CN115738948A - 基于微通道结构的分区控温工艺反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，包括微反应器本体，所述微反应器本体的左侧壁体上设有进热管，所述微反应器本体的右侧设有出热管，所述微反应器本体的上端设有进料管，所述微反应器本体的下端设有出料管，所述进热管的一侧设有第一管道，所述第一管道的一侧设有第二管道，所述第一管道内设有控温机构。本发明可通过微反应器本体自身极大的比表面积，使得装置即使是反应瞬间释放出大量热量，微反应器也可及时将其导出，维持反应温度稳定，并且可以精确控制物料在反应条件下的停留时间，通过间歇法生产3‑氯‑2‑甲基联苯改为连续化生产，提高了产能，降低了安全风险，提高了产品质量和收率。
Description
技术领域
本发明涉及4-氯-3-三氟甲基苯胺生产技术领域，具体为基于微通道结构的分区控温工艺反应装置。
背景技术
4-氯-3-三氟甲基苯胺，分子式C7H5ClF3N，该化合物是治疗原发性肝癌类药物索拉非尼和瑞戈非尼的中间体，同时也是合成含氟农药的关键中间体，市场潜力巨大。关于该化合物的合成，目前文献中经常报道的合成方法主要有两种，一种是以邻氯三氟甲苯为起始原料，与硝酸与硫酸的混酸发生硝化反应得到硝基物中间体，随后再经过还原环得到氨基产物4-氯-3-三氟甲基苯胺。该方法原材料易得、成本较低，是目前合成4-氯-3-三氟甲基苯胺的主要方法，另外一种是以间三氟甲基苯胺为原料，在催化剂存在的情况下进行选择性氯代一步合成目标产物4-氯-3-三氟甲基苯胺。由于氯气在氯代的过程中十分活泼，反应过程难以控制，同时文献报道使用的催化剂价格昂贵，所以该方法已经渐渐被淘汰。
釜式反应器是一种低高径比的圆筒形反应器，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程，器内常设有搅拌(机械搅拌、气流搅拌等)装置，在径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内置换热面，也可通过外循环进行换热。釜式反应器也叫间釜式反应器或称间歇釜式反应器，对4-氯-3-三氟甲基苯胺生产时大多利用的是釜式反应器进行生产。
但是利用釜式反应器生产3-氯-2-甲基联苯的工艺危险系数大，存在物料突然剧烈反应的冲料现象，导致事故发生，而且副反应多，并且现有的釜式反应器无法对反应温度进行精确的调控，造成对3-氯-2-甲基联苯的生产过程中极易因为温度的原因造成物料生产失败，进而造成物料的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，包括微反应器本体，所述微反应器本体的左侧壁体上设有进热管，所述微反应器本体的右侧设有出热管，所述微反应器本体的上端设有进料管，所述微反应器本体的下端设有出料管，所述进热管的一侧设有第一管道，所述第一管道的一侧设有第二管道，所述第一管道内设有控温机构，所述第一管道与第二管道以及第一管道与进热管之间均设有拆卸机构。
在一个优选的实施方式中：所述控温机构包括分别设于第一管道外壁上端的第一箱体以及设于第一管道外壁下端的第二箱体，所述第一箱体内固定设有气缸，所述气缸的一侧固定连接有齿板，所述齿板啮合连接有齿轮，所述齿轮的内壁上固定连接有第一转轴，所述第一转轴的下端固定连接有密封板，所述密封板的下端固定连接有第二转轴，所述第一转轴与第二转轴均与第一管道壁体转动连接，所述第二箱体内设有第三管道和第四管道，所述第三管道与第四管道连通，所述第三管道的上端设于第一管道内，所述第三管道上设有单向阀，所述第三管道内滑动设有密封塞，所述密封塞的下端固定连接有连接柱，所述连接柱的下端固定连接有连接板，所述连接板的一端滑动设于第二箱体外，所述连接板与第二箱体之间设有卡紧机构。
在一个优选的实施方式中：所述拆卸机构包括设于第二管道和进热管壁体上的第一卡孔，所述第一管道的壁体上设有第二卡孔，所述第一卡孔与第二卡孔的形状相匹配，所述第一卡孔与第二卡孔内均活动设有卡块，所述卡块的滑动设有两个对称分布的滑板，所述滑板的一端固定连接有卡柱，所述第一管道的壁体上设有卡槽，所述卡块的一端固定连接有把手，所述第二管道内设有过滤机构。
在一个优选的实施方式中：所述卡柱与卡槽相匹配，其中两个所述把手与第二管道外壁之间以及另外两个所述把手与进热管外壁之间均固定连接有第一弹簧，所述滑板与卡块内壁之间设有第二弹簧，通过第一弹簧与第二弹簧的设置，进一步的增加了卡柱与卡槽之间的紧固性，进而增加了第一管道与第二管道以及第一管道与进热管之间的紧固性。
在一个优选的实施方式中：所述过滤机构包括设于所述第一管道一侧内壁上的滤板，所述第二管道外壁上设有第一电机，所述第一电机下端输出轴转动设于第二管道内，所述第一电机输出轴下端固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合连接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮的内壁上固定连接有第三转轴，所述第三转轴的一侧固定连接有两个对称分布的刮板，通过过滤机构的设置，方便了对热气内的杂质进行过滤吸附，进而可避免热介质中的杂质流入至微反应器本体内，造成微反应器本体内的堵塞。
在一个优选的实施方式中：所述第二管道的内壁上固定连接有支撑板，所述第三转轴与支撑板转动连接，所述第一电机输出轴与所述第二管道之间设有第一密封橡胶块，通过第一密封橡胶块的设置，增加了第二管道内的密封性。
在一个优选的实施方式中：所述第一管道与第二管道的连接处以及第一管道与进热管连接处均设有第二密封橡胶块，所述连接柱与第三管道的内壁之间设有第三弹簧，通过第二密封橡胶块的设置，增加了第一管道与第二管道以及第一管道与进热管之间的密封性。
在一个优选的实施方式中：所述第一转轴与第二转轴均和第一管道的连接处设有橡胶密封圈，所述第二箱体的内壁上固定连接有第二电机，所述第二电机上端输出轴上固定连接有扇叶，通过第二电机、扇叶、第四管道和进风口的设置，进一步的方便了对第一管道内热介质的控温工作。
在一个优选的实施方式中：所述扇叶设于第四管道的下端，所述第四管道的下端设有进风口，所述第二箱体的一端铰接有箱门，所述第二箱体的一侧设有第一开口，所述第一开口内设有滤网，通过滤网的设置，可对吸入第二箱体内的冷气进行过滤，避免杂质进入第一管道内。
在一个优选的实施方式中：所述卡紧机构包括设于所述第二箱体一端壁体上的第二开口，所述第二开口的侧壁上设有多个等距离分布的卡槽，所述连接板的侧壁上设有与卡槽相匹配的弹性卡块，通过卡紧机构的设置，方便了对移动后密封塞位置的固定。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明通过控温机构与微反应器本体的设置，可对反应温度进行精确控制，通过微反应器本体自身极大的比表面积，使得装置即使是反应瞬间释放出大量热量，微反应器也可及时将其导出，维持反应温度稳定，并且可以精确控制物料在反应条件下的停留时间。一旦达到最佳反应时间就立即将物料传递到下一步反应，或终止反应，有效避免了因反应时间长而导致的副产物，通过间歇法生产3-氯-2-甲基联苯改为连续化生产，提高了产能，降低了安全风险，提高了产品质量和收率，又通过拆卸机构的设置，方便了第一管道、第二管道和进而管之间的拆装工作，进而方便了对装置的使用。
2、本发明通过过滤机构的设置，方便了对热气内的杂质进行过滤吸附，进而可避免热介质中的杂质流入至微反应器本体内，造成微反应器本体内的堵塞，从而降低微反应器本体的使用效果，进而大大降低对微反应器本体的使用效率，从而降低了对物料的生产效率，同时配合着拆卸机构的设置，方便了对滤板过滤出的杂质的定期清理，又通过第二电机、扇叶、第四管道和进风口的设置，进一步的方便了对第二管道内热介质的控温工作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体外部结构示意图；
图2是本发明的第一管道、第二管道和进热管主视剖视结构示意图；
图3是本发明图2的A处放大结构示意图；
图4是本发明图2的B处放大结构示意图；
图5是本发明的第一管道和第一箱体内部侧视结构示意图；
图6是本发明的第一箱体前端壁体剖视主视结构示意图；
图7是本发明图6的C处放大结构示意图；
图中：1、微反应器本体；2、进热管；3、出热管；4、进料管；5、出料管；6、第一管道；7、第二管道；8、第一箱体；9、第二箱体；10、气缸；11、齿板；12、齿轮；13、第一转轴；14、密封板；15、第二转轴；16、第三管道；17、第四管道；18、单向阀；19、密封塞；20、连接柱；21、连接板；22、第一卡孔；23、第二卡孔；24、卡块；25、滑板；26、卡柱；27、卡槽；28、把手；29、滤板；30、第一电机；31、第二锥齿轮；32、刮板；33、支撑板；34、第三弹簧；35、第二电机；36、扇叶；37、进风口；38、第一开口；39、第二开口；40、卡槽；41、弹性卡块。
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。
请参阅图1-图7，本发明提供技术方案：基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，包括微反应器本体1，所述微反应器本体1的左侧壁体上设有进热管2，所述微反应器本体1的右侧设有出热管3，所述微反应器本体1的上端设有进料管4，所述微反应器本体1的下端设有出料管5，所述进热管2的一侧设有第一管道6，所述第一管道6的一侧设有第二管道7，所述第一管道6内设有控温机构，所述第一管道6与第二管道7以及第一管道6与进热管2之间均设有拆卸机构，所述控温机构包括分别设于第一管道6外壁上端的第一箱体8以及设于第一管道6外壁下端的第二箱体9，所述第一箱体8内固定设有气缸10，所述气缸10的一侧固定连接有齿板11，所述齿板11啮合连接有齿轮12，所述齿轮12的内壁上固定连接有第一转轴13，所述第一转轴13的下端固定连接有密封板14，所述密封板14的下端固定连接有第二转轴15，所述第一转轴13与第二转轴15均与第一管道6壁体转动连接，所述第二箱体9内设有第三管道16和第四管道17，所述第三管道16与第四管道17连通，所述第三管道16的上端设于第一管道6内，所述第三管道16上设有单向阀18，所述第三管道16内滑动设有密封塞19，所述密封塞19的下端固定连接有连接柱20，所述连接柱20的下端固定连接有连接板21，所述连接板21的一端滑动设于第二箱体9外，所述连接板21与第二箱体9之间设有卡紧机构，所述拆卸机构包括设于第二管道和进热管2壁体上的第一卡孔22，所述第一管道6的壁体上设有第二卡孔23，所述第一卡孔22与第二卡孔23的形状相匹配，所述第一卡孔22与第二卡孔23内均活动设有卡块24，所述卡块24的滑动设有两个对称分布的滑板25，所述滑板25的一端固定连接有卡柱26，所述第一管道6的壁体上设有卡槽27，所述卡块24的一端固定连接有把手28，所述第二管道7内设有过滤机构，所述卡柱26与卡槽27相匹配，其中两个所述把手28与第二管道7外壁之间以及另外两个所述把手28与进热管2外壁之间均固定连接有第一弹簧，所述滑板25与卡块24内壁之间设有第二弹簧，通过第一弹簧与第二弹簧的设置，进一步的增加了卡柱26与卡槽27之间的紧固性，进而增加了第一管道6与第二管道7以及第一管道6与进热管2之间的紧固性，所述过滤机构包括设于所述第一管道6一侧内壁上的滤板29，所述第二管道7外壁上设有第一电机30，所述第一电机30下端输出轴转动设于第二管道7内，所述第一电机30输出轴下端固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合连接有第二锥齿轮31，所述第二锥齿轮31的内壁上固定连接有第三转轴，所述第三转轴的一侧固定连接有两个对称分布的刮板32，通过过滤机构的设置，方便了对热气内的杂质进行过滤吸附，进而可避免热介质中的杂质流入至微反应器本体1内，造成微反应器本体1内的堵塞，所述第二管道7的内壁上固定连接有支撑板33，所述第三转轴与支撑板33转动连接，所述第一电机30输出轴与所述第二管道7之间设有第一密封橡胶块，通过第一密封橡胶块的设置，增加了第二管道7内的密封性，所述第一管道6与第二管道7的连接处以及第一管道6与进热管2连接处均设有第二密封橡胶块，所述连接柱20与第三管道16的内壁之间设有第三弹簧34，通过第二密封橡胶块的设置，增加了第一管道6与第二管道7以及第一管道6与进热管2之间的密封性，所述第一转轴13与第二转轴15均和第一管道6的连接处设有橡胶密封圈，所述第二箱体9的内壁上固定连接有第二电机35，所述第二电机35上端输出轴上固定连接有扇叶36，通过第二电机35、扇叶36、第四管道17和进风口37的设置，进一步的方便了对第一管道6内热介质的控温工作，所述扇叶36设于第四管道17的下端，所述第四管道17的下端设有进风口37，所述第二箱体9的一端铰接有箱门，所述第二箱体9的一侧设有第一开口38，所述第一开口38内设有滤网，通过滤网的设置，可对吸入第二箱体9内的冷气进行过滤，避免杂质进入第一管道6内，所述卡紧机构包括设于所述第二箱体9一端壁体上的第二开口39，所述第二开口39的侧壁上设有多个等距离分布的卡槽40，所述连接板21的侧壁上设有与卡槽27相匹配的弹性卡块41，通过卡紧机构的设置，方便了对移动后密封塞19位置的固定。
本发明的工作原理：当需要将热介质通过第一管道6、第二管道7和进热管2传导至微反应器本体1内部时，启动气缸10伸长带动齿板11移动，进而带动齿轮12正向转动，从而带动第一转轴13转动，进而配合着第二转轴15带动密封板14转动，从而使得第一管道6打开，进而使得热介质开始灌入进热管2内，然后传至微反应器本体1内，同时当需要对第一管道6与第二管道7内的热量进行控温时，向下按动连接板21，进而使得密封塞19向下移动，第三管道16与第四管道17连通，此时启动第二电机35，扇叶36开始转动，进而将冷风通过第四管道17与第三管道16灌入第一管道6内，与第一管道6内的介质融合起到一定的控温作用，同时在热介质传输时，启动第一电机30，第一电机30带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮31转动，进而带动第三转轴转动，第三转轴转动带动刮板32转动，进而可对滤板29过滤出的杂质进行清理，避免滤板29上吸附过多杂质时导致滤板29的堵塞，最后当微反应器本体1工作完成后，需要对刮板32进行清理时，可向外拔动把手28，进而使得卡柱26脱离卡槽27，从而使得卡块24脱离第二卡孔23，当卡块24脱离第二卡孔23后即可对第二管道7与第一管道6脱离，进而可定期对滤板29过滤出的杂质进行清理，增加滤板29对杂质的过滤效率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)
1.基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，包括微反应器本体(1)，其特征在于：所述微反应器本体(1)的左侧壁体上设有进热管(2)，所述微反应器本体(1)的右侧设有出热管(3)，所述微反应器本体(1)的上端设有进料管(4)，所述微反应器本体(1)的下端设有出料管(5)，所述进热管(2)的一侧设有第一管道(6)，所述第一管道(6)的一侧设有第二管道(7)，所述第一管道(6)内设有控温机构，所述第一管道(6)与第二管道(7)以及第一管道(6)与进热管(2)之间均设有拆卸机构。
2.根据权利要求1所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述控温机构包括分别设于第一管道(6)外壁上端的第一箱体(8)以及设于第一管道(6)外壁下端的第二箱体(9)，所述第一箱体(8)内固定设有气缸(10)，所述气缸(10)的一侧固定连接有齿板(11)，所述齿板(11)啮合连接有齿轮(12)，所述齿轮(12)的内壁上固定连接有第一转轴(13)，所述第一转轴(13)的下端固定连接有密封板(14)，所述密封板(14)的下端固定连接有第二转轴(15)，所述第一转轴(13)与第二转轴(15)均与第一管道(6)壁体转动连接，所述第二箱体(9)内设有第三管道(16)和第四管道(17)，所述第三管道(16)与第四管道(17)连通，所述第三管道(16)的上端设于第一管道(6)内，所述第三管道(16)上设有单向阀(18)，所述第三管道(16)内滑动设有密封塞(19)，所述密封塞(19)的下端固定连接有连接柱(20)，所述连接柱(20)的下端固定连接有连接板(21)，所述连接板(21)的一端滑动设于第二箱体(9)外，所述连接板(21)与第二箱体(9)之间设有卡紧机构。
3.根据权利要求1所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述拆卸机构包括设于第二管道和进热管(2)壁体上的第一卡孔(22)，所述第一管道(6)的壁体上设有第二卡孔(23)，所述第一卡孔(22)与第二卡孔(23)的形状相匹配，所述第一卡孔(22)与第二卡孔(23)内均活动设有卡块(24)，所述卡块(24)的滑动设有两个对称分布的滑板(25)，所述滑板(25)的一端固定连接有卡柱(26)，所述第一管道(6)的壁体上设有卡槽(27)，所述卡块(24)的一端固定连接有把手(28)，所述第二管道(7)内设有过滤机构。
4.根据权利要求3所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述卡柱(26)与卡槽(27)相匹配，其中两个所述把手(28)与第二管道(7)外壁之间以及另外两个所述把手(28)与进热管(2)外壁之间均固定连接有第一弹簧，所述滑板(25)与卡块(24)内壁之间设有第二弹簧。
5.根据权利要求3所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述过滤机构包括设于所述第一管道(6)一侧内壁上的滤板(29)，所述第二管道(7)外壁上设有第一电机(30)，所述第一电机(30)下端输出轴转动设于第二管道(7)内，所述第一电机(30)输出轴下端固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合连接有第二锥齿轮(31)，所述第二锥齿轮(31)的内壁上固定连接有第三转轴，所述第三转轴的一侧固定连接有两个对称分布的刮板(32)。
6.根据权利要求5所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述第二管道(7)的内壁上固定连接有支撑板(33)，所述第三转轴与支撑板(33)转动连接，所述第一电机(30)输出轴与所述第二管道(7)之间设有第一密封橡胶块。
7.根据权利要求2所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述第一管道(6)与第二管道(7)的连接处以及第一管道(6)与进热管(2)连接处均设有第二密封橡胶块，所述连接柱(20)与第三管道(16)的内壁之间设有第三弹簧(34)。
8.根据权利要求2所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述第一转轴(13)与第二转轴(15)均和第一管道(6)的连接处设有橡胶密封圈，所述第二箱体(9)的内壁上固定连接有第二电机(35)，所述第二电机(35)上端输出轴上固定连接有扇叶(36)。
9.根据权利要求8所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述扇叶(36)设于第四管道(17)的下端，所述第四管道(17)的下端设有进风口(37)，所述第二箱体(9)的一端铰接有箱门，所述第二箱体(9)的一侧设有第一开口(38)，所述第一开口(38)内设有滤网。
10.根据权利要求2所述的基于微通道结构的分区控温工艺反应装置，其特征在于：所述卡紧机构包括设于所述第二箱体(9)一端壁体上的第二开口(39)，所述第二开口(39)的侧壁上设有多个等距离分布的卡槽(40)，所述连接板(21)的侧壁上设有与卡槽(27)相匹配的弹性卡块(41)。
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