CN209155836U - 一种新型釜式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型釜式反应器，属于化工设备技术领域，包括釜体以及设置在釜体上的搅拌装置，釜体包括密封连接的上壳体和下壳体，其技术要点是：所述下壳体底部设有用于出料的出料阀，所述上壳体顶部设有用于添加反应物的进料阀，所述进料阀连通有用于存储反应物计量槽，所述计量槽设置有用于控制反应物添加的放料阀，所述放料阀电信号连接有用于根据釜体内温度和压力控制放料阀启闭的控制系统；所述控制系统包括温度检测器、压力检测器以及控制器。本实用新型提供了一种新型釜式反应器通过控制PLC对反应器上的各个阀门进行实时控制，节约人力成本的同时，降低生产事故发生的可能性。

Description

一种新型釜式反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，特别涉及一种新型釜式反应器。

背景技术

在化工原料生产处理过程中常常需要使釜式反应器，釜式反应器有成百上千种，在生产过程中根据反应物的特性和反应方式等进行反应器的选择。釜式反应器又称槽式、锅式反应器，在化工生产中，既适用于间歇操作过程，有单釜或者多釜串联用于连细节操作过程，釜式反应器具有适用的温度和压力范围宽、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制等优点。

在制造生产过程中，反应的时间是很久的，以便保证反应能够安全有效的进行和产品质量，如在甲基四氢邻苯二甲酸酐的制造生产过程中，顺丁烯二酸酐是逐步滴加到反应器内进行化合反应的，而添加顺丁烯二酸酐需要3-4个小时，且在反应过程中需要控制反应器内的反应温度、压强以保证反应物在适合的反应条件下进行反应。采用传统的人工观测控制，需要频繁的观测各种仪表，以防压力温度超出反应条件的范围内，浪费人力成本，如有检测疏忽或者调节不及时，极易导致生产事故发生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型釜式反应器，通过控制PLC对反应器上的各个阀门进行实时控制，节约人力成本的同时，降低生产事故发生的可能性。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型釜式反应器，包括釜体以及设置在釜体上的搅拌装置，所述釜体包括密封连接的上壳体和下壳体，所述上壳体顶端设有与釜体内腔连通的人孔，所述下壳体底部设有用于出料的出料阀，所述上壳体顶部设有用于添加反应物的进料阀，所述进料阀连通有用于存储反应物计量槽，所述计量槽设置有用于控制反应物添加的放料阀，所述放料阀电信号连接有用于根据釜体内温度和压力控制放料阀启闭的控制系统；所述控制系统包括：

温度检测器，设置于釜体内部，用于检测釜体内部反应温度并输出温度检测值；

压力检测器，设置于上壳体内侧顶端，用于检测釜体内部压强并输出压力检测值；

控制器，连接于温度检测器和压力检测器，接收响应温度检测值和压力检测值，并根据温度检测值和压力检测值来控制放料阀是否放料。

通过采用上述技术方案，上壳体与下壳体密封形成用以反应的反应腔，通过人孔将反应物导入到釜体内部，当反应完成后通过下壳体底部的出料阀将生成的产品移除；在反应过程利用温度检测器和压力检测器对釜体内部的反应条件进行检测并利用控制器对温度检测值和压力检测值进行分析并作出相应的控制响应，实现釜体内部反应条件的自动实时检测与控制，从而保证反应的有效进行和安全进行，减少人工成本的投入和降低人工疏忽而造成的生产事故的发生。

进一步地，所述釜体内部设有用于调节温度的调节装置，所述调节装置包括可通入冷却液的冷凝管和可通入蒸汽的加热管，所述冷凝管的两端分别设有进水阀和出水阀，所述加热管的两端分别设有蒸汽阀和疏气阀。

通过采用上述技术方案，通过设置调节装置，在釜体内部温度过高时，通过打开进水阀往冷凝管内部注入冷却液对釜体内部进行降温；当釜体内部温度过低时，通过打开蒸汽阀并往加热管中注入蒸汽，从而使得釜体内部的稳定升高。

进一步地，所述温度检测器固定设置在下壳体底部，所述疏气阀和出水阀均为自釜体内部向外部单向导通的单向阀，所述控制器电信号连接于进水阀和蒸汽阀且根据温度检测值控制进水阀和蒸汽阀的启闭。

通过采用上述技术方案，通过控制器根据温度检测值控制进水阀和疏气阀的启闭来代替人工操作，以便温度控制调节的速度更加灵敏迅速，由于进水阀或者蒸汽阀打开时需要保证冷凝管或加热管的内部压强，出水阀和疏气阀为单向阀保证管体内部压力平衡的同时保证不会回流。

进一步地，所述压力检测器设置在釜体内部上端且不与反应物接触，所述上壳体顶部设有进气阀，所述进气阀连通于保护气气源，所述控制器电信号连接于进气阀且根据压力检测值控制进气阀的启闭，所述上壳体顶部设有安全阀。

通过采用上述技术方案，通过设置进气阀，在反应过程中当压力检测器检测到釜体内部压强不足时，通过控制器控制进气阀打开充气，为保证反应产品的质量，进气阀连接保护气的气源；设置安全阀并设定安全阀的阈值，当釜体内部压力超过阈值时，安全阀打开并向外排气。

进一步地，所述搅拌装置包括设置在上壳体顶端的驱动电机、竖直密封贯穿上壳体且由驱动电机驱动的主搅拌轴，所述主搅拌轴的两侧相对交错设有多个搅拌器，所述搅拌器包括安装在主搅拌轴内的微电机、由微电机驱动且轴线垂直于主搅拌轴轴线的副搅拌轴以及并列安装在副搅拌轴上的多个副搅拌桨。

通过采用上述技术方案，通过设置搅拌装置，驱动电机带动主搅拌轴转动，主搅拌轴带动搅拌器转动，由于搅拌器上的副搅拌桨受微电机的驱动，使得搅拌装置在周向转动对同一层次的反应物进行搅拌的同时，通过副搅拌桨对不同层次之间的反应物进行混合搅拌，使得内腔不同层次之间的物料能够快速进行交换接触，减小层次件物料的浓度差，使得物料混合的更加均匀，从而提高成品的整体质量

进一步地，所述主搅拌轴固定设有多个主搅拌桨，所述主搅拌桨的中心线与副搅拌轴的轴线相互垂直。

通过采用上述技术方案，通过设置主搅拌桨进一步对同一层次之间的反应物进行搅拌混合，保证同一层次之间反应物的充分融合接触。

进一步地，所述上壳体开设有取样口。

通过采用上述技术方案，通过设置取样口，在反应完成后产品未取出前，先通过打开取样口，利用吊瓶对釜体内部的产品进行取样检测，方便对产品质量的检测和控制。

进一步地，所述上壳体端部设有回收阀，所述回收阀密封连接有回收管，所述回收管连通有回收槽。

通过采用上述技术方案，在反应结束后，通过打开回收阀将釜体内部未反应的剩余间戊二烯和异戊二烯进行回收，间戊二烯和异戊二烯通过回收管被回收到回收槽内，以便后期进行重复利用。

进一步地，所述上壳体的顶部开设有紧急放空阀，所述控制器电信号连接于紧急放空阀。

通过采用上述技术方案，如果在加热过程中稳定、压力回升过快，立即停止加热后，如果任有加速上升趋势，应进行紧急放空，通过设置紧急放空阀，在内部调节出现问题时，通过控制器控制紧急放空阀打开，避免发生生产事故。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：在反应过程利用温度检测器和压力检测器对釜体内部的反应条件进行检测并利用控制器对温度检测值和压力检测值进行分析并作出相应的控制响应，实现釜体内部反应条件的自动实时检测与控制；通过设置搅拌装置对釜体内部的反应物进行同一层次之间的横向旋转和不同层次之间纵向转动，从而使得釜体内部的反应物能够更加充分的混合接触，保证釜体内部不同高度上的反应物浓度趋于相等，从而保证反应生成的产品质量。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图，主要显示了反应器的工作状态；

图2为本实施例的部分剖视图，主要显示了搅拌装置的组成结构；

图3为本实例的部分结构示意图，主要显示了上壳体上端面的各个阀门之间的位置关系；

图4为本实施例的部分剖视图，主要显示了调节装置在反应器内部的位置关系；

图5为本实施例的系统框图，主要显示了控制系统的结构。

附图标记：1、釜体；11、上壳体；111、人孔；112、进料阀；113、取样口；114、紧急放空阀；115、回收阀；116、回收管；117、安全阀；118、进气阀；12、下壳体；121、出料阀；122、支撑脚；2、搅拌装置；21、驱动电机；22、主搅拌轴；23、主搅拌桨；24、搅拌器；241、微电机；242、副搅拌轴；243、副搅拌桨；3、调节装置；31、冷凝管；311、进水阀；312、出水阀；32、加热管；321、蒸汽阀；322、疏气阀；4、计量槽；41、放料阀；5、回收槽；6、PLC控制器；7、温度传感器；8、压力变送器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：

一种新型釜式反应器，如图1和图2所示，包括釜体1，釜体1下端设有用于支撑的支撑脚122，釜体1包括密封连接的上壳体11和下壳体12，上壳体11顶端设有与釜体1内腔连通用于进料的人孔111，下壳体12底部设有用于出料的出料阀121。上壳体11与下壳体12密封形成釜体1的反应腔，反应物通过上壳体11上端部的人孔111进入到釜体1内部进行反应，反应结束后生成的成品通过下壳体12的出料阀121移出釜体1，出料阀121设置在下壳体12的底部能够更好的将反应物移出釜体1。

如图1和图2所示，上壳体11顶端设有加入顺丁烯二酸酐的进料阀112，进料阀112的通过管道连通于顺丁烯二酸酐计量槽4；由于顺丁烯二酸酐在常温下为固体，计量槽4内的顺丁烯二酸酐为熔融状态，为避免在不滴加时，管道内的顺丁烯二酸酐凝固，计量槽4的设有用于控制顺丁烯二酸酐出料的放料阀41，在反应过程中通过打开进料阀112和放料阀41逐步滴加顺丁烯二酸酐。为加快反应物的反应速率，釜体1上设有搅拌装置2，搅拌装置2包括设置在上壳体11顶端的驱动电机21、竖直密封贯穿上壳体11且由驱动电机21驱动的主搅拌轴22以及固定设置在主搅拌轴22上的多个主搅拌桨23，主搅拌桨23的中心线垂直于主搅拌轴22的轴线；驱动电机21带动主搅拌轴22转动，主搅拌轴22转动的过程中带动主搅拌桨23旋转。

如图2所示，而在反应过程中，顺丁烯二酸酐逐步滴加，为使得不同层次之间的反应物的浓度相等，主搅拌轴22的两侧相对交错设有多个搅拌器24。搅拌器24包括安装在主搅拌轴22内的微电机241、有微电机241驱动且轴向垂直于主搅拌轴22轴线的副搅拌轴242以及并列安装在副搅拌轴242上的多个副搅拌桨243，副搅拌轴242与主搅拌轴22转动设置且其轴线垂直于主搅拌桨23的中心线，副搅拌桨243与副搅拌轴242固定设置，当微电机241驱动副搅拌轴242转动时，副搅拌轴242带动副搅拌桨243转动从而使得副搅拌桨243将不同高度的反应物进行混合，使得不同层次之间反应物的浓度趋于相等。

如图2所示，为使得上下层次之间的混合更加充分，相邻两个搅拌器24上的副搅拌桨243交错设置，说得同一平面内的反应物都能够被副搅拌桨243搅拌到；同时，副搅拌桨243的桨叶长度小于相邻两根副搅拌轴242之间的间距，避免副搅拌桨243桨叶的长度过长而影响相邻两个搅拌器24的工作；副搅拌桨243的桨叶长度大于相邻两根副搅拌轴242之间间距的一半，使得副搅拌桨243所搅拌的反应物层产生干涉，使得搅拌混合的更叫均匀。

如图4和图5所示，由于反应过程中，釜体1内部的稳定和压力均会随着反应的进度而产生变化，而顺丁烯二酸酐需要在一定的反应条件（温度45-80℃，压力＜0.1Mpa）下才能滴加，为了能够更加高效的对顺丁烯二酸酐的滴加进行控制，避免生产事故的发生，放料阀41电信号连接有用于根据釜体1内温度和压力控制放料阀41启闭的控制系统。控制系统包括：

温度检测器，设置于釜体1内部，用于检测釜体1内部反应温度并输出温度检测值；

压力检测器，设置于上壳体11内侧顶端，用于检测釜体1内部压强并输出压力检测值；

控制器，连接于温度检测器和压力检测器，接收响应温度检测值和压力检测值，并根据温度检测值和压力检测值来控制放料阀41是否放料。

根据以上设置，本实用新型可以对釜体1内的反应条件进行检测，并根据反应条件的变化对放料阀41进行控制，即通过根据对温度检测值和压力检测值进行分析作出是否打开放料阀41滴加顺丁烯二酸酐，可以更加高效安全的对反应进行控制，减少人工成本的投入和降低人工疏忽而造成的生产事故的发生。

控制器为相对适合的市售产品，如PLC控制器、单片机控制器等，本实施例选择PLC控制器6，同时根据需求配备数模转化模块、定时器、人机交互界面等常用单元，以便实现实时控制，为方便统一管理。PLC控制器6通过厂区的网络连接生产调度室或者生产控制室的计算机。

如图2和图5所示，温度检测器包括固定设置在下壳体12底端的接触式温度传感器7，根据反应器内部的反应环境温度传感器7需要选择合适的防腐蚀的温度传感器7即可，温度传感器7通过电信号连接于PLC控制器6，其实时检测釜体1内部反应物的反应温度并输出温度检测值到PLC控制器6，PLC控制器6电信号连接于放料阀41。

如图4和图5所示，压力检测器包括固定设置在上壳体11上端的压力变送器8，压力变送器8不与釜体1内部的反应物接触，用来检测釜体1内部的反应压力，压力变送器8电信号连接于PLC控制器6，检测并输出压力检测值到PLC控制器6。

如图3和图4所示，釜体1内部设有用于调节温度的调节装置3，调节装置3包括可通入冷却液用于降温的冷凝管31和可通入蒸汽用于升温的加热管32，冷凝管31的两端分别设有进水阀311和出水阀312，加热管32的两端分别设有蒸汽阀321和疏气阀322；PLC控制器6电信号连接于进水阀311和蒸汽阀321且根据温度检测值控制进水阀311和蒸汽阀321的启闭。为保证加热管32和冷凝管31内外的压强一致，疏气阀322和出水阀312均为自釜体1内部向外部单向导通的单向阀；为增强温度调节的效果加快温度调节的速度，加热管32和冷凝管31均呈蛇形，以增大管道与反应物的接触面积。

如图3和图4所示，由于在反应过程中，需要调节压强，为保证反应产品的质量，上壳体11顶部设有进气阀118，进气阀118连通于保护气氮气的气源（图中未显示），PLC控制器6电信号连接于进气阀118且根据压力检测值控制进气阀118的启闭；上壳体11顶部还设有安全阀117和紧急放空阀114，当釜体1内部压力超过阈值时，安全阀117打开并向外排气，PLC控制器6电信号连接于紧急放空阀114且根据压力坚持住和温度检测值控制紧急放空阀114，为避免直接紧急放空后，反应物对大气造成污染，紧急放空阀114连通有回收槽5。

如图4和图5所示，当温度传感器7传送至PLC控制器6的温度检测值低于反应要求时，工作人员通过控制PLC控制器6控制放料阀41关闭，在搅拌装置2不断搅拌下，温度仍无变化时，通过控制PLC控制器6控制蒸汽阀321打开，往加热管32中注入蒸汽，蒸汽在加热管32中流通，利用热量传导原理对釜体1内部反应物进行加热。当温度升高后，温度传感器7将内部的温度实时传送到PLC控制器6中，当温度升高到反应要求时，通过控制PLC控制器6控制蒸汽阀321关闭；停止加热后保持15分钟后，通过控制PLC控制器6重新控制放料阀41打开。

如图4和图5所示，当温度传感器7传送至PLC控制器6的温度检测值高于反应要求时，工作人员通过控制PLC控制器6控制进水阀311打开，往冷凝管31注入冷却液，冷却液在冷凝管31中流通，利用热量传导原理对釜体1内部反应物进行加热，当温度降低后，温度传感器7将内部的温度实时传送到PLC控制器6中，当温度升降低到反应要求时，通过控制PLC控制器6控制进水阀311关闭。

如图3和图5所示，当压力变送器8传送至PLC控制器6的压力检测值低于反应要求时，工作人员通过控制PLC控制器6控制放料阀41关闭，在搅拌装置2不断搅拌下，压力仍无变化时，通过控制PLC控制器6控制进气阀118打开，将氮气气源内的气体注入到釜体1内部，使得釜体1内部压力升高，当压力升高到反应要求时，通过控制PLC控制器6控制进气阀118关闭。

如图3和图5所示，如果在加热过程中，如果温度、压力回升过快，应立即停止加热，如果仍有加速上升趋势，应通过控制PLC控制器6控制紧急放空阀114打开，进行紧急放空，避免发生生产事故。如果在反应过程中，温度或压力超升过度且冷却不能达到要求时，也应通过控制PLC控制器6控制紧急放空阀114打开，进行紧急放空。

如图3和图4所示，由于反应结束后需要对釜体1内部未反应的剩余的间戊二烯和异戊二烯（其中间戊二烯的沸点约为42℃，异戊二烯的沸点约为34℃）进行回收，上壳体11的端部设有回收阀115，回收阀115背离上壳体11的一端密封连接有回收管116，回收阀115通过回收管116连通于回收槽5，PLC控制器6电信号连通于回收阀115。在反应结束后通过控制PLC控制器6打开蒸汽阀321和回收阀115，往加热管32中通入蒸汽使得釜体1内部温度升高，从而使得间戊二烯和异戊二烯蒸发；通过控制打开回收阀115对间戊二烯和异戊二烯进行回收，以便后期的重复利用，保证成品的纯度。

如图3所示，上壳体11开设有取样口113，在反应完成后产品未移出釜体1之前，通过打开取样口113并利用吊瓶（图中未显示）对釜体1内部的生成物进行取样检测，方便对产品的质量进行检测和控制；若产品分析结果不合格应补充适当的间戊二烯和异戊二烯到釜体1内部继续进行反应，直至分析合格为止；若产品分析合格，做好移料准备进行移料。

基体实施过程：在反应前关闭所有阀门开口，打开人孔111将定量的间戊二烯和异戊二烯加入到釜体1内部，然后再关闭人孔111，驱动微电机241和驱动电机21转动是使得搅拌装置2开始搅拌，然后通过管道将进料阀112和放料阀41连接，并打开进料阀112，打开PLC控制器6对反应进行控制。通过控制PLC控制器6控制蒸汽阀321打开，使得釜体1内部的温度升至45℃，压力0.10Mpa以下；再控制PLC控制器6控制放料阀41打开，逐步滴加顺丁烯二酸酐，并根据反应时釜体1内部的反应温度和压力进行控制调节。反应完成后，控制蒸汽阀321和回收阀115打开往加热管32中通入蒸汽使得釜体1内部温度升高，从而使得间戊二烯和异戊二烯蒸发并回收到回收槽5中；对间戊二烯和异戊二烯回收完成后，打开取样口113并利用吊瓶对釜体1内部的生成物进行取样检测，若产品分析结果不合格应补充适当的间戊二烯和异戊二烯到釜体1内部继续进行反应，直至分析合格为止；若产品分析合格，做好移料准备进行移料。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种新型釜式反应器，包括釜体（1）以及设置在釜体（1）上的搅拌装置（2），所述釜体（1）包括密封连接的上壳体（11）和下壳体（12），所述上壳体（11）顶端设有与釜体（1）内腔连通的人孔（111），所述下壳体（12）底部设有用于出料的出料阀（121），其特征在于：所述上壳体（11）顶部设有添加反应物的进料阀（112），所述进料阀（112）连通有用于存储反应物计量槽（4），所述计量槽（4）设置有用于控制反应物添加的放料阀（41），所述放料阀（41）电信号连接有用于根据釜体（1）内温度和压力控制放料阀（41）启闭的控制系统；所述控制系统包括：

温度检测器，设置于釜体（1）内部，用于检测釜体（1）内部反应温度并输出温度检测值；

压力检测器，设置于上壳体（11）内侧顶端，用于检测釜体（1）内部压强并输出压力检测值；

控制器，连接于温度检测器和压力检测器，接收响应温度检测值和压力检测值，并根据温度检测值和压力检测值来控制放料阀（41）是否放料。

2.根据权利要求1所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述釜体（1）内部设有用于调节温度的调节装置（3），所述调节装置（3）包括用于降温的冷凝管（31）和用于升温的加热管（32），所述冷凝管（31）的两端分别设有进水阀（311）和出水阀（312），所述加热管（32）的两端分别设有蒸汽阀（321）和疏气阀（322）。

3.根据权利要求2所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述温度检测器固定设置在下壳体（12）底部，所述疏气阀（322）和出水阀（312）均为自釜体（1）内部向外部单向导通的单向阀，所述控制器电信号连接于进水阀（311）和蒸汽阀（321）且根据温度检测值控制进水阀（311）和蒸汽阀（321）的启闭。

4.根据权利要求1所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述压力检测器设置在釜体（1）内部上端且不与反应物接触，所述上壳体（11）顶部设有进气阀（118），所述进气阀（118）连通于保护气气源，所述控制器电信号连接于进气阀（118）且根据压力检测值控制进气阀（118）的启闭，所述上壳体（11）顶部设有安全阀（117）。

5.根据权利要求1所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述搅拌装置（2）包括设置在上壳体（11）顶端的驱动电机（21）、竖直密封贯穿上壳体（11）且由驱动电机（21）驱动的主搅拌轴（22），所述主搅拌轴（22）的两侧相对交错设有多个搅拌器（24），所述搅拌器（24）包括安装在主搅拌轴（22）内的微电机（241）、由微电机（241）驱动且轴线垂直于主搅拌轴（22）轴线的副搅拌轴（242）以及并列安装在副搅拌轴（242）上的多个副搅拌桨（243）。

6.根据权利要求5所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述主搅拌轴（22）固定设有多个主搅拌桨（23），所述主搅拌桨（23）的中心线与副搅拌轴（242）的轴线相互垂直。

7.根据权利要求1所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述上壳体（11）开设有取样口（113）。

8.根据权利要求1所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述上壳体（11）端部设有回收阀（115），所述回收阀（115）密封连接有回收管（116），所述回收管（116）连通有回收槽（5）。

9.根据权利要求1所述的一种新型釜式反应器，其特征在于：所述上壳体（11）的顶部开设有紧急放空阀（114），所述控制器电信号连接于紧急放空阀（114）。