CN117824407A - 一种mtbe混相床反应器用的热交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及MTBE热交换加工技术领域，且公开了一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，包括反应罐，所述反应罐两端分别设有被换热介质进口和被换热介质出口，所述反应罐内设有多个换热单元，所述反应罐侧面设有用于对换热单元进行晃动的摇晃单元。本发明通过设置多个换热板等，被换热介质被分隔为多个细流在流动口内移动，加速换热介质与被换热介质之间的换热效率，同时，换热板为多个设置且通过摇晃单元可进行摇晃，增加换热介质混合的效果，加速位于流动腔中部和边部的换热介质进行混合，提高换热介质与被换热介质之间的热量转换率，弧形突起增大被换热介质和换热介质之间的接触面积，进一步地提高整体换热效率。

Description

一种MTBE混相床反应器用的热交换装置

技术领域

本发明涉及MTBE热交换加工技术领域，具体为一种MTBE混相床反应器用的热交换装置。

背景技术

MTBE是甲基叔丁基醚，生产原料为异丁烯和甲醇，异丁烯和甲醇在催化剂的催化下反应得到甲基叔丁基醚，异丁烯作为原料其在进入反应器之前需要利用蒸汽换热器进行加热，进料温度直接影响反应器的生产速率，故在对异丁烯和甲醇进行反应时需要使用到热交换装置对原材料进行加热处理。

现有技术对甲基叔丁基醚混相床反应器用的热交换装置作出了诸多的改进，如专利公开号为CN115138297A的专利，公开了一种MTBE混相床反应器用的热交换装置。该装置包括反应罐、两个第一支撑架、导流管、浓度监测机构、降温机构和升温组件，MTBE在反应罐中反应，两个第一支撑架用于支撑反应罐、导流管和降温机构，浓度监测机构用于监测流入反应罐中的MTBE溶液的浓度，当溶液浓度过高时，降温机构对其进行降温处理，即蛇形扁管与溶液进行热交换，当溶液浓度过低时，升温组件工作，即传动机构工作带动升降机构升降，升温机构与升降机构相连，升温机构伸入反应罐内通过导热板与溶液进行热交换，该装置可针对不同浓度的MTBE溶液进行处理，并且将传统的固定管式换热器的冷流管和折柳管集成为一体，集成度高，适用性强。

上述专利在现实操作中仍存有下面不足：

上述对比文件通过蛇形扁管或是升温机构，针对不同浓度的MTBE进行加热或是降温处理，反应罐内的被传热介质和传热介质通过的接触蛇形扁管表面接触进行换热，而蛇形扁管为曲线状，在被传热介质流动的情况下，会受到蛇形扁管靠前弯折处的阻挡，蛇形扁管弯曲处远离进料口的一面与流动的被传热介质接触效率较低，且蛇形扁管内的传热介质会因热量被置换，导致蛇形扁管尾端内的传热介质会反向带走被传热介质中含有的热量，造成整体的换热效率较低，因此，本领域亟需对MTBE混相床反应器用的热交换装置作出改进，从而解决现有技术的缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，提高整体换热效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，包括反应罐，所述反应罐两端分别设有被换热介质进口和被换热介质出口，所述反应罐内设有多个换热单元，所述反应罐侧面设有用于对换热单元进行晃动的摇晃单元，所述反应罐上方设有用于对换热介质进行加热或是降温的处理单元；

所述换热单元包括多个沿高度方向设在反应罐内的换热板，所述换热板内开设有用于换热介质流动的流动腔，所述换热板上沿被换热介质进口和被换热介质出口方向贯穿开设有流动口，所述流动口用于被换热介质流动，所述换热板对称两面设有弧形突起，所述换热板上下两面分别设有换热介质软管进口和换热介质软管出口。

优选地，所述摇晃单元包括分别通过螺丝密封安装在反应罐上下两面的上固定框和下固定框，所述上固定框内对称侧壁之间转动连接有转动杆，所述转动杆侧面固定连接有凸轮，所述反应罐上下两面开设有与换热板适配的安装口，所述换热板上侧面固定连接有连接杆，多个所述连接杆上端之间设有与凸轮适配的压板，所述安装口内对称侧面设有对换热板进行密封的密封单元，所述下固定框内底部固定连接有第一固定柱，所述换热板下侧面固定连接有一端插接在第一固定柱内的第二固定柱，所述第一固定柱上端与换热板下侧面之间设有套设在第二固定柱侧面的第一弹性件，所述上固定框侧面设有驱动单元，所述驱动单元用于驱动凸轮进行转动。

优选地，所述密封单元包括移动条，所述安装口内对称侧壁均开设有与移动条适配的滑动腔，所述移动条侧面设有与换热板一面紧抵的密封胶条，所述移动条远离密封胶条的侧面固定连接有导向柱，所述导向柱侧面设有第二弹性件，所述滑动腔内侧壁开设有与导向柱适配的导向孔。

优选地，所述处理单元包括设在反应罐上方且与流动腔内连通的处理箱，所述处理箱侧面设有冷媒进口，所述处理箱内设有对冷媒进行加热或是降温的处理模块，所述处理箱内底部开设有与换热介质软管进口适配的通孔。

优选地，所述处理箱对称侧壁开设有插接槽，所述插接槽内插接有过滤板，所述过滤板将处理箱内分隔为过滤腔和处理腔，所述处理模块设在处理腔内，所述过滤腔内设有对过滤板进行清洁的清洁单元。

优选地，所述清洁单元包括与过滤腔内空腔适配的清洁板，所述冷媒进口为两个设置且分别位于过滤腔两端，所述清洁板上下两面嵌设有移动辊，两个所述冷媒进口侧面均设有用于控制冷媒进口内开关的电磁开关。

优选地，所述驱动单元包括安装在上固定框侧面的驱动电机，所述驱动电机输出端固定连接有与上固定框侧面转动连接的第一传动轮，所述转动杆为两个设置且其同一端均贯穿上固定框侧面并延伸至外部，所述转动杆延伸至外部的一端侧面固定连接有与第一传动轮适配的第二传动轮，所述第一传动轮与第二传动轮侧面之间套设有用于传动的传动带。

优选地，所述处理箱上侧面开设有与插接槽适配且连通的插入槽，所述插入槽内通过螺丝密封安装有盖板。

针对现有技术的不足，本发明提供了一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，克服了现有技术的不足，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过设置多个换热板等，使被换热介质被分隔为多个细流在流动口内移动，加速换热介质与被换热介质之间的换热效率，同时，换热板为多个设置且通过摇晃单元可进行摇晃，增加换热介质混合的效果，加速位于流动腔中部和边部的换热介质进行混合，提高换热介质与被换热介质之间的热量转换率，弧形突起增大被换热介质和换热介质之间的接触面积，进一步地提高整体换热效率。

2、本发明通过设置处理单元，使冷媒通过冷媒进口进入至处理箱内进行温控处理后，通过通孔流动至换热板内，实现可控范围内任意温度的换热。

3、本发明通过设置过滤板等，使冷媒通过过滤腔内设置的过滤板进行过滤，将冷媒内的杂质进行过滤，降低加热后的换热介质在流动腔内壁形成水垢的情况，进而提高整体换热效率。

4、本发明通过设置清洁单元等，使冷媒进口输送冷媒所带来的冲击力推动清洁板在过滤腔内移动，此时清洁板的一侧对过滤板进行清洁，防止过滤板产生堵塞。

5、本发明通过设置的密封单元和安装口等，从而在需要对换热板进行更换时，将上固定框拆卸，直接从安装口位置将换热板抽出即可，当换热板抽出时，弧形突起对安装口内两边的移动条进行挤压，此时，导向柱在导向孔内移动，将新的换热板直接插接在安装口内即可，达到便于对换热板进行更换的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

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。

图1为本发明整体侧俯视的结构示意图；

图2为本发明整体侧仰视的结构示意图；

图3为本发明中反应箱、上固定框、下固定框以及处理箱局部剖视的结构示意图；

图4为本发明中摇晃单元的结构示意图；

图5为本发明中换热板剖视的结构示意图；

图6为本发明中换热板另一面剖视的结构示意图；

图7为本发明中驱动单元的结构示意图；

图8为本发明中处理箱局部剖视的结构示意图；

图9为本发明中下固定框局部剖视的结构示意图；

图10为本发明中移动条的结构示意图；

图11为图3中A处放大结构示意图；

图12为图3中B处放大结构示意图；

图13为图8中C处放大结构示意图；

图14为图9中D处放大结构示意图。

图中：1、反应罐；2、被换热介质进口；3、被换热介质出口；4、换热单元；5、摇晃单元；6、处理单元；7、换热板；8、流动腔；9、流动口；10、弧形突起；11、换热介质软管进口；12、换热介质软管出口；13、上固定框；14、下固定框；15、转动杆；16、凸轮；17、安装口；18、连接杆；19、压板；20、第一固定柱；21、第二固定柱；22、第一弹性件；23、驱动单元；24、滑动腔；25、移动条；26、密封胶条；27、导向柱；28、第二弹性件；29、导向孔；30、处理箱；31、冷媒进口；32、处理模块；33、通孔；34、插接槽；35、过滤板；36、过滤腔；37、处理腔；38、清洁板；39、移动辊；40、电磁开关；41、驱动电机；42、第一传动轮；43、第二传动轮；44、传动带；45、插入槽；46、盖板。

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14，一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，包括反应罐1，反应罐1两端分别设有被换热介质进口2和被换热介质出口3，反应罐1内设有多个换热单元4，反应罐1侧面设有用于对换热单元4进行晃动的摇晃单元5，反应罐1上方设有用于对换热介质进行加热或是降温的处理单元6；

换热单元4包括多个沿高度方向设在反应罐1内的换热板7，换热板7内开设有用于换热介质流动的流动腔8，换热板7上沿被换热介质进口2和被换热介质出口3方向贯穿开设有流动口9，流动口9用于被换热介质流动，换热板7对称两面设有弧形突起10，换热板7上下两面分别设有换热介质软管进口11和换热介质软管出口12。

本实施例中的具体实施方式：本实施例中的反应罐1与现有技术中MTBE混相床反应器原理相似，针对MTBE生产时所用的反应设备，当对MTBE生产时所需原料进行加热或是降温处理时，原料为被换热介质，被换热介质通过被换热介质进口2进入至反应罐1内，同时根据被换热介质所需要的温度，通过处理单元6对换热介质进行加温或降温处理，加温或是降温后的换热介质通过换热介质软管进口11进入至流动腔8内，通过换热板7与被换热介质进行换热，被换热介质由于受到被换热介质进口2的压力，迫使被换热介质通过流动口9，此时被换热介质被分隔为多个细流在流动口9内移动，当被换热介质通过流动口9内时，换热介质通过流动口9四周与被换热介质进行换热，进而加速换热介质与被换热介质之间的换热效率，同时，上述的换热介质软管进口11和换热介质软管出口12为软管，具有形变效果，换热板7设置有多个且能够通过摇晃单元5进行摇晃，增加换热介质混合的效果，加速位于流动腔8中部和边部的换热介质进行混合，提高换热介质与被换热介质之间的热量转换率，换热板7的侧面设有弧形突起10，弧形突起10对被换热介质具有导向作用，将被换热介质导向至流动口9位置，同时弧形突起10增大被换热介质和换热介质之间的接触面积，进一步地提高整体换热效率。

摇晃单元5包括分别通过螺丝密封安装在反应罐1上下两面的上固定框13和下固定框14，上固定框13内对称侧壁之间转动连接有转动杆15，转动杆15上固定连接有凸轮16，反应罐1上下两面开设有与换热板7适配的安装口17，换热板7上侧面固定连接有连接杆18，三个连接杆18上端之间设有与凸轮16适配的压板19，安装口17内对称侧面设有对换热板7进行密封的密封单元，下固定框14内底部固定连接有第一固定柱20，换热板7下侧面固定连接有一端插接在第一固定柱20内的第二固定柱21，第一固定柱20上端与换热板7下侧面之间设有套设在第二固定柱21侧面的第一弹性件22，上固定框13侧面设有驱动单元23，驱动单元23用于驱动凸轮16进行转动。

具体地，当驱动单元23启动后，通过驱动单元23带动转动杆15进行转动，转动杆15带动凸轮16进行转动，凸轮16的突起位置转动至与压板19接触时，凸轮16突起位置对压板19进行下压，此时，第二固定柱21在第一固定柱20上开设的贯穿孔内下移，第一弹性件22受到外力压缩，当转动杆15继续旋转时，凸轮16上突起位置转动与压板19脱离，此时对第一弹性件22施压的外力消失，第一弹性件22将换热板7往上顶起，达到对换热板7进行摇晃的效果，值得说明的是，上述的密封单元对安装口17与换热板7之间进行密封，上述的第一弹性件22包括但不限于是弹簧。

密封单元包括移动条25，安装口17内对称侧壁均开设有与移动条25适配的滑动腔24，移动条25侧面设有与换热板7一面紧抵的密封胶条26，移动条25远离密封胶条26的侧面固定连接有导向柱27，导向柱27侧面设有第二弹性件28，滑动腔24内侧壁开设有与导向柱27适配的导向孔29，上述的第二弹性件28包括但不限于是弹簧，其具有一定弹性，第二弹性件28始终对移动条25提供推力，使得密封胶条26始终紧贴在换热板7一面，对换热板7与安装口17之间进行密封，同时，需要对换热板7进行更换时，将上固定框13拆卸，直接从安装口17位置将换热板7抽出，当换热板7抽出时弧形突起10对安装口17内两边的移动条25进行挤压，移动条25向两边移动，不会阻挡弧形突起10，此时，导向柱27在导向孔29内移动，将新的换热板7直接插接在安装口17内即可，达到便于对换热板7进行更换的效果。

处理单元6包括设在反应罐1上方且与流动腔8内连通的处理箱30，处理箱30侧面设有冷媒进口31，处理箱30内设有对冷媒进行加热或是降温的处理模块32，处理箱30内底部开设有与换热介质软管进口11适配的通孔33，上述的处理模块32为现有技术，可对换热介质进行可调温度的加热和降温，冷媒通过冷媒进口31进入至处理箱30内进行温控处理后，通过通孔33流动至换热板7内，实现可控范围内任意温度的换热，值得说明的是，上述的冷媒指没有被处理单元6处理过的换热介质。

处理箱30对称侧壁开设有插接槽34，插接槽34内插接有过滤板35，过滤板35将处理箱30内分隔为过滤腔36和处理腔37，处理模块32设在处理腔37内，过滤腔36内设有对过滤板35进行清洁的清洁单元，冷媒通过过滤腔36内设置的过滤板35进行过滤，将冷媒内的杂质进行过滤，降低加热后的换热介质在流动腔8内壁形成水垢的情况，进而提高整体换热效率。

清洁单元包括与过滤腔36内空腔适配的清洁板38，冷媒进口31为两个设置且分别位于过滤腔36两端，清洁板38上下两面嵌设有移动辊39，两个冷媒进口31侧面均设有用于控制冷媒进口31内开关的电磁开关40，通过冷媒进口31为两个设置，使用时通过开启一个电磁开关40对处理箱30内输入冷媒，一段时间后对电磁开关40进行交替开关，当靠近清洁板38的一个冷媒进口31开启后，此冷媒进口31输送冷媒所带来的冲击力推动清洁板38在过滤腔36内移动，此时清洁板38的一侧对过滤板35进行清洁，防止过滤板35产生堵塞，其中，通过转动的移动辊39降低清洁板38与处理箱30侧壁之间的摩擦力。

驱动单元23包括安装在上固定框13侧面的驱动电机41，驱动电机41输出端固定连接有与上固定框13侧面转动连接的第一传动轮42，转动杆15为两个设置且其同一端均贯穿上固定框13侧面并延伸至外部，转动杆15延伸至外部的一端侧面固定连接有与第一传动轮42适配的第二传动轮43，第一传动轮42与第二传动轮43侧面之间套设有用于传动的传动带44。

具体地，启动驱动电机41时，驱动电机41的输出端带动第一传动轮42进行转动，第一传动轮42通过传动带44带动两个第二传动轮43进行转动，两个第二传动轮43带动两个转动杆15进行转动，两个转动杆15带动多个凸轮16同步且同向转动，提高对换热板7进行晃动时的稳定性。

其中，上述中的驱动电机41属于成熟技术，已充分公开，因此说明书中不重复赘述，驱动电机41配有电源连接线，且其通过电源线均与外界的主控制器以及220V相电压（或380V线电压）电性连接，并且主控制器可为计算机等起到控制作用的常规已知设备。

本发明中虽然使用摇晃单元5能够带动换热板7进行振动，但是，由于本发明中采用的换热板7的形式进行换热，而不是现有技术中采用长度较长的换热管的形式进行换热，因此在振动过程中无需担心换热板7会出现断裂等情况，此外，本发明中换热板7的振动无需是高速剧烈的振动，可以采用低速振动的方式进行工作，如每分钟上下移动10次，这样既可以保证换热板7位置变化与液体接触产生变化提高换热效率，也可以避免因为振动对换热板7造成应力受损的情况。

处理箱30上侧面开设有与插接槽34适配且连通的插入槽45，插入槽45内通过螺丝密封安装有盖板46，需要对过滤板35进行更换时，将插入槽45内通过螺丝密封安装的盖板46进行拆除，将过滤板35取出并将新的过滤板35直接插入，后通过螺丝再次将盖板46密封安装在插入槽45内，便于对过滤板35进行更换。

最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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 (8)

1.一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，包括反应罐（1），所述反应罐（1）两端分别设有被换热介质进口（2）和被换热介质出口（3），其特征在于，所述反应罐（1）内设有多个换热单元（4），所述反应罐（1）侧面设有用于对换热单元（4）进行晃动的摇晃单元（5），所述反应罐（1）上方设有用于对换热介质进行加热或是降温的处理单元（6）；

所述换热单元（4）包括多个沿高度方向设在反应罐（1）内的换热板（7），所述换热板（7）内开设有用于换热介质流动的流动腔（8），所述换热板（7）上沿被换热介质进口（2）和被换热介质出口（3）方向贯穿开设有流动口（9），所述流动口（9）用于被换热介质流动，所述换热板（7）对称两面设有弧形突起（10），所述换热板（7）上下两面分别设有换热介质软管进口（11）和换热介质软管出口（12）。

2.根据权利要求1所述的一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，其特征在于，所述摇晃单元（5）包括分别通过螺丝密封安装在反应罐（1）上下两面的上固定框（13）和下固定框（14），所述上固定框（13）内对称侧壁之间转动连接有转动杆（15），所述转动杆（15）侧面固定连接有凸轮（16），所述反应罐（1）上下两面开设有与换热板（7）适配的安装口（17），所述换热板（7）上侧面固定连接有连接杆（18），多个所述连接杆（18）上端之间设有与凸轮（16）适配的压板（19），所述安装口（17）内对称侧面设有对换热板（7）进行密封的密封单元，所述下固定框（14）内底部固定连接有第一固定柱（20），所述换热板（7）下侧面固定连接有一端插接在第一固定柱（20）内的第二固定柱（21），所述第一固定柱（20）上端与换热板（7）下侧面之间设有套设在第二固定柱（21）侧面的第一弹性件（22），所述上固定框（13）侧面设有驱动单元（23），所述驱动单元（23）用于驱动凸轮（16）进行转动。

3.根据权利要求2所述的一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，其特征在于，所述密封单元包括移动条（25），所述安装口（17）内对称侧壁均开设有与移动条（25）适配的滑动腔（24），所述移动条（25）侧面设有与换热板（7）一面紧抵的密封胶条（26），所述移动条（25）远离密封胶条（26）的侧面固定连接有导向柱（27），所述导向柱（27）侧面设有第二弹性件（28），所述滑动腔（24）内侧壁开设有与导向柱（27）适配的导向孔（29）。

4.根据权利要求1所述的一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，其特征在于，所述处理单元（6）包括设在反应罐（1）上方且与流动腔（8）内连通的处理箱（30），所述处理箱（30）侧面设有冷媒进口（31），所述处理箱（30）内设有对冷媒进行加热或是降温的处理模块（32），所述处理箱（30）内底部开设有与换热介质软管进口（11）适配的通孔（33）。

5.根据权利要求4所述的一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，其特征在于，所述处理箱（30）对称侧壁开设有插接槽（34），所述插接槽（34）内插接有过滤板（35），所述过滤板（35）将处理箱（30）内分隔为过滤腔（36）和处理腔（37），所述处理模块（32）设在处理腔（37）内，所述过滤腔（36）内设有对过滤板（35）进行清洁的清洁单元。

6.根据权利要求5所述的一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，其特征在于，所述清洁单元包括与过滤腔（36）内空腔适配的清洁板（38），所述冷媒进口（31）为两个设置且分别位于过滤腔（36）两端，所述清洁板（38）上下两面嵌设有移动辊（39），两个所述冷媒进口（31）侧面均设有用于控制冷媒进口（31）内开关的电磁开关（40）。

7.根据权利要求2所述的一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，其特征在于，所述驱动单元（23）包括安装在上固定框（13）侧面的驱动电机（41），所述驱动电机（41）输出端固定连接有与上固定框（13）侧面转动连接的第一传动轮（42），所述转动杆（15）为两个设置且其同一端均贯穿上固定框（13）侧面并延伸至外部，所述转动杆（15）延伸至外部的一端侧面固定连接有与第一传动轮（42）适配的第二传动轮（43），所述第一传动轮（42）与第二传动轮（43）侧面之间套设有用于传动的传动带（44）。

8.根据权利要求5所述的一种MTBE混相床反应器用的热交换装置，其特征在于，所述处理箱（30）上侧面开设有与插接槽（34）适配且连通的插入槽（45），所述插入槽（45）内通过螺丝密封安装有盖板（46）。