CN114100540A - 一种适用于液相化学反应的盘管式反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管式反应器技术领域，具体为一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，包括壳体，所述壳体的内部开设有预热腔，所述预热腔的内部固定安装有多个相互导通的管体，所述壳体的上端固定安装有用于向管体的内部投入反应物料的加料口，每个所述管体的内部均等间距固定安装有多个方柱。本发明通过流体持续对管体内部的多个方柱进行冲击，形成卡门涡街，提高反应效率，对管体进行预热，以加快管体内部的反应速率，再对水体进行搅拌，提高对管体的预热效率。

Description

一种适用于液相化学反应的盘管式反应器

技术领域

本发明涉及管式反应器技术领域，具体为一种适用于液相化学反应的盘管式反应器。

背景技术

盘管式反应器，都是采用等径的管式反应器，它是由一根等径无缝钢管沿顺时针或逆时针盘旋上升形成的管式反应设备，反应器一般由许多水平盘管上下重叠串联而成，每一个盘管由许多半径不同的半圆形管子相连接成螺旋形，以便进行安装和检修。

现有的盘管式反应器由于其形状的特殊性，在反应开始后，难以对管道内部的反应过程进行掌控，进而使得整个反应过程中容易产生反应不均匀、不彻底的现象，影响反应的进度，进而降低了生产效率。

为此，提出一种适用于液相化学反应的盘管式反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，通过流体持续对管体内部的多个方柱进行冲击，形成卡门涡街，提高反应效率，对管体进行预热，以加快管体内部的反应速率，再对水体进行搅拌，提高对管体的预热效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，包括壳体，所述壳体的内部开设有预热腔，所述预热腔的内部固定安装有多个相互导通的管体，所述壳体的上端固定安装有用于向管体的内部投入反应物料的加料口，每个所述管体的内部均等间距固定安装有多个方柱。

将用于液相化学反应的物料通过加料口加入管体的内部，在管体的内部有流体流动后，会持续对管体内部的多个方柱造成冲击，随后在方柱的两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列成有规则的双列线涡，开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，经过非线性作用后，形成卡门涡街，进而提高管体内部流体的混乱度，从而提高反应效率。

优选的，所述壳体的上端还固定安装有用于向预热腔的内部加入水体的进水管，所述壳体的底部于预热腔的下方周向等间距固定安装有多个用于对水体进行加热的加热管。

在管体的内部有流体流动后，再对多个加热管进行通电，使其发热，并对进水管内通入的水体进行加热，以实现对管体的预热，以加快管体内部的反应速率。

优选的，所述壳体的底部固定安装有电机，所述壳体的底部还开设有圆腔，所述电机的输出轴末端固定安装有转轴，所述转轴的上端贯穿圆腔并延伸至预热腔的内部，所述转轴的上端于预热腔的内部对称固定安装有两个导管。

在对预热腔内部的水体进行加热的时候，然后对电机进行供电，使其通过转轴带动预热腔内部的导管转动，然后对水体进行搅拌，使得预热腔内部的水体可以均匀受热，进而提高对管体的预热效率。

优选的，所述圆腔的一侧开设有滑腔，所述滑腔与壳体的外部通过第一通气口相连通，两个所述导管的上端均固定安装有多个喷头，所述转轴的内部还开设有与多个喷头相导通的导气管，所述滑腔与圆腔之间通过第二通气口相连通，所述导气管与圆腔之间通过第三通气口相连通，所述转轴的外缘于圆腔的内部固定安装有第一磁铁，所述滑腔的内部密封滑动安装有与第一磁铁相互吸引的第二磁铁，所述第二磁铁的一侧通过两个对称设置的弹簧与滑腔的一侧壁弹性连接，所述第二磁铁的内部固定安装有仅允许外部气体进入滑腔内部的第一单向阀，所述导气管的上端还固定安装有仅允许导气管内部的气体进入多个喷头的第二单向阀。

在电机启动后，会带动圆腔内部的第一磁铁转动，由于滑腔的内部密封滑动安装有第二磁铁，当第一磁铁与第二磁铁相互靠近的时候，第一磁铁会吸动第二磁铁移动，当二者远离的时候，第二磁铁又会在弹簧的弹力下弹开，进而实现第二磁铁在滑腔内往复移动的目的，然后就可以通过第一单向阀将壳体外部的气体抽入滑腔的内部，再挤入圆腔的内部，然后气体再通过第三通气口进入导气管的内部，并通过第二单向阀进入多个喷头，然后通过多个喷头喷出气泡，气泡在预热腔的内部四处飘逸，起到扰流的效果，水体之间热量传递速度增加，使各处水体受热均匀，从而进一步提高对管体的预热效率。

优选的，所述壳体的外部固定安装有警示灯，所述壳体的内壁还开设有弧形腔，所述壳体的内部还开设有与弧形腔的上端相连通的条形腔，所述弧形腔的内部密封封装有水银，所述条形腔的内部等间距固定安装有多个导体头，每两个所述导体头之间均通过定值电阻电性连接。

在对水体进行加热的时候，预热腔内部的热量会传递到弧形腔的内部，并使得弧形腔内部的水银受热膨胀，并沿着条形腔向上流动，如果预热腔的内部温度较低的话，弧形腔内部的水银膨胀度有限，会处于条形腔内部较低的位置，使得条形腔内部连入控制器内的导体头的数量较多，由于每两个导体头之间均通过定值电阻电性连接，如果预热腔的内部温度下降的话，连入控制器内部电路的电阻在不断地增加，电流不断地减少，这个电信号在控制器的内部转化为控制信号后可以控制警示灯的亮度不断增加，进而使得操作人员可以通过观测警示灯的亮度而对壳体的内部温度进行最直观的观察，以便对预热腔的内部进行及时地升温，以加快管体的内部反应速率。

优选的，所述壳体的外部设有控制器，最上端以及最下端的所述导体头均与控制器电性连接，所述警示灯也与控制器电性连接。

优选的，所述第一磁铁以及第二磁铁均为钕磁铁。

钕磁铁具有较强的磁性，可以延长第二磁铁在滑腔内部的位移距离。

优选的，所述壳体的外部还固定安装有用于排出预热腔内部使用后的水体的出水管。

在对管体进行检修的时候，水体可以可以通过出水管排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、管体的内部有流体流动后，会持续对管体内部的多个方柱造成冲击，并形成卡门涡街，进而提高管体内部流体的混乱度，从而提高反应效率。

2、在管体的内部有流体流动后，对管体进行预热，以加快管体内部的反应速率，再对水体进行搅拌，提高对管体的预热效率，并通过多个喷头喷出气泡，气泡在预热腔的内部四处飘逸，起到扰流的效果，水体之间热量传递速度增加，使各处水体受热均匀，从而进一步提高对管体的预热效率。

3、如果预热腔的内部温度下降的话，控制警示灯的亮度会不断增加，进而使得操作人员可以通过观测警示灯的亮度而对壳体的内部温度进行最直观的观察，以便对预热腔的内部进行及时地升温，以加快管体的内部反应速率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明的内部结构俯视图；

图4为本发明的加热管处结构示意图；

图5为图2的A处结构放大图；

图6为图2的B处结构放大图；

图7为本发明的管体内部结构图；

图8为本发明的管体内部结构侧视图；

图9为本发明的管体内部流体流动后的示意图。

图中：1、壳体；2、预热腔；3、管体；4、加料口；5、方柱；6、加热管；7、电机；8、圆腔；9、滑腔；10、转轴；11、导管；12、第一磁铁；13、第二磁铁；14、第一单向阀；15、第一通气口；16、第二通气口；17、导气管；18、第三通气口；19、第二单向阀；20、喷头；21、警示灯；22、弧形腔；23、条形腔；24、导体头；25、进水管；26、出水管。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图9，本发明提供一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，技术方案如下：

一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，包括壳体1，壳体1的内部开设有预热腔2，预热腔2的内部固定安装有多个相互导通的管体3，壳体1的上端固定安装有用于向管体3的内部投入反应物料的加料口4，每个管体3的内部均等间距固定安装有多个方柱5。

将用于液相化学反应的物料通过加料口4加入管体3的内部，在管体3的内部有流体流动后，会持续对管体3内部的多个方柱5造成冲击，随后在方柱5的两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列成有规则的双列线涡，开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，经过非线性作用后，形成(如图9所示的)卡门涡街，进而提高管体3内部流体的混乱度，从而提高反应效率。

作为本发明的一种实施方式，参照图2，壳体1的上端还固定安装有用于向预热腔2的内部加入水体的进水管25，壳体1的底部于预热腔2的下方周向等间距固定安装有多个用于对水体进行加热的加热管6。

在管体3的内部有流体流动后，再对多个加热管6进行通电，使其发热，并对进水管25内通入的水体进行加热，以实现对管体3的预热，以加快管体3内部的反应速率。

作为本发明的一种实施方式，参照图2和图5，壳体1的底部固定安装有电机7，壳体1的底部还开设有圆腔8，电机7的输出轴末端固定安装有转轴10，转轴10的上端贯穿圆腔8并延伸至预热腔2的内部，转轴10的上端于预热腔2的内部对称固定安装有两个导管11。

在对预热腔2内部的水体进行加热的时候，然后对电机7进行供电，使其通过转轴10带动预热腔2内部的导管11转动，然后对水体进行搅拌，使得预热腔2内部的水体可以均匀受热，进而提高对管体3的预热效率。

作为本发明的一种实施方式，参照图2和图5，圆腔8的一侧开设有滑腔9，滑腔9与壳体1的外部通过第一通气口15相连通，两个导管11的上端均固定安装有多个喷头20，转轴10的内部还开设有与多个喷头20相导通的导气管17，滑腔9与圆腔8之间通过第二通气口16相连通，导气管17与圆腔8之间通过第三通气口18相连通，转轴10的外缘于圆腔8的内部固定安装有第一磁铁12，滑腔9的内部密封滑动安装有与第一磁铁12相互吸引的第二磁铁13，第二磁铁13的一侧通过两个对称设置的弹簧与滑腔9的一侧壁弹性连接，第二磁铁13的内部固定安装有仅允许外部气体进入滑腔9内部的第一单向阀14，导气管17的上端还固定安装有仅允许导气管17内部的气体进入多个喷头20的第二单向阀19。

在电机7启动后，会带动圆腔8内部的第一磁铁12转动，由于滑腔9的内部密封滑动安装有第二磁铁13，当第一磁铁12与第二磁铁13相互靠近的时候，第一磁铁12会吸动第二磁铁13移动，当二者远离的时候，第二磁铁13又会在弹簧的弹力下弹开，进而实现第二磁铁13在滑腔9内往复移动的目的，然后就可以通过第一单向阀14将壳体1外部的气体抽入滑腔9的内部，再挤入圆腔8的内部，然后气体再通过第三通气口18进入导气管17的内部，并通过第二单向阀19进入多个喷头20，然后通过多个喷头20喷出气泡，气泡在预热腔2的内部四处飘逸，起到扰流的效果，水体之间热量传递速度增加，使各处水体受热均匀，从而进一步提高对管体3的预热效率。

作为本发明的一种实施方式，参照图2和图6，壳体1的外部固定安装有警示灯21，壳体1的内壁还开设有弧形腔22，壳体1的内部还开设有与弧形腔22的上端相连通的条形腔23，弧形腔22的内部密封封装有水银，条形腔23的内部等间距固定安装有多个导体头24，每两个导体头24之间均通过定值电阻电性连接，壳体1的外部设有控制器，最上端以及最下端的导体头24均与控制器电性连接，警示灯21也与控制器电性连接。

在对水体进行加热的时候，预热腔2内部的热量会传递到弧形腔22的内部，并使得弧形腔22内部的密封封装的水银受热膨胀，并沿着条形腔23向上流动，由于水银密封封装在弧形腔22的内部，所以不会出现泄露的情况，如果预热腔2的内部温度较低的话，弧形腔22内部的水银膨胀度有限，会处于条形腔23内部较低的位置，使得条形腔23内部连入控制器内的导体头24的数量较多，由于每两个导体头24之间均通过定值电阻电性连接，如果预热腔2的内部温度下降的话，连入控制器内部电路的电阻在不断地增加，电流不断地减少，这个电信号在控制器的内部转化为控制信号后可以控制警示灯21的亮度不断增加，进而使得操作人员可以通过观测警示灯21的亮度而对壳体1的内部温度进行最直观的观察，以便对预热腔2的内部进行及时地升温，以加快管体3的内部反应速率。

作为本发明的一种实施方式，参照图2，第一磁铁12以及第二磁铁13均为钕磁铁，钕磁铁具有较强的磁性，可以延长第二磁铁13在滑腔9内部的位移距离，壳体1的外部还固定安装有用于排出预热腔2内部使用后的水体的出水管26，在对管体3进行检修的时候，水体可以可以通过出水管26排出。

工作原理：将用于液相化学反应的物料通过加料口4加入管体3的内部，在管体3的内部有流体流动后，会持续对管体3内部的多个方柱5造成冲击，随后在方柱5的两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列成有规则的双列线涡，开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，经过非线性作用后，形成卡门涡街，进而提高管体3内部流体的混乱度，从而提高反应效率，在管体3的内部有流体流动后，再对多个加热管6进行通电，使其发热，并对进水管25内通入的水体进行加热，以实现对管体3的预热，以加快管体3内部的反应速率，在对预热腔2内部的水体进行加热的时候，然后对电机7进行供电，使其通过转轴10带动预热腔2内部的导管11转动，然后对水体进行搅拌，使得预热腔2内部的水体可以均匀受热，进而提高对管体3的预热效率，在电机7启动后，会带动圆腔8内部的第一磁铁12转动，由于滑腔9的内部密封滑动安装有第二磁铁13，当第一磁铁12与第二磁铁13相互靠近的时候，第一磁铁12会吸动第二磁铁13移动，当二者远离的时候，第二磁铁13又会在弹簧的弹力下弹开，进而实现第二磁铁13在滑腔9内往复移动的目的，然后就可以通过第一单向阀14将壳体1外部的气体抽入滑腔9的内部，再挤入圆腔8的内部，然后气体再通过第三通气口18进入导气管17的内部，并通过第二单向阀19进入多个喷头20，然后通过多个喷头20喷出气泡，气泡在预热腔2的内部四处飘逸，起到扰流的效果，水体之间热量传递速度增加，使各处水体受热均匀，从而进一步提高对管体3的预热效率，在对水体进行加热的时候，预热腔2内部的热量会传递到弧形腔22的内部，并使得弧形腔22内部的水银受热膨胀，并沿着条形腔23向上流动，如果预热腔2的内部温度较低的话，弧形腔22内部的水银膨胀度有限，会处于条形腔23内部较低的位置，使得条形腔23内部连入控制器内的导体头24的数量较多，由于每两个导体头24之间均通过定值电阻电性连接，如果预热腔2的内部温度下降的话，连入控制器内部电路的电阻在不断地增加，电流不断地减少，这个电信号在控制器的内部转化为控制信号后可以控制警示灯21的亮度不断增加，进而使得操作人员可以通过观测警示灯21的亮度而对壳体1的内部温度进行最直观的观察，以便对预热腔2的内部进行及时地升温，以加快管体3的内部反应速率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)的内部开设有预热腔(2)，所述预热腔(2)的内部固定安装有多个相互导通的管体(3)，所述壳体(1)的上端固定安装有用于向管体(3)的内部投入反应物料的加料口(4)，每个所述管体(3)的内部均等间距固定安装有多个方柱(5)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，其特征在于：所述壳体(1)的上端还固定安装有用于向预热腔(2)的内部加入水体的进水管(25)，所述壳体(1)的底部于预热腔(2)的下方周向等间距固定安装有多个用于对水体进行加热的加热管(6)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，其特征在于：所述壳体(1)的底部固定安装有电机(7)，所述壳体(1)的底部还开设有圆腔(8)，所述电机(7)的输出轴末端固定安装有转轴(10)，所述转轴(10)的上端贯穿圆腔(8)并延伸至预热腔(2)的内部，所述转轴(10)的上端于预热腔(2)的内部对称固定安装有两个导管(11)。

4.根据权利要求3所述的一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，其特征在于：所述圆腔(8)的一侧开设有滑腔(9)，所述滑腔(9)与壳体(1)的外部通过第一通气口(15)相连通，两个所述导管(11)的上端均固定安装有多个喷头(20)，所述转轴(10)的内部还开设有与多个喷头(20)相导通的导气管(17)，所述滑腔(9)与圆腔(8)之间通过第二通气口(16)相连通，所述导气管(17)与圆腔(8)之间通过第三通气口(18)相连通，所述转轴(10)的外缘于圆腔(8)的内部固定安装有第一磁铁(12)，所述滑腔(9)的内部密封滑动安装有与第一磁铁(12)相互吸引的第二磁铁(13)，所述第二磁铁(13)的一侧通过两个对称设置的弹簧与滑腔(9)的一侧壁弹性连接，所述第二磁铁(13)的内部固定安装有仅允许外部气体进入滑腔(9)内部的第一单向阀(14)，所述导气管(17)的上端还固定安装有仅允许导气管(17)内部的气体进入多个喷头(20)的第二单向阀(19)。

5.根据权利要求1所述的一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，其特征在于：所述壳体(1)的外部固定安装有警示灯(21)，所述壳体(1)的内壁还开设有弧形腔(22)，所述壳体(1)的内部还开设有与弧形腔(22)的上端相连通的条形腔(23)，所述弧形腔(22)的内部密封封装有水银，所述条形腔(23)的内部等间距固定安装有多个导体头(24)，每两个所述导体头(24)之间均通过定值电阻电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，其特征在于：所述壳体(1)的外部设有控制器，最上端以及最下端的所述导体头(24)均与控制器电性连接，所述警示灯(21)也与控制器电性连接。

7.根据权利要求4所述的一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，其特征在于：所述第一磁铁(12)以及第二磁铁(13)均为钕磁铁。

8.根据权利要求1所述的一种适用于液相化学反应的盘管式反应器，其特征在于：所述壳体(1)的外部还固定安装有用于排出预热腔(2)内部使用后的水体的出水管(26)。

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