CN1197647C - 恒温绝热两用反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温、绝热两用反应器，包括反应筒1、绝热层2、加热层3、蓄存层4、电加热器5，真空泵9，气源11等，与现有技术相比，本发明反应器的优点为：(1)既可作为恒温反应器，又可作为绝热反应器；(2)本装置结构简单、操作灵活；(3)可以测量反应热的大小；(4)将恒温和绝热两种反应器结合为一体，可节省投资和占地。

Description

恒温绝热两用反应器

本发明涉及一种既可恒温，又可绝热的两用反应器，该反应器尤其适用于石油化工研究中的中小型试验过程。

目前，中小型试验装置的反应器具有两种结构：一种为多段电炉加热反应器，它可分为恒温反应器和绝热反应器。其中绝热反应器在放热或吸热反应过程中，能够及时监测沿物料流动方向因放热或吸热反应所导致的温升或温降，但该反应器的缺点是：反应器采用多段温度控制，温度控制回路多，电炉结构复杂，维护困难，一旦电炉失控，反应器容易飞温，且目前的电炉式绝热反应器，绝热效果不十分理想；电炉式恒温反应器，电炉结构相对简单，但催化剂床层等温效果不理想，同时具有电炉式绝热反应器的缺点。另一种为液浴恒温反应器，该反应器具有温控简单，反应器床层等温性能好等优点，但该类反应器的缺点是：由于化学反应具有放热(或吸热)特征，当反应器中原料发生化学反应时，所产生的化学反应热被反应器周围的等温场吸收，反应热的大小不能直观测出。此外，这两类反应器所存在的一个主要缺陷是：在中小型实验过程中，需要考察和研究的反应过程、反应条件等各种因素较多，有时需要灵活调整，而这两类反应器的功能单一，适应性较差。

例如，USP 3,967,936公开了一种催化反应器，该反应器属于绝热反应器，在反应器中催化剂分层装填，各层之间注入冷氢以调节反应温度。这种反应器内部结构复杂，在实验室中小型装置上不易实现。

本发明的目的是克服上述反应器的缺点，提供一种结构更加合理易于在实验室中小型装置上实现，操作简单、可适合不同试验需要的恒温绝热两用反应器。

本发明提供的恒温、绝热两用反应器包括反应筒、绝热层、加热层、电加热器，蓄存层，真空泵，气源；所述反应筒内部设置装有热电偶的保护管，反应筒外壁也设置装有热电偶的保护管，所述绝热层紧贴反应筒，在绝热层内顶部设有缓冲室，气源和真空泵分别与缓冲室相连接，其中气源与缓冲室是通过截止阀相连的，所述绝热层外围是充满介质的加热层，加热层外围还设有充有介质的蓄存层，两者通过隔板相隔，蓄存层与绝热层利用截止阀相连，蓄存层底部设有排料阀，所述电加热器应插入加热层内介质中，加热层顶部设有装料口，底部设有排料阀，蓄存层外层设有保温层。

为了保证实际操作时反应筒内绝热或等温效果，所述反应筒(1)两端最好有一部分筒体直接处于加热层(3)的介质中，其每端处于加热层(3)介质中的筒体长度应为反应筒外径的1～4倍。

所述加热层和蓄存层内的介质可采用常用的传热和流动性能好，易于操作的各种传热介质，例如盐、油、水等，它们是通过所述装料口和排料阀进出加热层的。

为了使加热层介质温度均匀，可在加热层底部设置副电加热器。当然也可在加热层介质中设置搅拌器等设备，达到使介质温度均匀的目的。

为了准确监控绝热层的压力，最好在真空泵与绝热层相连的管线上设置压力表。

为了准确监控绝热层内介质的液面高度，防止加热介质抽出反应器加热筒上方，还可在蓄存层内设置液面检测器。

所述反应筒内部的热电偶保护管一般可置于反应筒中心，反应筒壁热电偶保护管紧贴反应筒外壁，利用反应筒内外热电偶管中的热电偶可准确测出反应筒床层的轴向及径向温度变化情况。

在所述蓄存层上端最好设有管道，由此可通入隋性气体，以防止加热层和蓄存层内部的加热介质氧化。

为了充分利用反应器内的热量，所述反应筒的进料可以通过穿过所述加热层的进料管进入。

与现有技术相比，本发明的优点为：(1)既可作为恒温反应器，又可作为绝热反应器；(2)本装置结构简单、易于实现、操作灵活；(3)采用副加热器和(或)搅拌器，可使加热介质温度更为均匀；(4)可以测量反应热的大小；(5)将恒温和绝热两种反应器结合为一体，可节省投资和占地。

下面通过附图详细描述本发明。

图1为本发明恒温、绝热两用反应器结构示意图。

由图1可知，反应筒1内部装有热电偶的保护管7，紧贴反应筒1的外壁设置装有热电偶的保护管8，反应筒1周围设有绝热层2，绝热层2外部是装有介质的加热层3，加热层3顶部设有装料阀15，底部设有排料阀18，加热层3外围是蓄存层4，两者之间通过隔板14相隔，绝热层2与蓄存层4之间由截止阀13相连，蓄存层4底部设有排料阀18，加热层3内设有电加热器5，在其下方装有副电加热器6，蓄存层4内设有液面检测器16，蓄存层4顶部设有隋性气体管道20，绝热层2内上方的缓冲室17分别连接真空泵9和气源11，真空泵9与缓冲室17相连的管线上设有压力表10，气源11通过截止阀12与缓冲室17相连。进料管19穿过加热层2与反应筒1相连，蓄存层4外围设有保温层22，反应筒1两端部分筒体直接处于加热层3的介质中，其每端处于加热层3介质中的筒体长度为反应筒外径的3倍。

图1所示恒温绝热两用反应器工作状态为：利用电加热器5和副电热器6使加热介质充分融化，加热层3中介质受热融化，介质体积膨胀至隔板14上沿时，多余的介质可流入蓄存层4内，另外加热介质受热引起介质顶部气体膨胀，膨胀的气体可通过装料口15排出，保持压力与大气压相同。当需要使用恒温反应器时，打开截止阀13，同时关闭截止阀12，利用真空泵9将蓄存层4内的液体介质抽入绝热层2，形成恒温反应器，此时反应筒1内各床层等温性能良好。绝热层2顶部缓冲室17，可以防止加热介质吸入真空泵9及管线内。当需要使用绝热反应器时，打开截止阀12，利用气源11将绝热层2内的液体介质压入蓄存层4，通过蓄存层4内的液位检测器16，可以观察到蓄存层内的介质液位情况，关闭截止阀13和12，绝热层2内充满气体，此时即为绝热反应器。为了绝热效果良好，也可采用真空泵将绝热层2内气体抽成真空，可以通过压力表10检测绝热层内的压力。进料通过进料管19利用加热层3内介质充分预热后，进入反应筒1，进行化学反应，这时利用反应筒1内装有热电偶的保护管7内热电偶和反应筒1外壁装有热电偶的保护管8内热电偶可准确测量反应筒1床层轴向温度变化及径向温差，直观测出反应器内的反应热大小。如果需要保护加热层3及蓄存层4内加热介质不被空气氧化，可从隋性气体管路20通入惰性气体，使介质液面与空气隔开，排放阀18和排放阀21可分别将蓄存层4和加热层3内的加热介质排出，最外层的保温层对整个反应筒起到保温作用。

Claims (8)

1、一种恒温、绝热两用反应器，包括反应筒(1)、绝热层(2)、加热层(3)、电加热器(5)，其特征在于还设有蓄存层(4)，真空泵(9)，气源(11)；所述反应筒(1)内部设置装有热电偶的保护管(7)，反应筒(1)外壁设置装有热电偶的保护管(8)，所述绝热层(2)紧贴反应筒(1)，在绝热层(2)内顶部设有缓冲室(17)，气源(11)和真空泵(9)与缓冲室(17)相连接，气源(11)与缓冲室(17)通过截止阀(12)相连，绝热层(2)外围是充满介质的加热层(3)，加热层(3)外围还设有充有介质的蓄存层(4)，两者通过隔板(14)相隔，蓄存层(4)与绝热层(2)利用截止阀(13)相连，蓄存层(4)底部设有排料阀(18)，所述电加热器(5)应插入加热层(3)内介质中，加热层(3)顶部设有装料口(15)，底部设有排料阀(21)，蓄存层(4)外层设有保温层(22)，所述的加热层(3)和蓄存层(4)中的介质为可流动的传热介质。

2、按照权利要求1所述的恒温、绝热两用反应器，其特征在于所述反应筒(1)两端部分筒体直接处于加热层(3)的介质中，其每端直接处于加热层(3)介质中的筒体长度应为反应筒外径的1～4倍。

3、按照权利要求1所述的恒温、绝热两用反应器，其特征在于所述加热层(3)底部还设有副电加热器(6)。

4、按照权利要求1所述的恒温、绝热两用反应器，其特征在于所述蓄存层(4)内设有介质液面检测器(16)。

5、按照权利要求1所述的恒温、绝热两用反应器，其特征在于在加热层(3)上端设有管道(20)使加热层(3)和蓄存层(4)内部与大气连通，或通入隋性气体保护加热层(3)和蓄存层(4)。

6、按照权利要求1所述的恒温、绝热两用反应器，其特征在于所述真空泵(9)与缓冲室(17)相连的管线上设有压力表(10)。

7、按照权利要求1所述的恒温、绝热两用反应器，其特征在于所述反应筒(1)的进料是通过穿过加热层(3)的进料管(19)进入的。

8、按照权利要求1所述的恒温、绝热两用反应器，其特征在于所述的加热层(3)和蓄存层(4)中的介质为盐、油或水。