CN207951405U - 一种流体反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及反应器技术领域，尤其涉及一种流体反应装置。该流体反应装置包括：至少两个连接管，所述连接管的一端分别通入反应物质；连接子管，所述连接管的另一端连接有多个连接子管，每个所述连接管对应的其中一个所述连接子管互相连通；反应管，互相连通的所述连接子管的连通处连接有反应管；流量计，其安装于所述连接管上；流量调节阀，其安装于所述连接管上。本实用新型将两种及以上物质设计在反应管中进行混合和发生反应，并通过流量计和流量调节阀控制各个管内物质的流量，从而对流体反应实现定量控制，并且物质发生接触的比表面积大，反应均匀性高。

Description

一种流体反应装置

技术领域

本实用新型涉及反应器技术领域，尤其涉及一种流体反应装置。

背景技术

流体如气液、液液或气气之间发生反应，是指两相接触并发生物理或化学吸收反应的过程。以气液反应为例，目前化工生产中气液反应主要在大型反应釜中进行，大型反应釜适合粘稠或颗粒状物质的反应物发生反应，如碳酸化反应，合成氨反应等。但是，目前在锂亚硫酰氯电池生产过程中仍采用大型反应釜，该反应中大型反应釜为玻璃材质，生产过程是将气体管道直接通入液相中，通过重量法控制入料流量。这种大型反应釜在锂亚硫酰氯电池生产中存在以下缺陷：

1)重量法控制入料流量的方式较为费时，且测定速度慢，繁琐，称量精度低；

2)反应釜与外界管道连接较多，投料过程中其连接管道内也会有残余液相，导致了物料投放不精准且造成浪费；

3)气液反应过程为放热反应，而反应釜的温度不易控制，放热温度高会导致气相溶解度降低，气体有可能会发生逃逸情况，进而气液传质效果下降；

4)由于反应釜体积较大，故气液混合不均匀，反应不均匀，产量也不易调配。

因此，需要一种流体反应装置，来解决现有大型反应釜对物料投放精度控制不当且存在液相浪费的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种流体反应装置，能够实现小体积、高精度地进行流体反应。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种流体反应装置，包括：至少两个连接管，所述连接管的一端用于通入反应物质；连接子管，所述连接管的另一端连接有多个所述连接子管，每个所述连接管上的所述连接子管一一对应，相对应的所述连接子管相互连通；反应管，互相连通的所述连接子管的连通处连接有所述反应管；流量计，其安装于所述连接管上；流量调节阀，其安装于所述连接管上。

该流体反应装置将两种及以上物质设计在反应管中进行混合和发生反应，并通过流量计和流量调节阀控制各个管内物质的流量，从而对流体反应实现定量控制，并且物质发生接触的比表面积大，反应均匀性高。

作为优选，所述流体反应装置还包括换热器，其设置于所述反应管处。

两相或多相流体的反应过程会发生吸热或放热，且多为放热反应，若发生放热反应，则反应管内温度升高，气体溶解度降低，有可能会发生逃逸情况，故在反应管处增加换热器，能够对反应管进行降温，增大气体的溶解度。

作为优选，所述连接管和所述连接子管之间设置有分流装置。该设置使得每个连接管内的物料分流至四个连接子管中，每个连接子管内的物料较少，从而反应过程更加均匀。

作为优选，每个所述连接子管和所述反应管也设置有所述流量计；每个所述连接子管也设置有所述流量调节阀。在连接子管中设置流量计，能够随时观察到每个连接子管内的物料流量，从而通过流量调节阀对连接子管内的物料进行精确调控，使得每组反应装置(不同连接管对应的连接子管)之间的物料有一定的投放比，可以精确控制反应速率和反应精度。

作为优选，所述流体反应装置还包括控制装置，所述流量计和所述流量调节阀均与所述控制装置连接。该控制装置能够检测到流量计所示的流量变化，并根据人工指示或具体需求来调节流量调节阀，使每个反应管内的反应速率维持在平衡状态。

作为优选，所述连接管的数量为两个，分别为第一连接管和第二连接管。当有两相物质需要发生反应时，如气相和液相物质发生反应，则需要两个连接管，每个连接管后连接有多个连接子管，以保证两相物质均匀发生反应，管道内残留气体或液体较少。

作为优选，互相连通的两个所述连接子管之间的夹角为60°-180°。两个连接子管之间的夹角优选为60°，并流接触并在反应管内发生反应，两个连接子管之间的夹角越大，则反应物之间的对流形势越明显，反应不均匀。因此选择60°夹角能保证管道内物质之间的接触对流挤压小，从而使反应均匀。

作为优选，所述连接管连接的所述连接子管的数量为四个。

作为优选，所述连接管的直径为18～22mm，所述连接子管和所述反应管的直径均为4～6mm。由于一个连接管连接有四个连接子管，故连接子管与连接管的直径比和每个连接子管内的反应速率与总反应速率之比应大致成比例。

作为优选，所述连接管、所述连接子管和所述反应管的材质为石英玻璃或304L不锈钢。由于放热反应会产生热量，导致气体的溶解度降低，故为了加快热量的散失，选择易导热的材质作为管路材质，如透明的石英玻璃或不透明的304L不锈钢等。

本实用新型的有益效果：

1)该流体反应装置将两种及以上物质设计在反应管中进行混合和发生反应，并通过流量计和流量调节阀控制各个管内物质的流量，从而对流体反应实现定量控制，并且物质发生接触的比表面积大，反应均匀性高；

2)连接子管和反应管内物料的量相较于连接管内物料的量较少，则采用的流量计和流量调节阀量程小、精度高，即提高了反应物的称量精度；

3)在反应管处增加换热器，能够控制反应温度，在发生放热反应时，能及时将热量通过换热器带走，温度易于控制且提高了气相物质的溶解度。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中流体反应装置的结构图；

图2是本实用新型实施例2中流体反应装置的结构图；

图3是本实用新型实施例3中流体反应装置的结构图。

图中：11、第一连接管；12、第二连接管；

2、连接子管；3、反应管；4、流量计；5、分流装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

本实施例公开了一种流体反应装置，如图1所示，该装置包括两个连接管以及多个连接子管2和反应管2，其中，两个连接管分别为第一连接管11和第二连接管12，两个连接管的一端分别通入反应物质，本实施例中为一种气体和一种液体物质发生反应。该装置还包括连接子管2，每个连接管的另一端均连接有四个连接子管2，二者是通过分流装置5进行连通的。每个连接管上的连接子管2一一对应，相对应的连接子管2相互连通，互相连通的连接子管2的连通处连接有反应管3。

连接管的直径为18～22mm，本实施例中优选为20mm。接子管2和反应管3的直径均为4～6mm，本实施例中均优选为5mm。由于一个连接管后连接有多个连接子管2，故连接子管2与连接管的直径比和每个连接子管2内的反应速率与总反应速率之比应大致成比例。本实施例中互相连通的两个连接子管2均水平设置，即两个连接子管2之间的夹角为180°。

此外，该流体反应装置还包括流量计4和流量调节阀，每个连接管、每个连接子管2和每个反应管3均安装有流量计4；每个连接管和每个连接子管2内也均设置有流量调节阀。设置多个流量计4，能够随时观察到每个管道内的物料流量，从而通过流量调节阀对连接管或连接子管2内的物料进行精确调控，使得每组反应装置(不同连接管对应的连接子管2)之间的物料有一定的投放比，可以精确控制反应速率和提高反应精度。

结构设计依据通入管道前后物料守恒原理：

U₁S₁△t＝U₂S₂△t+U₃S₃△t+…+U_n+1S_n+1△t

S＝∏D²/4

若n＝1，即U₁S₁△t＝U₂S₂△t；则：U₂＝U₁D₁ ²/D₂ ²；则：U₁D₁ ²＝U₂D₂ ²+U₃D₃ ²+…+U_n+1D_n+1 ².

若D₁≠D₂＝D₃＝…＝D_n；D₂+D₃+…+D_n＝D₁；则：U₂＝U₁D₁ ²/(nD₂ ²).

U₁、U₂…U_n+1—管道流速，mL/min或g/s；D₁、D₂…D_n+1—管道内径，mm；

S₁、S₂…S_n+1—管道横截面面积，mm²；△t—管道流经气相或液相的单位时间，s.

由于两相或多相流体的反应过程会发生吸热或放热，且多为放热反应，若发生放热反应，则反应管3内温度升高，气体溶解度降低，有可能会发生逃逸情况，故在反应管3处设置换热器，该换热器能够对反应管3进行降温，增大气体的溶解度。

由于放热反应会产生热量，导致气体的溶解度降低，故为了加快热量的散失，选择易导热的材质作为管路材质，如透明的石英玻璃或不透明的304L不锈钢等。本实施例中连接管的材质为石英玻璃，连接子管2和反应管3的材质为304L不锈钢。

作为优选，流体反应装置还包括控制装置，其连接于流量计4和流量调节阀。该控制装置能够检测到流量计4所示的流量变化，并根据人工指示或具体需求来调节流量调节阀，使每个反应管3内的反应速率维持在平衡状态。

实施例2

本实施例公开了一种流体反应装置，为简便起见，仅描述实施例2与实施例1的区别点。区别之处在于：

本实施例中进行锂亚硫酰氯电池的生产，是气体与液体之间发生反应，两个相互连通的连接子管2之间的夹角为120°。该设置使得液相物料在流量调节阀的调节下缓缓流过连接子管2和反应管3，一定程度的夹角使得气液相反应更加均匀，反应速率有所提高。连接管和连接子管2的材质为304L不锈钢，反应管3的材质为石英玻璃。

实施例3

本实施例公开了一种流体反应装置，为简便起见，仅描述实施例3与实施例1的区别点。区别之处在于：

本实施例中进行锂亚硫酰氯电池的生产，是气体与液体之间发生反应，互相连通的两个连接子管2之间的夹角为60°。两个连接子管2之间的夹角为60°，并流接触并在反应管3内发生反应，两个连接子管2之间的夹角越大，则反应物之间的对流形势越明显，反应不均匀。因此选择60°夹角能保证管道内物质之间的接触对流挤压小，从而使反应均匀。连接子管2的材质为石英玻璃，连接管和反应管3的材质为304L不锈钢。

本实施例流体反应装置中气液反应的发生过程为，首先，液态气体位于气瓶中，液相进入第二连接管12前端的小型储存罐装置，达到指定体积，称量重量；然后，气液两相经过流量计4分别检测第一连接管11和第二连接管12内的流量，经过分流装置5进入各自对应的连接子管2，在连接子管2利用流量计4进行检测并通过流量调节阀调节流量；最后，气液两相在反应管3内进行混合反应，又进入小型气液分离装置，达到指定体积，进行后续操作。而在此反应过程中，气液反应会放热，放热温度高会导致气相溶解度降低，进而气液传质吸收效果下降，因此开启反应管3处的换热器，并实时进行温度监控，以降低反应温度，增大气相溶解度。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流体反应装置，其特征在于，包括：

至少两个连接管，所述连接管的一端用于通入反应物质；

连接子管(2)，所述连接管的另一端连接有多个所述连接子管(2)，每个所述连接管上的所述连接子管(2)一一对应，相对应的所述连接子管(2)相互连通；

反应管(3)，互相连通的所述连接子管(2)的连通处连接有所述反应管(3)；

流量计(4)，其安装于所述连接管上；

流量调节阀，其安装于所述连接管上。

2.根据权利要求1所述的流体反应装置，其特征在于，还包括：换热器，其设置于所述反应管(3)处。

3.根据权利要求1所述的流体反应装置，其特征在于，所述连接管和所述连接子管(2)之间设置有分流装置(5)。

4.根据权利要求1所述的流体反应装置，其特征在于，每个所述连接子管(2)和所述反应管(3)也设置有所述流量计(4)；每个所述连接子管(2)也设置有所述流量调节阀。

5.根据权利要求4所述的流体反应装置，其特征在于，还包括：控制装置，所述流量计(4)和所述流量调节阀均与所述控制装置连接。

6.根据权利要求1所述的流体反应装置，其特征在于，所述连接管的数量为两个，分别为第一连接管(11)和第二连接管(12)。

7.根据权利要求1所述的流体反应装置，其特征在于，互相连通的两个所述连接子管(2)之间的夹角为60°-180°。

8.根据权利要求1所述的流体反应装置，其特征在于，所述连接管连接的所述连接子管(2)的数量为四个。

9.根据权利要求8所述的流体反应装置，其特征在于，所述连接管的直径为18～22mm，所述连接子管(2)和所述反应管(3)的直径均为4～6mm。

10.根据权利要求1所述的流体反应装置，其特征在于，所述连接管、所述连接子管(2)和所述反应管(3)的材质为石英玻璃或304L不锈钢。