于相邻两个所述送料球的圆心之间的间距；

所述球索链进口高于所述球索链出口，在所述球索链进口和球索链出口之间设有倾斜的面板，在重力的作用下，粘附于所述送料球或未完全排出的物料通过倾斜的面板滑入球索链出口处，在所述球索链的带动下重新进入所述送料管路进行传输；

载热颗粒处理器，设置在所述送料管路的物料出口与反应容器之间；所述载热颗粒处理器上设有物料收集口；

使用时，所述驱动轮带动球索链在送料管路内运动，并将所述反应容器内的物料输送到载热颗粒处理器内，经过对物料的烘干、分离处理后，物料完成回收，分离出的载热颗粒重新进入所述反应容器内继续使用。

2.权利要求1所述的一种换热反应器，其特征在于，所述载热颗粒处理器包括依次连接的烘干段、物料剥离段和加热段；所述物料剥离段设有物料收集口；所述加热段的末端通过管路与所述反应容器的载热颗粒进口相连接。

3.权利要求1所述的一种换热反应器，其特征在于，所述反应容器为管道反应器或反应釜。

4.权利要求1所述的一种换热反应器，其特征在于，相邻两个所述送料球中心线之间的间距为送料球半径的2.1~5倍。

5.根据权利要求1所述的一种换热反应器，其特征在于，所述连接件为铰链或绳索；所述连接件的两端分别与送料球的两个端面上的连接环固定连接，若干个所述连接件及送料球首尾闭合连接形成等球距的闭合的球索链；

或，

所述连接件沿所述送料球的球体中心线穿过整个球体，并通过设置在所述送料球两端的锁扣将所述送料球固定在连接件上，所述连接件为首尾闭合的绳索，所述送料球等间距的分布在该绳索上；

所述送料球为空心的球体。

6.根据权利要求1所述的一种换热反应器，其特征在于，所述送料球在与铰链或绳索固定处切成与中心线垂直的平台，切去的厚度为送料球半径的0.1~0.5倍。

7.根据权利要求1所述的一种换热反应器，其特征在于，所述送料球的表面设有耐磨层和/或防腐层。

8.一种热量交换反应方法，其特征在于，使用权利要求1-7任一权利要求所述的换热反应器进行反应，包括如下步骤：

在所述反应容器中加入载热颗粒，在载热颗粒的作用下使得反应容器中的物质升温；

所述载热颗粒与所述反应容器中的物质在接触的过程中，表面附着了固体；

移除表面附着了固体后的载热颗粒，经过载热颗粒处理器分离出物料和载热颗粒，载热颗粒循环使用。

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