CN109520301A - 一种平行反应器用盐浴加热炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种平行反应器用盐浴加热炉，盐浴桶顶部设有法兰，法兰上设有法兰盖；盐浴桶内设有熔盐，盐浴桶底部设有排盐口；电加热棒沿圆周分布于盐浴桶内，盐浴桶内底部设有电加热块；盐浴桶内设有热偶保护管，热偶保护管内设有热偶；导流筒设于盐浴桶内中心，搅拌器设于导流筒内；平行反应器沿圆周均布于盐浴桶内壁与导流筒之间，且平行反应器与电加热棒沿圆周交替分布。本发明用熔融盐液作为导热介质，通过电加热棒与热偶组成的控温回路对盐液加热控温，通过搅拌强制盐液在中心导流筒内外形成循环，达到盐浴桶中均匀温度分布，从而实现盐浴桶中各反应器不仅具有较好的单根轴向温度恒定性，而且各反应器在相同高度处具有较好的温度平行性。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热炉，尤其涉及一种平行反应器用盐浴加热炉。
背景技术
随着新材料、新工艺的研发投入持续增大，与之相辅的科研装备也在日新月异、推陈出新。高通量、多通道等平行反应器因具有高效性、高度自动化等特点，可将实验效率成倍数增加，大大加快科研进程，同时将科研工作者更多的精力投入到试验设计和数据分析上，而试验运行可完全由装置自动程序执行，具有高度便捷性。因而，高通量、多通道技术为科学家开创了高效率、高精确度、高可靠性、微小量、安全智能反应研发平台，其中平行反应器的温度控制是这类研发平台的关键技术之一，不仅反应器间具有良好的温度平行性，而且同一反应器上下具有良好的恒温性，一般要求在±1℃以内，试验条件苛刻的工况要求为±0.5℃以内。
对于平行反应器的控温，国内外有不同方案报道，如采用电加热炉控温，将平行反应器都安装在一个圆形或方形电炉中，为了提高温度均匀平行性，常在电炉炉膛里金属衬里，该电炉的结构决定电炉炉丝无法实现各反应器四周均匀分布，温度平行性差，恒温段有限，且外形笨重，支撑固定困难。另有报道将反应器圆周分布固定在特制的固定支架上，在反应器的两端安装加热板或在中心轴布置加热棒，通过热传导或辐射将热量传递到各反应器上，此方案的温度控制和检测热偶安装在其中某根反应器外壁上，必然造成各反应器周边的微环境不同，尤其影响反应器间在同一高度的温度平行性，且此类电加热效率低，各反应器温度沿轴向呈抛物线状分布，恒温段长度小，对试验的结果影响大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种中小型实验装置用平行等温反应器盐浴加热电炉，可用于多通道、高通量实验装置中的平行反应器加热控温，保证不同反应器在相同的高度范围内具有优良的等温性能，解决反应器间温度平行性的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：包括盐浴桶，盐浴桶顶部设有法兰，法兰上设有法兰盖；盐浴桶内设有熔盐，盐浴桶底部设有排盐口；电加热棒沿圆周分布于盐浴桶内，盐浴桶内底部设有电加热块；盐浴桶内设有热偶保护管，热偶保护管内设有热偶；导流筒设于盐浴桶内中心，搅拌器设于导流筒内；平行反应器沿圆周均布于盐浴桶内壁与导流筒之间，且平行反应器与电加热棒沿圆周交替分布。
优选地，所述盐浴桶的外周侧面及底部均设有保温层，保温层外表面包覆有金属外壳。
优选地，所述盐浴桶外侧配有固定支耳。
优选地，所述电加热棒与平行反应器的数量相等或为平行反应器数量的一半。
优选地，所述法兰盖上设有反应器安装孔，平行反应器穿过法兰盖上的反应器安装孔插入盐浴桶内；平行反应器下部与盐浴桶焊接成一体；
所述法兰盖上设有加热棒安装管，电加热棒定位固定于加热棒安装管内；
所述法兰盖上设有搅拌安装管，搅拌器穿过法兰盖上的搅拌安装管插入盐浴桶内的导流筒中；
所述法兰盖上还设有氮气吹扫口。
优选地，所述法兰盖上设有热偶保护管安装孔，所述盐浴桶内底部设有桶底圆管，所述热偶保护管穿过法兰盖上的热偶保护管安装孔插入盐浴桶内的桶底圆管内固定定位。
优选地，所述热偶保护管内至少设有4根热偶，4根热偶分别用于：与电加热棒组成温控回路，与电加热块组成温控回路，检测盐浴桶内上下温度标定恒温段位置，用于盐浴液位下限报警。
优选地，所述盐浴桶内还设有冷却管，所述法兰盖上设有冷却管安装孔，冷却管穿过法兰盖上的冷却管安装孔插入盐浴桶内，并贯穿盐浴桶。
优选地，通过电加热块和电加热棒加热，使盐浴桶内的熔盐熔化成液态；通过热偶与电加热块、电加热棒组成的温控回路调节，使盐浴桶内的熔盐维持在一个稳定的温度。
优选地，通过搅拌器强制导流筒内外的熔盐流动，使盐浴桶中的熔盐在盐浴桶轴向和径向均实现温度一致，从而实现盐浴桶中各平行反应器在相同的高度范围内温度均匀。
相比现有技术，本发明提供的平行反应器用盐浴加热炉具有如下有益效果：
1、本发明用熔融盐液作为导热介质，通过浸入式电加热棒与盐液中的热电偶组成的控温回路对盐液加热控温，通过盐浴筒中心的搅拌强制盐液在中心导流筒内外形成强制循环，达到盐浴桶中均匀的温度分布，从而实现盐浴桶中各反应器不仅具有较好的单根轴向温度恒定性，而且各反应器在相同高度处具有较好的温度平行性，整个盐浴炉中所有反应器间及同一反应器内恒温段的温度均匀性可达到±0.5℃，保证了平行反应器间的温度平行性；
2、本发明为多通道、高通量实验装置中的平行反应器加热控温提供了一种理想的解决方案，将实验效率成倍增加，大大加快了科研进程，从而对催化剂、新材料配方筛选及化工新工艺研究开发起到了极大的推动作用。
附图说明
图1为本实施例提供的平行反应器用盐浴加热炉示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1为本实施例提供的平行反应器用盐浴加热炉示意图，所述的平行反应器用盐浴加热炉由盐浴桶系统、加热控温系统、桶内构件及搅拌系统、平行反应器等组成。
所述盐浴桶系统包括圆形的盐浴桶1，盐浴桶1上装有法兰3，法兰3上装有法兰盖2，法兰盖2根据反应器、加热棒的分布情况分成多块拼合而成，靠螺栓固定在法兰3上。
法兰盖2上留有反应器安装孔2-1、加热棒安装管2-2、搅拌安装管2-3、冷却管安装孔2-4、热偶保护管安装孔2-5、氮气吹扫口2-6。
盐浴桶1底部留有排盐口2-7，盐浴桶1外侧配有固定支耳4，盐浴桶1的外周侧面设有第一保温层5，盐浴桶1的底部设有第二保温层6，第一保温层5、第二保温层6外表面由金属外壳7包覆。
所述加热控温系统包括设于盐浴桶1内的熔盐8、设于盐浴桶1内沿圆周分布的电加热棒9、设于盐浴桶1底部的电加热块11、设于盐浴桶1内并在外部设置热偶保护管12的热偶等。
其中，电加热棒9的数量根据平行反应器的数量确定，优先与平行反应器的数量相等或为平行反应器数量的一半，电加热棒9通过加热棒安装管2-2定位固定，通过导线10供电。
盐浴桶1内底部设置桶底圆管13，热偶保护管12穿过法兰盖2上的热偶保护管安装孔2-5插入盐浴桶1内，并通过桶底圆管13固定定位。热偶保护管12内至少安装4根热偶，4根热偶分别用于：与电加热棒9组成温控回路，与电加热块11组成温控回路，检测盐浴桶1内上下温度标定恒温段位置，用于盐浴液位下限报警。
控温过程中，通过底部的电加热块11和桶内的电加热棒9加热，桶内熔盐熔化成液态，通过控温热偶和温控回路调节，使桶内的熔盐维持在一个稳定的温度。
为了停工后和特殊工况下快速降温的需要，盐浴桶1内设有冷却管14，可向其中通入冷却空气或水。冷却管14通过法兰盖2上的冷却管安装孔2-4插入盐浴桶1内，并贯穿盐浴桶1及其底部的第二保温层6、金属外壳7。
所述桶内构件及搅拌系统包括导流筒15、搅拌器16、搅拌桨17。
导流筒15设置于盐浴桶1内中心，导流筒15的直径保证内外的截面积相当，底部为镂空结构。
搅拌器16穿过法兰盖2上的搅拌安装管2-3插入盐浴桶1内的导流筒15中。搅拌器16驱动搅拌桨17转动，推动导流筒15中的熔盐自上而下流动，使得盐浴桶1内的熔盐温度一致，具有优良的恒温性能。
平行反应器18穿过法兰盖2上的反应器安装孔2-1插入盐浴桶1内，平行反应器18下部与盐浴桶1焊接成一体，保证熔盐不泄露。平行反应器18沿圆周均布于盐浴桶1与导流筒15之间，平行反应器18内的催化剂和填料在炉体上装卸。平行反应器18的数量以均匀分布和方便操作为原则，建议4～16根。
本实施例提供的盐浴电加热炉，将平行反应器18、电加热棒9交替圆周分布于一个盐浴桶1中，盐浴桶1中心设置导流筒15，导流筒15中心设置搅拌器17，强制导流筒15内外的熔盐流动。盐浴桶1中的熔盐在盐浴桶1轴向和径向均达到良好的温度均匀性，从而实现盐浴桶1中各平行反应器18在相同的高度范围内温度偏差在±0.5℃以内。
由于熔盐液态下流动性和导热性好，不仅可以快速吸收移出平行反应器18内反应产生的热量/或补充平行反应器18内反应需要吸收的热量，而且熔盐热容较大，平行反应器18内的热量变化对熔盐的温度影响较小，另外，熔盐炉中各平行反应器18周边的零件布置不同不会对平行反应器18的温度均匀性造成影响，极好地解决了平行反应器18的温度控制均匀性问题。
应当理解的是，虽然在这里可能使用量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：包括盐浴桶(1)，盐浴桶(1)顶部设有法兰(3)，法兰(3)上设有法兰盖(2)；盐浴桶(1)内设有熔盐(8)，盐浴桶(1)底部设有排盐口(2-7)；电加热棒(9)沿圆周分布于盐浴桶(1)内，盐浴桶(1)内底部设有电加热块(11)；盐浴桶(1)内设有热偶保护管(12)，热偶保护管(12)内设有热偶；导流筒(15)设于盐浴桶(1)内中心，搅拌器(16)设于导流筒(15)内；平行反应器(18)沿圆周均布于盐浴桶(1)内壁与导流筒(15)之间，且平行反应器(18)与电加热棒(9)沿圆周交替分布。
2.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：所述盐浴桶(1)的外周侧面及底部均设有保温层，保温层外表面包覆有金属外壳(7)。
3.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：所述盐浴桶(1)外侧配有固定支耳(4)。
4.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：所述电加热棒(9)与平行反应器(18)的数量相等或为平行反应器(18)数量的一半。
5.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：所述法兰盖(2)上设有反应器安装孔(2-1)，平行反应器(18)穿过法兰盖(2)上的反应器安装孔(2-1)插入盐浴桶(1)内；平行反应器(18)下部与盐浴桶(1)焊接成一体；
所述法兰盖(2)上设有加热棒安装管(2-2)，电加热棒(9)定位固定于加热棒安装管(2-2)内；
所述法兰盖(2)上设有搅拌安装管(2-3)，搅拌器(16)穿过法兰盖(2)上的搅拌安装管(2-3)插入盐浴桶(1)内的导流筒(15)中；
所述法兰盖(2)上还设有氮气吹扫口(2-6)。
6.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：所述法兰盖(2)上设有热偶保护管安装孔(2-5)，所述盐浴桶(1)内底部设有桶底圆管(13)，所述热偶保护管(12)穿过法兰盖(2)上的热偶保护管安装孔(2-5)插入盐浴桶(1)内的桶底圆管(13)内固定定位。
7.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：所述热偶保护管(12)内至少设有4根热偶，4根热偶分别用于：与电加热棒(9)组成温控回路，与电加热块(11)组成温控回路，检测盐浴桶(1)内上下温度标定恒温段位置，用于盐浴液位下限报警。
8.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：所述盐浴桶(1)内还设有冷却管(14)，所述法兰盖(2)上设有冷却管安装孔(2-4)，冷却管(14)穿过法兰盖(2)上的冷却管安装孔(2-4)插入盐浴桶(1)内，并贯穿盐浴桶(1)。
9.如权利要求1所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：通过电加热块(11)和电加热棒(9)加热，使盐浴桶(1)内的熔盐(8)熔化成液态；通过热偶与电加热块(11)、电加热棒(9)组成的温控回路调节，使盐浴桶(1)内的熔盐(8)维持在一个稳定的温度。
10.如权利要求1或9所述的一种平行反应器用盐浴加热炉，其特征在于：通过搅拌器(17)强制导流筒(15)内外的熔盐流动，使盐浴桶(1)中的熔盐在盐浴桶(1)轴向和径向均实现温度一致，从而实现盐浴桶(1)中各平行反应器(18)在相同的高度范围内温度均匀。
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