CN111359569A - 一种盘式反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盘式反应器,包括壳体、顶盖、至少一个加热源和转动部件;所述壳体内具有容纳腔,且所述壳体的顶壁设置有与所述容纳腔连通的开口,所述顶盖覆盖所述开口且所述顶盖的下端穿过所述开口进入所述容纳腔内,所述加热源与所述壳体固定连接,所述转动部件包括转动盘和转动电机,所述转动电机穿过所述壳体与所述转动盘驱动连接,所述壳体上设有进料口和出料口,沿所述转动盘的转动方向,所述容纳腔从所述进料口至所述出料口之间区域为加热区,所述加热源排列在所述加热区。本发明结构简单,运行可靠,密封性好,通过转动盘转动传输物料,能够连续、高效地进行反应。
Description
技术领域
本发明涉及反应设备技术领域,具体而言,涉及一种盘式反应器。
背景技术
反应器具有加热功能,是实验研究和化工生产的常用设备。现有技术中,反应器具有多种形式,如釜式、推进式和传送带式等。但这些形式的反应装置都存在一些不足:釜式反应器无法连续运行,反应时间长,操作复杂,工作效率低下;推进式反应器体积较大,腔体内微波辐射不均匀,加热过程不易控制;传送带式反应器构件复杂,密封困难,容易造成气体泄露。因此亟需一种新的反应器以满足连续生产的需要。
发明内容
本发明解决的问题是如何实现连续反应,提高生产效率。
为解决上述问题,本发明提供一种盘式反应器,包括壳体、顶盖、至少一个加热源和转动部件;所述壳体内具有容纳腔,且所述壳体的顶壁设置有与所述容纳腔连通的开口,所述顶盖覆盖所述开口且所述顶盖的下端穿过所述开口进入所述容纳腔内,所述加热源与所述壳体固定连接,所述转动部件包括转动盘和转动电机,所述转动电机穿过所述壳体与所述转动盘驱动连接,所述壳体设有进料口和出料口,沿所述转动盘的转动方向,所述容纳腔从所述进料口至所述出料口之间区域为加热区,所述加热源排列在所述加热区。
可选地,容纳腔所述加热区呈扇环形,所述加热区的圆心角度数为0°-360°。
可选地,所述加热源的数量为一个,所述加热源设置在所述壳体的上部、下部、外侧或内部。
可选地,所述加热源的数量为两个或以上,多个所述加热源弧形排列在所述加热区,相邻所述加热源之间构成的圆弧的圆心角度数为15°-60°。
可选的,所述加热源为微波发生器、红外发生器或电加热器或电磁感应加热器。
可选地,所述微波发生器为磁控管、固态微波源或光生微波源,发射频率为915MHz或2450MHz。
可选地,所述转动部件还包括置物环,所述置物环与所述转动盘的外周连接。
可选地,所述容纳腔内设有至少一个搅拌板,所述搅拌板相对于所述转动盘倾斜设置。
可选地,所述容纳腔内设有导向件,所述导向件设置在所述出料口位置,用于将所述转动盘上的物料导向所述出料口。
可选地,所述导向件为拨轮部件、出料流道或气体导管。。
可选地,所述拨轮部件包括转动轮、转轴和多个拨片,所述转动轮与所述转轴连接,所述拨片设置在所述转动轮的外周上。
可选地,所述顶盖上设有排气管,所述排气管与所述容纳腔连通。
可选地,所述排气管的出口设有法兰。
可选地,盘式反应器还包括进料部件,所述进料部件包括进料斗和螺旋进料机,所述进料斗与所述螺旋进料机的进口连接,所述螺旋进料机的出口与所述进料口连接。
可选地,盘式反应器还包括出料部件,所述出料部件包括落料管与水冷器,所述落料管的两端分别与所述出料口和所述水冷器连接。
相对于现有技术,本发明盘式反应器结构简单,运行可靠,密封性好,通过转动盘转动传输物料,能够连续、高效地进行反应;在加热区设置加热源,保证反应区域内升温迅速,加热均匀,提高产品品质;容纳腔内设置搅拌板,对物料进行搅拌,提高传热速率,促进反应进行;出料口附近设置导向件,不仅可以在转动盘旋转过程中将产物导入出料口,还可以对转动盘表面进行清洁,避免物料残留。
附图说明
图1为本发明实施例中盘式反应器的局部透视俯视图;
图2为本发明实施例中盘式反应器的剖视图一;
图3为本发明实施例中盘式反应器的剖视图二。
附图标记说明:
11-壳体,12-顶壁,13-顶盖,14-锁紧轮,15-操作平台,16-容纳腔,17进料口,18-出料口,2-微波发生器,31-转动盘,32-转动电机,33-置物环,41-转动轮,42-转轴,43-拨片,5-排气管,61-进料斗,62-螺旋进料机,71-落料管,72-水冷器。
具体实施方式
在本发明的描述中,应当说明的是,各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位的词语,只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系,并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作,该类方位名词不构成对本发明的限制。
本发明的实施例的附图中设置有坐标系XYZ,其中X的正向代表前方,X的反向代表后方,Y轴的正向代表上方,Y轴的反向代表下方,Z轴的正向代表右方,Z轴的反向代表左方。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
结合图1至图3所示,本实施例提供过一种盘式反应器,可以用于热解反应、碳化、冶金、干燥等用途。
盘式反应器包括装配在一起的壳体11、顶盖13、转动部件、进料部件和出料部件。壳体11整体为立方体形,中部设有镂空的圆柱形容纳腔16。壳体11的顶壁12设置有与容纳腔16连通的圆形开口,顶盖13覆盖开口,顶盖13的下端穿过开口后进入容纳腔16。壳体11与顶盖13之间的空间为圆环体形,构成反应区域,物料在反应区域中完成反应。在其他实施方式中,壳体11的形状可以为圆柱形、长方体形等其他几何形状,容纳腔16均为圆环体形。
本实施例中,壳体11的顶壁12上设有多个加热源。在其他实施方式中,加热源的数量可以为一个或以上,加热源可以设置在壳体11的上部、下部或外侧,通过馈入的壳体11的方式加热,也可以直接设置在壳体11内部。盘式反应器可以用于固体样品、液体样品反应,也可以在容纳腔14内投入催化剂进行气体反应,加热源用于对容纳腔14内物料进行加热。
本实施例中,加热源为微波发生器2,其频率为915MHz或2450MHz,具有很高的加热效率,能使物料快速反应。在其他实施方式中,微波发生器2可以选用磁控管、固态微波源或光生微波源,加热源可以选用红外发生器、电加热器、电磁感应加热器等。
盘式反应器壳体11的顶壁12可拆卸,在壳体11的四周侧壁上设置多个锁紧轮14,用于固定顶壁12。通过锁紧轮14将顶壁12压紧,可以在顶壁12下方设置密封垫,提高壳体1的密封性。顶盖13与顶壁12之间通过螺栓固定连接,顶盖13可以单独取下,便于对容纳腔16进行清理或对转动部件进行维修。
顶壁12上设有进料口17,进料部件包括进料斗61和螺旋进料机62,进料斗61与螺旋进料机62的进口连接,螺旋进料机62的出口与进料口17连接。在壳体11的右侧设置操作平台15,便于使用者将物料投入进料斗61。进料斗61具有一定的盛料空间,待反应的物料经过螺旋进料机62粉碎后送入容纳腔16,螺旋进料机62可以连续送料。
壳体11的侧壁上设有出料口18,出料部件包括落料管71与水冷器72,落料管71的两端分别与出料口18和水冷器72连接,物料在容纳腔16内完成反应后从出料口18送出,反应后得到的产物经过落料管71进入水冷器72进行冷却降温,便于产物收集。在其他实施方式中,出料口18可以设置在壳体11的外侧壁或内侧壁上,便于安装出料部件。
所述转动部件包括转动盘31和转动电机32。转动盘31安装在容纳腔16内,位于顶盖13的下方,转动电机32穿过壳体11的底壁与转动盘31连接,用于驱动转动盘31转动。有机物料从进料口17进入容纳腔16后落在转动盘31上,通过转动盘31转动输送物料。本实施例中转动电机32数量为一个,安装在转动盘31中心位置,保证转动盘31转动时不会偏心。在其他实施方式中,转动电机32的数量可以为多个,沿转动轴线对称设置,使转动部件更加稳定可靠。
进一步地,转动部件包括置物环33,置物环33与转动盘31的外周可拆卸连接。置物环33设置在容纳腔16内,且位于顶壁12的下方。物料从进料口17进入容纳腔16后落在置物环33上,转动电机32驱动转动盘31转动,置物环33跟随转动,使物料在容纳腔16内传送,微波发生器2发出微波对物料进行加热,反应完成后物料从出料口18送出。置物环33可以从转动盘31上拆下,便于单独取下清理或更换,节省维护成本。
顶盖13上设有排气管5,其与容纳腔16连通,用于排出反应产生的气体,避免容纳腔16内压力升高。排气管5靠近出料口18位置,随着反应进行,产生的气体增加,排气管5与出料口18接近可以尽快排出反应产生的气体,防止憋压。排气管5的出口设有法兰,当需要在密封状态下进入反应时,可以用盲法兰封闭排气管5,操作方便。
结合图1所示,为了节省反应器的制造成本,仅需要对物料经过的容纳腔16部位进行加热,在需加热的容纳腔16部位的上部设置微波发生器2即可。定义物料在传送过程中经过的区域为加热区,即沿转动盘31的转动方向,容纳腔16从进料口17至出料口18之间区域。本实施例中加热区呈扇环形,加热区的圆心角度数为270°。微波发生器2数量为12个,呈弧形排列在加热区的上方。各个微波发生器2之间的间隔距离相同,保证加热区内温度均匀,相邻微波发生器2之间构成的圆弧的圆心角度数为20°。
本实施例中盘式反应器的工作流程如下:
使用者从操作平台15将原料投入进料斗61,保持进料斗61中始终有物料,螺旋进料机62将原料粉碎后从进料口17送入容纳腔16;
粉碎的物料落在置物环33上,转动电机32驱动转动盘31转动,置物环33跟随转动,物料沿转动盘31转动方向从进料口17向出料口18传送,微波发生器2发出微波加热容纳腔16内的物料,物料在从进料口17至出料口18的传送过程中完成反应,得到反应后产物;
产物从出料口18离开容纳腔16,进入落料管71,再进入水冷器72被降温,使用者收集降温后的产物。
本实施例中盘式反应器的转动盘31可以持续转动进行物料传输,使用者向进料部件连续投料,通过微波发生器2加热可以高效完成反应,出料部件会持续得到产物,实现连续作业,提高工作效率。
本实施例在上述实施例的基础上,对盘式反应器的参数进行限定。其中,加热区的圆心角度数θ为0°-360°,根据实际情况设置,加热区不宜过小,否则会造成装置效率不足,也不宜过大,否则进料口17与出料口18之间距离太近,进料口17的原料与反应后的产物容易混合在一起。置物环33的外径D为5m-20m,使反应器体积不要过大,便于移动和维护。转动盘31的转速R为0.01-0.1rpm,在保证反应能够完成的基础上提高工作效率。加热源的最高功率W为200w-800w,反应器使用过程中,加热源的实际工作功率从零到最高功率之间可调,可以适用于不同的物料。加热源的数量n为1-22个,相邻加热源之间构成的圆弧的圆心角度数α为15°-60°,加热源均匀分布在加热区,各加热源之间的间隔相等,保证加热区内温度均匀,产物可预测性高。加热源的最高功率和数量可以根据反应器的其他部件参数进行选择,保证反应器能够高效连续运行。
进一步地,可以根据物料反应所需要的能量,选定盘式反应器的参数,反应器的各项参数需要满足以下公式:
其中,E为能量设定值,根据盘式反应器所需处理的物料预先设定;W为加热源的最高功率;θ为加热区的圆心角度数;α为相邻加热源之间构成的圆弧的圆心角度数,加热源的数量至少为2个;D为置物环的外径;R为转动盘的转速。
根据该公式选择合适的装置参数,保证物料可以在容纳腔16内完成反应,实现高效连续作业。实际使用时加热源的功率可以在最大值范围内调节,适用于不用的物料,通用性更好。
进一步地,在出料口18位置设有导向件,用于将置物环33上的物料导向出料口18,避免产物再次进入加热区。当容纳腔16用于固体反应时,导向件为拨轮部件;当容纳腔16用于液体反应时,导向件为出料流道;当容纳腔16用于气体反应时,导向件为气体导管。
结合图1和图3所示,本实施例的导向件为拨轮部件,其设置在出料口18附近,用于将完成反应的产物导入出料口18。拨轮部件包括转动轮41、转轴42和六个拨片43,转轴42固定在顶壁12上,且转轴42与转动轮41连接,转动轮41可以自由转动,拨片43均匀排列在转动轮41的外周上。在其他事实方式中,拨片43的数量可以为2至12个,根据反应器的生产效率设置,拨片43均匀排列在转动轮41的外周上。拨轮部件的工作原理为,置物环33转动将物料输送到出料口18位置,物料推动拨片43使拨轮转动,拨片43将物料拨入出料口18。
进一步地,拨轮部件包括电机,转轴42穿过顶壁与电机连接,通过电机控制转动轮41转动,拨片43可以持续将产物拨入出料口18。
进一步地,拨片43的高度要高于置物环33上的物料厚度,拨片43的底部与置物环33的表面贴合,转动轮41转动时使拨片43扫过置物环33的表面,避免反应后的产物残留在置物环33上。
本实施例在上述实施例的基础上,在容纳腔16内设置1-10个搅拌板,其均匀分布在加热区内。搅拌板为相对于转动盘31倾斜设置斜板,搅拌板一侧与壳体11的侧壁连接。置物环33转动过程中,物料会经过搅拌板,对物料进行搅拌混合,提高传热速率,促进反应进行。
本发明上述实施例提供的盘式反应器具有结构简单、运行可靠、密封性好、加热效率高、可连续化生产等诸多优点,具有很好的应用价值和市场推广前景。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种盘式反应器,其特征在于,包括壳体(11)、顶盖(13)、至少一个加热源和转动部件;所述壳体(11)内具有容纳腔(16),且所述壳体(11)的顶壁(12)设置有与所述容纳腔(16)连通的开口,所述顶盖(13)覆盖所述开口且所述顶盖(13)的下端穿过所述开口进入所述容纳腔(16)内,所述加热源与所述壳体(11)固定连接,所述转动部件包括转动盘(31)和转动电机(32),所述转动电机(32)穿过所述壳体(11)与所述转动盘(31)驱动连接,所述壳体(11)上设有进料口(17)和出料口(18),沿所述转动盘(31)的转动方向,所述容纳腔(16)从所述进料口(17)至所述出料口(18)之间区域为加热区,所述加热源排列在所述加热区。
2.根据权利要求1所述的盘式反应器,其特征在于,所述加热区呈扇环形,所述加热区的圆心角度数为0°-360°。
3.根据权利要求2所述的盘式反应器,其特征在于,所述加热源的数量为一个,所述加热源设置在所述壳体(11)的上部、下部、外侧或内部。
4.根据权利要求2所述的盘式反应器,其特征在于,所述加热源的数量为两个或以上,多个所述加热源弧形排列在所述加热区,相邻所述加热源之间构成的圆弧的圆心角度数为15°-60°。
5.根据权利要求1-4任一所述的盘式反应器,其特征在于,所述加热源为微波发生器(2)、红外发生器、电加热器或电磁感应加热器。
6.根据权利要求5所述的盘式反应器,其特征在于,所述微波发生器(2)为磁控管、固态微波源或光生微波源,发射频率为915MHz或2450MHz。
7.根据权利要求5所述的盘式反应器,其特征在于,所述转动部件还包括置物环(33),所述置物环(33)与所述转动盘(31)的外周连接。
8.根据权利要求5所述的盘式反应器,其特征在于,所述容纳腔(16)内的设有至少一个搅拌板,所述搅拌板相对于所述转动盘(31)倾斜设置。
9.根据权利要求5所述的盘式反应器,其特征在于,所述容纳腔(16)内设有导向件,所述导向件设置在所述出料口(18)位置,用于将所述转动盘(31)上的物料导向所述出料口(18)。
10.根据权利要求9所述的盘式反应器,其特征在于,所述导向件为拨轮部件、出料流道或气体导管。
11.根据权利要求10所述的盘式反应器,其特征在于,所述拨轮部件包括转动轮(41)、转轴(42)和多个拨片(43),所述转动轮(41)与所述转轴(42)连接,所述拨片(43)设置在所述转动轮(41)的外周上。
12.根据权利要求5所述的盘式反应器,其特征在于,所述顶盖(13)上设有排气管(5),所述排气管(5)与所述容纳腔(16)连通。
13.根据权利要求12所述的盘式反应器,其特征在于,所述排气管(5)的出口设有法兰。
14.根据权利要求1所述的盘式反应器,其特征在于,还包括进料部件,所述进料部件包括进料斗(61)和螺旋进料机(62),所述进料斗(61)与所述螺旋进料机(62)的进口连接,所述螺旋进料机(62)的出口与所述进料口(17)连接。
15.根据权利要求1所述的盘式反应器,其特征在于,还包括出料部件,所述出料部件包括落料管(71)与水冷器(72),所述落料管(71)的两端分别与所述出料口(18)和所述水冷器(72)连接。
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