CN110479189B - 一种新型反应釜及反应体系的新型加料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型反应釜，包括釜体、搅拌器和驱动装置，搅拌器包括搅拌轴以及与搅拌轴固定连接的搅拌桨；反应釜工作时搅拌轴的转动方向设为第一方向，搅拌桨朝向第一方向的一侧设为搅拌桨正面，搅拌桨背离第一方向的一侧设为搅拌桨背面，搅拌桨背面固定设置有若干出料管，一出料管开设有若干出料口；一出料管导通连接有一用以向该出料管供应原料的供料装置。本发明还提供了一种反应体系的新型加料方式，通过本发明的新型反应釜进行加料，能够快速的将各反应物料混合均匀，并能够有效的平衡反应体系的温度，从而提高反应速率，促进反应始终向着需要的方向进行，有效提高转化率。

Description

一种新型反应釜及反应体系的新型加料方法

技术领域

本发明涉及化工反应釜的领域，具体而言，涉及一种新型反应釜及反应体系的新型加料方法。

背景技术

反应釜即有物理或化学反应的容器，广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等领域，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程。

各反应物在反应釜中进行反应时，提高反应速率，促进反应向需要的方向进行，是工艺研究的主要方向，这就需要各反应物能够快速均匀的混合，同时需要反应体系的温度能够维持在合适的温度，使得反应能够始终向着需要的方向进行，以提高转化率。

现有的反应釜的混合能力差，不能很好的促进各反应物的快速均匀混合；同时，平衡反应体系的温度多通过在反应釜釜体外设置夹套的方式对反应体系进行升温和降温，这种方式，热量传递效率低，难以起到高效平衡反应体系温度的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型反应釜，能够快速的将各反应物料混合均匀，并能够有效的平衡反应体系的温度，从而提高反应速率，促进反应始终向着需要的方向进行，提高转化率。

本发明的实施例是这样实现的：一种新型反应釜，包括釜体、搅拌器和驱动装置，搅拌器包括搅拌轴以及与搅拌轴固定连接的搅拌桨；反应釜工作时搅拌轴的转动方向设为第一方向，搅拌桨朝向第一方向的一侧设为搅拌桨正面，搅拌桨背离第一方向的一侧设为搅拌桨背面，搅拌桨背面固定设置有若干出料管，一出料管开设有若干出料口；一出料管导通连接有一用以向该出料管供应原料的供料装置。

进一步地，供料装置包括若干第一供料管、若干第二供料管以及固定设于反应釜外的储料装置；一第一供料管与一出料管固定连接且相互导通，第一供料管与搅拌轴相对固定设置；一第二供料管一端与储料装置导通，一第二供料管另一端与一第一供料管相互导通，第二供料管与搅拌轴相对转动设置。

进一步地，若干第一供料管与若干第二供料管之间设置有一转换盘，转换盘与搅拌轴相对固定设置；转换盘内部设置有若干环形料槽，一第一供料管远离出料管的一端与一环形料槽固定连接且相互导通；一第二供料管靠近该第一供料管的一端伸入该环形料槽内且沿该环形料槽转动。

进一步地，转换盘还设置有若干环形滑道，一环形滑道一端与一环形料槽导通，第二供料管从环形滑道另一端伸入该环形滑道内并穿过该环形滑道后设于环形料槽中；第二供料管与环形滑道之间设置有密封圈，密封圈套设于第二供料管的外壁面。

进一步地，搅拌轴外固定套设有一套筒，若干第一供料管均伸入套筒内且与套筒固定连接；转换盘固定于套筒远离搅拌桨的一端端部；套筒和转换盘均设于反应釜内部。

进一步地，出料管、第一供料管、第二供料管、环形料槽和环形滑道一一对应且均设置有多件。

进一步地，第二供料管与储料装置之间还设置有计量泵，计量泵固定设于反应釜外。

进一步地，储料装置与第二供料管之间还设置有用以对原料进行加热的加热装置以及用以对原料进行冷却的冷却装置。

进一步地，反应釜的内壁面固定设置有若干导流板，导流板与反应釜的内壁面之间形成有用以液体通过的流道，导流板与反应釜的内壁面的夹角不等于90°。

一种反应体系的新型加料方法，采用上述新型反应釜进行加料。

本发明的有益效果是：本发明的新型反应釜，原料通过供料装置进入出料管，并从出料管上的出料口导出进入反应釜中，由于出料管固定在搅拌桨背面，搅拌浆在随着搅拌轴转动时，在搅拌桨背面形成负压区，原料从这一区域导出出料管，会借助于负压区的能量均化作用，使得反应物迅速混合均匀，有效促进反应进行；此外，由于各反应物均通过供料装置输送至出料管后才从出料管中导出进行混合，混合过程速度较快且混合均匀，这样就可以在原料混合之前对原料进行加热或冷却，使得可以由进料温度平衡反应热，从而保持反应体系的温度在合适的范围内，促进反应的进行，提高转化率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的新型反应釜的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本发明的转换盘的俯视图。

图标：

10-釜体，11-搅拌轴，121-搅拌桨正面，122-搅拌桨背面，13-导流板，14-流道，21-出料管，22-第一供料管，23-第二供料管，24-计量泵，25-转换盘，26-环形料槽，27-环形滑道，28-密封圈，29-套筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

以下结合附图对本发明进行进一步的说明：如附图1-附图3所示，本发明提供了一种新型反应釜，包括釜体10、搅拌器和驱动装置，搅拌器包括搅拌轴11以及与搅拌轴11固定连接的搅拌桨；反应釜工作时搅拌轴11的转动方向设为第一方向（如附图1中的F1箭头所指方向），搅拌桨朝向第一方向的一侧设为搅拌桨正面121，搅拌桨背离第一方向的一侧设为搅拌桨背面122，搅拌桨背面122固定设置有若干出料管21，出料管21开设有若干出料口；一出料管21导通连接有一用以向该出料管21供应原料的供料装置。反应进行时，各反应原料分别从不同的供料装置中进入不同的出料管21，固定在搅拌桨背面122的出料管21随着搅拌桨的转动而转动，由于搅拌桨沿第一方向转动，搅拌桨背面122会产生一个负压区，原料从出料管21进入这一负压区，会借助于负压区的能量均化作用，使得反应物迅速混合均匀，有助于促进反应的快速进行；此外，由于各反应物均通过供料装置输送至出料管21后才从出料管21中导出进行混合，混合过程速度较快且混合均匀，这样就可以在原料混合之前对原料进行加热或冷却，使得可以由进料温度平衡反应热，从而保持反应体系的温度在合适的范围内，促进反应的进行。

本实施例中，供料装置包括第一供料管22、第二供料管23以及固定设于反应釜外的储料装置（图中未示出）；一第一供料管22与一出料管21固定连接且相互导通，第一供料管22与搅拌轴11相对固定设置；一第二供料管23一端与一储料装置导通，一第二供料管23另一端与一第一供料管22相互导通，第二供料管23与搅拌轴11相对转动设置。此处的储料装置可以是储料桶也可以是储料槽，物料经过输料泵将储料筒或者储料槽中的物料输送至第二供料管23中，第二供料管23与反应釜是相对固定设置的，与搅拌轴11是相对转动设置的，第一供料管22与反应釜是相对转动设置的，与搅拌轴11是相对固定设置的，第二供料管23与第一供料管22之间设置有转接装置，通过转接装置来实现第二供料管23与第一供料管22的相对转动且导通的关系。这样设置以后，第一供料管22、出料管21、搅拌轴11和搅拌桨就可以作为一个整体，这一整体与反应釜的釜体10相对转动，而第二供料管23和储料装置则相对于反应釜的釜体10相对固定。

进一步地，若干第一供料管22与若干第二供料管23之间设置有一转换盘25，转换盘25与搅拌轴11相对固定设置；转换盘25内部设置有若干环形料槽26，一第一供料管22远离出料管21的一端与一环形料槽26固定连接且相互导通；一第二供料管23靠近该第一供料管22的一端伸入该环形料槽26内且沿该环形料槽26转动。环形料槽26、转换盘25均与搅拌轴11同轴分布，此处的转换盘25即为上述提到的转接装置的一种具体实施例，通过在转换盘25内设置若干环形料槽26，一环形料槽26与一第一供料管22固定连接且导通，相对应的一第二供料管23沿该环形料槽26转动且导通，使得第一供料管22相对于搅拌轴11固定设置且第二供料管23相对于搅拌轴11转动设置得以实现。

本实施例中，转换盘25还设置有若干环形滑道27，环形滑道27一端与环形料槽26导通，第二供料管23从环形滑道27另一端伸入环形滑道27内并穿过环形滑道27后设于环形料槽26中。本实施例中，环形滑道27的宽度小于环形料槽26的宽度，通过环形滑道27的设置，使得第二供料管23能够顺利沿环形料槽26滑动且不容易造成环形料槽26中的物料逸出。

本实施例中，第二供料管23与环形滑道27之间设置有密封圈28，密封圈28套设于第二供料管23的外壁面。密封圈28的设置，进一步使得反应物不会逸出。

本实施例中，搅拌轴11外固定套设有一套筒29，第一供料管22伸入套筒29内且与套筒29固定连接；转换盘25固定于套筒29远离搅拌桨的一端端部；套筒29和转换盘25均设于反应釜内部。套筒29的设置使得多件第一供料管22与搅拌轴11的相对固定得以实现，且套筒29对多件第一供料管22起到了一定的保护作用。转换盘25与固定套固定连接，使得第一供料管22从转换盘25中直接进入套筒29内部，不会暴露在外。

本实施例中，出料管21、第一供料管22、第二供料管23、环形料槽26和环形滑道27一一对应且均设置有2件。一件出料管21用以供应一种原料，2件出料管21可以分别用以供应2种原料，这些出料管21和供料装置主要用以供应液体原料，在某些时候，经过对供料装置的进一步设置，包括动密封的设置，气体吹扫装置的设置等，使得该供料装置还可以用来供应气体原料和固体粉末原料。在其他实施例中，出料管21、第一供料管22、第二供料管23、环形料槽26和环形滑道27均还可以设置为3件、4件等。

本实施例中，第二供料管23与储料装置之间还设置有计量泵24，计量泵24固定设于反应釜外。本实施例的计量泵24可以同时对多种原料进行计量，多种原料分别经相对应的第二供料管23后由计量泵24计量，并从相对应的第二供料管23导出。

本实施例中，储料装置与第二供料管23之间还设置有用以对原料进行加热的加热装置（图中未示出）以及用以对原料进行冷却的冷却装置（图中未示出）。加热装置和冷却装置可以设于储料装置和计量泵24之间的第二供料管23上，也可以设在计量泵24和反应釜釜体10之间的第二供料管23上，通过加热装置对进入反应釜的原料进行加热或通过冷却装置对进入反应釜的原料进行冷却，使得反应物料的热量能够平衡反应热，从而保证反应体系的温度在一定范围内，促进反应向着产物的方向进行。

本实施例中，反应釜的内壁面固定设置有若干导流板13，导流板13与反应釜的内壁面之间设置有用以液体通过的流道。且导流板13与反应釜壁面的夹角不等于90度。一般情况下，反应釜为圆形，搅拌桨以圆周运动旋转带动反应釜中物料做圆周运动，因此，带来反应釜内部物料在径向方向出现明显的速度差，在反应釜壁面的阻挡效应下，转化成不同的静压，造成从中心向壁面逐渐升高的静压，在反应釜中形成反应釜尺度的漩涡。造成：（1）搅拌桨能量转化率低；（2）半径方向速度差过大，易引起不同物料的离心分离；（3）过大的速度差，易形成强烈的速度差带来的剪切力增强，对于有结晶反应的体系，极易造成晶粒断裂形成二次晶核，影响结晶过程。为了防止以上问题出现，传统的搅拌反应釜在反应釜壁面加装了垂直于液体流动方向的挡板，用于挡住半径方向外圆的高速流体，通过消耗掉一部分能量的代价，消除搅拌反应釜中径向方向的能量梯度；这种结构有如下不足：（1）挡的方法消耗能量；（2）直接的挡在挡板处发生强烈碰撞，造成反应釜震动；（3）强烈的撞击极易造成结晶类反应中“二次成核”，严重影响结晶过程。导流板，从机理上将“挡”改为“导”，一字之差是一种原理上的改进：“挡”改“导”---通过将挡板迎接流体的角度改成钝角，将边缘高速流体导向反应釜之间低压区，同时，其流动方向也形成优质的穿流与错流（流动方向相向成接近90度的流动形态），此类流型中，存在大量的优质涡流因子，极大地优化搅拌桨的能量弥散强度，提高搅拌桨能量利用率，其次，该类流型中存在大量速度差、速度方向差形成的射流卷吸流型，极大地改善反应体系中不同物相界面的表面高效率热质传递速度，从而优化反应釜的反应条件、热质传递条件、结晶条件等等。

本实施例中，反应釜的釜底设置为蝶形，有助于反应物料的进一步混合。

综上，本实施例的新型反应釜，能够使得反应物物料快速均匀混合，促进反应快速进行，同时还可以通过对反应物进行加热或冷却以平衡反应热，使得反应体系的温度保证在合理范围内，促进反应向着需要的方向进行，提高转化率，同时，导流板的设置还能够改善反应体系中不同物相界面的表面高效率热质传递速度，从而优化反应釜的反应条件、热质传递条件、结晶条件等。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种新型反应釜，包括釜体、搅拌器和驱动装置，其特征在于：所述搅拌器包括搅拌轴以及与所述搅拌轴固定连接的搅拌桨；

所述反应釜工作时所述搅拌轴的转动方向设为第一方向，所述搅拌桨朝向所述第一方向的一侧设为搅拌桨正面，所述搅拌桨背离所述第一方向的一侧设为搅拌桨背面，所述搅拌桨背面固定设置有若干出料管，一所述出料管开设有若干出料口；

一所述出料管导通连接有一用以向该出料管供应原料的供料装置；

所述供料装置包括若干第一供料管、若干第二供料管以及固定设于反应釜外的储料装置；

一所述第一供料管与一所述出料管固定连接且相互导通，所述第一供料管与所述搅拌轴相对固定设置；

一所述第二供料管一端与所述储料装置导通，一所述第二供料管另一端与一所述第一供料管相互导通，所述第二供料管与所述搅拌轴相对转动设置；

若干所述第一供料管与若干所述第二供料管之间设置有一转换盘，所述转换盘与所述搅拌轴相对固定设置；所述转换盘内部设置有若干环形料槽，一所述第一供料管远离所述出料管的一端与一所述环形料槽固定连接且相互导通；一所述第二供料管靠近该所述第一供料管的一端伸入该所述环形料槽内且沿该所述环形料槽转动。

2.根据权利要求1所述的新型反应釜，其特征在于：所述转换盘还设置有若干环形滑道，一所述环形滑道一端与一所述环形料槽导通，所述第二供料管从所述环形滑道另一端伸入该所述环形滑道内并穿过该所述环形滑道后设于所述环形料槽中；

所述第二供料管与所述环形滑道之间设置有密封圈，所述密封圈套设于所述第二供料管的外壁面。

3.根据权利要求2所述的新型反应釜，其特征在于：所述搅拌轴外固定套设有一套筒，若干所述第一供料管均伸入所述套筒内且与所述套筒固定连接；

所述转换盘固定于所述套筒远离所述搅拌桨的一端端部；

所述套筒和所述转换盘均设于所述反应釜内部。

4.根据权利要求3所述的新型反应釜，其特征在于：所述出料管、所述第一供料管、所述第二供料管、所述环形料槽和所述环形滑道一一对应且均设置有多件。

5.根据权利要求1所述的新型反应釜，其特征在于：所述第二供料管与所述储料装置之间还设置有计量泵，所述计量泵固定设于所述反应釜外。

6.根据权利要求5所述的新型反应釜，其特征在于：所述储料装置与所述第二供料管之间还设置有用以对原料进行加热的加热装置以及用以对原料进行冷却的冷却装置。

7.根据权利要求1所述的新型反应釜，其特征在于：所述反应釜的内壁面固定设置有若干导流板，所述导流板与所述反应釜的内壁面之间形成有用以液体通过的流道。

8.一种反应体系的新型加料方法，其特征在于：采用权利要求1-7任一所述的新型反应釜进行加料。

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