CN203565078U - 一种外循环换热反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外循环换热反应釜，包括筒形釜体和用于封闭筒形釜体顶部开口的釜盖，筒形釜体的底部设有物料出口，所述筒形釜体的侧壁上设有沿筒形釜体圆周向均匀分布的至少两排切向回流口，每排切向回流口均沿筒形釜体轴向均匀布置，所有切向回流口的开口在圆周方向上一致，在物料出口与切向回流口之间设有换热装置。在筒形釜体的侧壁上设置切向回流口，利用水平支管将完成换热的物料从处于不同高度上的切向回流口回流至筒形釜体内，完成换热的物料会带动筒形釜体内的所有物料向一个方向流动，形成涡流，使得完成换热的物料与未换热的物料充分混合，进一步提高了换热效率。

Description

一种外循环换热反应釜

技术领域

本实用新型属于化工设备领域，具体涉及一种外循环换热反应釜。

背景技术

很多化工反应都伴随着剧烈的放热或者吸热过程，为了控制反应的速率或/和副产物的生成，在这些反应发生的过程中往往需要对反应体系进行换热。传统的化工反应中，反应设备一般使用夹套进行换热，这些设备一般在反应釜的外围包裹上一层夹套，向夹套中通入换热介质进行反应。使用该类设备的一个缺点是：反应进行过程中，反应釜的釜壁附近的物料不容易被搅拌桨搅动，反应釜附近的传热过程较为缓慢，影响了整个设备的换热效率，对于一些剧烈放热或者吸热的反应，不能满足换热的需要。

公告号为CN202136979U的中国专利文献公开了一种硝化反应釜，主要为釜体构成，在釜体的顶部设出口，底部设进口，在出口和进口之间用管道连通，且在管道上设有提升泵，在出口设计量泵，该硝化反应釜将传统的搅拌形式变为外循环方式，实现了物料的外循环，然而该装置未设置换热装置，难以满足对热交换需求比较高的反应。

公告号为CN203155201U的中国专利文献公开了一种利用外循环进行换热的反应釜，包括釜体和用于封闭釜体上部开口的釜盖，所述釜体的底部设有物料出口，所述釜盖上设有物料进口；该反应釜还包括：用于连接所述物料出口和物料进口的外接管道，用于驱动物料在反应釜和外接管道中循环的驱动泵，以及与外接管道中的物料进行换热的夹套。

该反应釜的不足之处在于：外接管道中的物料从釜盖上的物料进口回到反应釜中，但反应釜中未设置任何搅拌装置，虽然物料在反应釜和外接管道内循环流动，但对于体积较大的反应釜，物料循环流动的流速难免较慢，在一段时间内，处于反应釜中部的物料除向釜体底部下降外，并无其他运动，也无法与从外接管道回流的物料接触，使得循环过程中，物料也难以充分混匀，换热效率较低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种外循环换热反应釜，该反应釜在循环换热过程中，物料得到充分混匀，换热效率高。

本实用新型的技术方案为：

一种外循环换热反应釜，包括筒形釜体和用于封闭筒形釜体顶部开口的釜盖，筒形釜体的底部设有物料出口，所述筒形釜体的侧壁上设有沿筒形釜体圆周向均匀分布的至少两排切向回流口，每排切向回流口均沿筒形釜体轴向均匀布置，所有切向回流口的开口在圆周方向上一致，在物料出口与切向回流口之间设有换热装置。

采用本实用新型的反应釜进行反应时，物料从筒形釜体底部的物料出口导出，经过换热装置换热后重新从所述切向回流口导入筒形釜体内，完成换热的物料顺着筒形釜体的内壁混入未换热的物料中，带动筒形釜体内的所有物料向一个方向流动，形成涡流，使完成换热的物料与未换热的物料的混合更加充分。

优选地，所述切向回流口的开口朝筒形釜体底部倾斜，与筒形釜体轴向之间的夹角为45～80°。朝筒形釜体底部倾斜的切向回流口更有益于涡流的形成。

作为优选，所述换热装置包括：连接物料出口和切向回流口的外接管道，驱动物料在筒形釜体和外接管道中循环的驱动泵，以及与外接管道中的物料进行换热的夹套。在驱动泵的作用下，沿外接管道流动的同时与夹套进行换热。

本实用新型中，所述外接管道包括依次串接的第一竖直管道、水平管道和第二竖直管道，所述第一竖直管道与物料出口相连，沿所述第二竖直管道的轴向依次分出若干水平支管，每一水平支管各与一个切向回流口相连。沿第二竖直管道轴向分布的水平支管能够将完成换热的物料回流到筒形釜体的不同位置上，与处于筒形釜体内不同位置上的物料充分混合，进一步提高了换热效率。

作为优选，随所处高度增加，所述水平支管的管径依次变大。物料沿第二竖直管道上升，越往上流动压力越小，管径依次变大的水平支管有利于物料顺利回流。

作为优选，第一竖直管道和水平支管上均设有阀门，所述夹套位于第二竖直管道的外围。阀门有助于控制流出或回流的物料量，从而对反应体系的温度进行控制。将夹套设置在第二竖直管道的外围，换热完成后，物料可及时回流到筒形釜体内，保证换热效率。

为进一步提高完成换热的物料与未换热的物料的混合效果，作为优选，所述釜盖上设有伸入筒形釜体内的搅拌装置。具体地，所述搅拌装置包括伸入筒形釜体内的搅拌轴，驱动搅拌轴转动的电机，以及沿搅拌轴周向均匀分布的至少两排搅拌桨叶，相邻两排的搅拌桨叶沿搅拌轴轴向错位布置。搅拌轴的旋转方向与切向回流口的开口方向相反，搅拌产生的涡流与物料自身形成的涡流相混合，能够进一步提高物料的混合效果，提高换热效率。

采用本实用新型的反应釜进行反应时，物料从筒形釜体底部的物料出口导出，在驱动泵的作用下，沿外接管道流动的同时与夹套进行换热，完成换热的物料沿着水平支管从筒形釜体侧壁上的切向回流口回到筒形釜体内，完成换热的物料会带动筒形釜体内的所有物料向一个方向流动，形成涡流，同时搅拌轴朝与切向回流口的开口方向相反的方向转动，搅拌产生的涡流与物料自身形成的涡流相混合，使得完成换热的物料与未换热的物料充分混合，混合后的物料再次由筒形釜体底部的物料出口导出，进行新一轮的换热。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型在筒形釜体的侧壁上设置切向回流口，完成换热的物料会带动筒形釜体内的所有物料向一个方向流动，形成涡流，同时搅拌轴向切向回流口的开口方向相反的方向转动，搅拌产生的涡流与物料自身形成的涡流相混合，使得完成换热的物料与未换热的物料充分混合，提高了换热效率；

（2）本实用新型利用水平支管将完成换热的物料从处于不同高度上的切向回流口回流至筒形釜体内，使完成换热的物料与处于筒形釜体内不同位置上的未换热的物料充分混合，进一步提高了换热效率。

附图说明

图1为本实用新型一种外循环换热反应釜的结构示意图；

图2为本实用新型一种外循环换热反应釜在换热过程中筒形釜体内涡流形成示意图。

具体实施方式

如图1所示，本具体实施方式一种外循环换热反应釜，包括筒形釜体1，筒形釜体1的底部设有物料出13，筒形釜体1的的侧壁设有切向回流口12，物料出口13与切向回流口12之间连接有外接管道3，外接管道3上连接有驱动泵4，驱动从物料出口13流出的物料经外接管道3由筒形釜体1的的侧壁重新导入筒形釜体1内。

外接管道3是有几段相互串联的管道依次连接而成的，其中，直接与物料出口13相连的是第一竖直管道31，第一竖直管道31设有阀门，以控制物料是否进入外接管道3或进入外接管道3的物料量。第一竖直管道31上还设有膨胀节39，以缓冲驱动泵4的振动给筒形釜体1带来的冲击。

与第一竖直管道31相连的是水平管道32，本实施方式中，该驱动泵4位于第一竖直管道31和水平管道32的连接部位，由于化工物料常具有较强的腐蚀性，该驱动泵4为防腐蚀泵。

为了便于监控筒形釜体1内反应进行的程度，水平管道32上还设有取样管道37。水平管道32上还设有出料管道38，用于将反应完成后物料导出。取样管道37和出料管道38也设有阀门，反应进行过程中，取样管道37和出料管道38上的阀门均为关闭状态，保证整个反应釜处于密封状态，需要取样或出料时才打开。

第二竖直管道33与水平管道32相连，其外表面包裹有夹套5，经夹套5的下部入口51向夹套5中通入换热介质，换热介质与第二竖直管道33内的物料进行换热，并从夹套5的上部出口52流出，换热介质一般是冷凝水。

沿第二竖直管道33轴向分出多根水平支管，每根水平支管均与筒形釜体1侧壁上的切向回流口12一一对应。由图1、图2可见，本具体实施方式中，筒形釜体1的侧壁上设有沿筒形釜体1圆周向均匀分布的三排切向回流口12；每排设有三个切向回流口12，均沿筒形釜体1轴向均匀布置。

图1中只显示了与一排切向回流口12相连的三根水平支管，即第一水平支管34、第二水平支管35、第三水平支管36；并且，第三水平支管36、第二水平支管35、第一水平支管34的管径依次变大，以便于物料能沿着第二竖直管道33顺利地进入相应的水平支管中。水平支管上也设有阀门，以控制物料是否从相应的水平支管回流以及回流的物料量。

由图2可见，从切向回流口12回流的物料顺着筒形釜体1的内壁混入未换热的物料中，带动筒形釜体1内物料向一个方向流动，形成一个逆时针转动的涡流，使完成换热的物料与未换热的物料的混合更加充分，提高换热效率。并且，切向回流口12的开口朝筒形釜体1底部倾斜，与筒形釜体1轴向之间的夹角a为60°。朝筒形釜体1底部倾斜的切向回流口12更有益于涡流的形成。

筒形釜体1的顶部盖有釜盖2，釜盖2上设有伸入筒形釜体1内的搅拌装置，该搅拌装置包括：伸入筒形釜体1内的搅拌轴10，驱动搅拌轴10转动的电机（图中省略），以及沿搅拌轴10周向均匀分布的四排搅拌桨叶11，相邻两排的搅拌桨叶11沿搅拌轴10轴向错位布置。搅拌轴10沿顺时针方向转动，形成的涡流与物料自身形成的逆时针转动的涡流相混合，进一步增强了物料的混合效果，进一步提高了换热效率。

釜盖2上还设有加料口21，用于加入起始物料，在釜盖2上还设有排气口22，用于防止筒形釜体1中压力过大。

采用本具体实施方式的反应釜进行反应时，物料从筒形釜体1底部的物料出口13导出，在驱动泵4的作用下，沿外接管道3流动的同时与夹套5进行换热，完成换热的物料沿着三根水平支管从筒形釜体1侧壁上的切向回流口12回到筒形釜体1内，完成换热的物料会带动筒形釜体1内的所有物料向一个方向流动，形成逆时针转动的涡流，同时搅拌轴10沿顺时针方向转动，与逆时针转动的涡流相混合，使完成换热的物料与未换热的物料充分混合，混合后的物料再次由筒形釜体1底部的物料出口13导出，进行新一轮的换热。

Claims (7)

1.一种外循环换热反应釜，包括筒形釜体和用于封闭筒形釜体顶部开口的釜盖，筒形釜体的底部设有物料出口，其特征在于，所述筒形釜体的侧壁上设有沿筒形釜体圆周向均匀分布的至少两排切向回流口，每排切向回流口均沿筒形釜体轴向均匀布置，所有切向回流口的开口在圆周方向上一致，在物料出口与切向回流口之间设有换热装置。 

2.如权利要求1所述的外循环换热反应釜，其特征在于，所述换热装置包括：连接物料出口和切向回流口的外接管道，驱动物料在筒形釜体和外接管道中循环的驱动泵，以及与外接管道中的物料进行换热的夹套。 

3.如权利要求2所述的外循环换热反应釜，其特征在于，所述外接管道包括依次串接的第一竖直管道、水平管道和第二竖直管道，所述第一竖直管道与物料出口相连，沿所述第二竖直管道的轴向依次分出若干水平支管，每一水平支管各与一个切向回流口相连。 

4.如权利要求3所述的外循环换热反应釜，其特征在于，随所处高度增加，所述水平支管的管径依次变大。 

5.如权利要求3所述的外循环换热反应釜，其特征在于，第一竖直管道和水平支管上均设有阀门，所述夹套位于第二竖直管道的外围。 

6.如权利要求1所述的外循环换热反应釜，其特征在于，所述釜盖上设有伸入筒形釜体内的搅拌装置。 

7.如权利要求6所述的外循环换热反应釜，其特征在于，所述搅拌装置包括伸入筒形釜体内的搅拌轴，驱动搅拌轴转动的电机，以及沿搅拌轴周向均匀分布的至少两排搅拌桨叶，相邻两排的搅拌桨叶沿搅拌轴轴向错位布置。 

Images