CN209222095U - 反应量热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种反应装置，公开了一种反应量热装置。所述反应量热装置包括设置有进料管路的釜体(3)以及伸入所述釜体(3)内部用以维持所述釜体(3)内部温度恒定从而测量所述釜体内部原料反应的放热功率或吸热功率大小的功率反馈单元(5)。本实用新型反应量热装置在反应热测定过程中通过采用功率反馈法维持釜内反应温度恒定，能够直接获取反应放热或吸热的功率数据，可对化工反应过程的安全风险进行评估，用于石油化工、精细化工、煤化工等各化工领域反应过程安全风险评估，开发本质安全的化工生产工艺。

Description

反应量热装置

技术领域

本实用新型涉及一种反应装置，具体地涉及一种反应量热装置。

背景技术

由于大多数化工反应过程尤其是精细化工反应过程放热量大、有些存在反应热积累，从化工生产安全的角度出发，采用釜式反应器和其他各种反应器的化工反应过程需进行以热风险评估为主的反应风险评估，以识别工艺中存在的主要危害因素。

但是现有的釜式反应器，功能单一，无法根据反应进行风险评估，达不到反应精确量热的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的釜式反应试验装置功能单一、无法根据反应进行风险评估的问题，提供一种反应量热装置，该装置通过功率反馈单元控制釜体内部温度，维持釜体内部温度恒定，从而直接获取了釜体内部原料反应的放热功率或吸热功率大小，实现反应安全风险评估的目的。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种反应量热装置，包括设置有进料管路的釜体以及伸入所述釜体内部用以维持所述釜体内部温度恒定从而测量所述釜体内部原料反应的放热功率或吸热功率大小的功率反馈单元。

优选地，所述功率反馈单元为包括加热元件、测温元件和功率测量表的功率反馈仪，所述功率测量表分别与所述加热元件、所述测温元件相连，所述测温元件用于检测所述釜体内部温度变化并将信号传至功率测量表，所述功率测量表用于输出信号至所述加热元件以及用于计量所述加热元件的功率变化，所述加热元件通过调节功率对所述釜体内部进行加热以维持所述釜体内部温度恒定。

优选地，所述加热元件包括设置在所述釜体内部的加热棒，所述测温元件包括设置在所述釜体内部的热电偶，所述功率测量表位于所述釜体外侧。

优选地，所述反应量热装置还包括用于隔离外部环境对所述釜体的温度影响的温控装置。

优选地，所述温控装置包括设置在所述釜体的外壁的夹套以及用于稳定所述夹套温度的温控单元。

优选地，所述进料管路包括分别用于输入液体原料的第一进料管和第二进料管，所述第一进料管上设有连续液体进料泵，所述第二进料管上设置有间歇液体进料泵。

优选地，所述进料管包括用于输入气体的第三进料管，所述第三进料管上设置有进料控制阀。

优选地，所述釜体上设有用于排出气体的出气管。

优选地，所述釜体顶部设有盖板，所述进料管和所述出气管均穿在所述盖板上。

优选地，所述釜体内设有搅拌叶片。

通过上述技术方案，本实用新型反应量热装置采用功率反馈法维持釜体内部温度恒定，能够直接获取反应放热或吸热的功率数据，实现反应安全风险评估，用于石油化工、精细化工、煤化工等各化工领域反应过程安全风险评估，开发本质安全的化工生产工艺。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的反应量热装置的结构示意图。

附图标记说明

1—进料控制阀、2—间歇液体进料泵、3—釜体、4—温控单元、5—功率反馈单元、6—流量控制阀、7—连续液体进料泵、8—夹套、9—盖板、10—搅拌叶片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

结合图1，一种反应量热装置，包括设置有进料管路的釜体3以及伸入所述釜体3内部用以维持所述釜体3内部温度恒定从而测量所述釜体内部原料反应的放热功率或吸热功率大小的功率反馈单元5。

通过上述技术方案，本实用新型反应量热装置采用功率反馈法维持釜体内部温度恒定，这样，功率反馈单元5具有变化的输出功率，该变化的输出功率能够反应釜体内部原料反应过程中放热或吸热的功率数据，实现反应安全风险评估，有效解决了危化品等反应原料在生产、使用、运输过程中的安全问题。

具体来说，若反应为放热反应，则釜内温度呈上升趋势，功率反馈单元5降低功率做功直至釜内温度达到预设温度，降低功率大小则为反应的放热功率；若反应为吸热反应，则釜内温度呈下降趋势，功率反馈单元5提高功率做功直至釜内温度达到预设温度，提高功率大小则为反应的吸热功率；由于功率反馈单元5能够计量自身提高或降低的功率大小，从而也就得到釜体内部原料反应的放热功率或吸热功率大小，而反应安全风险评估中重要的一项就是测量反应吸放热功率，由此，通过本装置能够实现反应安全热风险评估，开发本质安全的反应新工艺。

其中，所述功率反馈单元5可以采用现有技术中任意能够实现上述功能的结构，主要通过功率反馈的方法来测量吸放热功率的大小。具体来说，所述功率反馈单元5为包括加热元件、测温元件和功率测量表的功率反馈仪，所述功率测量表分别与所述加热元件、所述测温元件相连，所述测温元件用于检测所述釜体3内部温度变化并将信号传至功率测量表，所述功率测量表用于输出信号至所述加热元件以及用于计量所述加热元件的功率变化，其中，所述加热元件根据功率测量表提供的信号调节加热功率对所述釜体3内部进行加热以维持所述釜体3内部温度恒定，功率测量表可以获知该加热元件的功率变化。

详细地，若反应为放热反应，测温单元检测到釜内温度升高并将信号传至功率测量表，功率测量表再将信号传至加热元件，加热元件降低功率工作直至达到预设釜内温度维持釜体内部温度恒定，降低的功率通过功率测量表显示出来，即为放热反应的放热功率；若反应为吸热反应，测温单元检测到釜内温度降低，加热元件提高功率工作直至达到预设釜内温度，提高的功率通过功率测量表显示出来，即为吸热反应的吸热功率。由此，通过功率测量表计量反应的吸放热功率，从而对反应进行安全风险评估。

进一步地，所述加热元件包括加热棒，所述测温元件包括热电偶。加热棒和热电偶均需设置在釜体3内部，功率测量表设置在釜体3外部以方便查看功率变化。

由于反应过程中釜体3外部的环境温度可能会对釜体内部温度造成影响，从而影响测量的准确性，因此，作为本实用新型一种优选的实施方案，所述反应量热装置还包括用于隔离外部环境对所述釜体3的温度影响的温控装置。

本实施方式中，所述温控装置包括设置在所述釜体3的外壁的夹套8以及用于稳定所述夹套8温度的温控单元4。通过温控单元4维持夹套8温度恒定从而能够消除外部环境对釜体3内部温度的影响，保证了后续测量的准确性，从而实现更为精准的风险评估。应该可以理解的是，温控装置可以采用其它任意适宜的结构，只要能够隔离外部环境对釜体3的温度影响均可。例如，夹套8在隔热性能足够好的情况下，可以仅设置夹套8来隔离外部环境对釜体3的温度影响。

其中，温控单元4可以采用现有技术中任意能够实现温度调节的结构，作为其中的一种实施方式，所述温控单元4包括感应单元、加热单元、冷却单元以及控制单元，所述感应单元用于感应所述夹套8温度，所述控制单元用于控制所述加热单元和所述冷却单元工作以维持所述夹套8温度维持在预定温度。

需要说明的是，反应前，预设釜内温度需至少高于所述夹套8的温度，即需要功率反馈单元5对釜内做功才能达到该预设温度；或者可以理解为，需功率反馈单元5中的加热元件对釜内进行加热才能达到该预设温度。

可以理解地，本实用新型的反应量热装置以反应为基础，需要在釜内进行反应，因此釜体上需包括进料管路。本实施方式中，所述进料管路包括分别用于输入液体原料的第一进料管和第二进料管，所述第一进料管上设有连续液体进料泵7，所述第二进料管上设置有间歇液体进料泵2，以分别用作连续反应或间歇反应的液体进料；为实现充分彻底反应，所述第一进料管设置为伸入所述釜体3底部。进一步地，还可在釜内增加液体出料管，以适应连续釜式反应器的形式。当然，釜体3上的进料管路设置还可根据实际反应需要作其他适应性改变，不限于上述设置方式。

当反应过程中存在气体原料时，进一步地，所述进料管包括用于输入气体的第三进料管，所述第三进料管上设置有进料控制阀1，相应地，所述釜体3上设有用于排出气体的出气管，所述出气管上设有流量控制阀6，以控制反应后所产生的气体的出气流量。

下面根据具体实施方式对具体的反应过程作以举例说明：

第一种实施方式中，两种进行反应的物料(第一物料和第二物料)均为液体，第一物料从第二进料管进入釜体3，待物料量达到试验要求时停止间歇液体进料泵2，同时设定功率反馈单元5适宜的初始功率、并预设釜内预期达到的反应温度，然后开启连续液体进料泵7通入第二物料，两种物料在釜体3内发生化学反应，释放热量；功率反馈单元5降低功率后输出功率，维持釜体3内部温度恒定在预设温度，该降低功率大小即为反应的放热功率大小。需要说明的是，为保证充分反应以及原料温度与反应釜体均一，可增设预热模块对进料过程中的原料进行预热。

第二种实施方式中，第一物料为液体，第二物料为气体，第一物料从第二进料管进入釜体3，待物料量达到试验要求时停止间歇液体进料泵2，同时设定功率反馈单元5适宜的初始功率、并预设釜内预期达到的反应温度，开启第三进料管通入经预热后的气体原料，两种物料在釜体内发生化学反应，吸收热量；功率反馈单元5提高功率后输出功率，维持釜体3内部温度恒定在预设温度，该提高功率大小即为反应的吸热功率大小。

需要说明的是，两种反应前均通过温控单元4稳定夹套8的温度，消除釜体3与环境热交换对热量测量的影响。当然，本实用新型不限于上述两种反应模式，任意吸放热反应均适用于本装置。

为防止反应过程中气体挥发、同时减少环境对釜体3内部温度影响，所述釜体3顶部设有盖板9，所述进料管和所述出气管均穿在所述盖板9上。

当然，为加快反应进度，保证反应均匀，所述釜体3内还可设有搅拌叶片10。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种反应量热装置，其特征在于，包括设置有进料管路的釜体(3)以及伸入所述釜体(3)内部用以维持所述釜体(3)内部温度恒定从而测量所述釜体内部原料反应的放热功率或吸热功率大小的功率反馈单元(5)。

2.根据权利要求1所述的反应量热装置，其特征在于，所述功率反馈单元(5)为包括加热元件、测温元件和功率测量表的功率反馈仪，所述功率测量表分别与所述加热元件、所述测温元件相连，所述测温元件用于检测所述釜体(3)内部温度变化并将信号传至功率测量表，所述功率测量表用于输出信号至所述加热元件以及用于计量所述加热元件的功率变化，所述加热元件通过调节功率对所述釜体(3)内部进行加热以维持所述釜体(3)内部温度恒定。

3.根据权利要求2所述的反应量热装置，其特征在于，所述加热元件包括设置在所述釜体(3)内部的加热棒，所述测温元件包括设置在所述釜体(3)内部的热电偶，所述功率测量表位于所述釜体(3)外侧。

4.根据权利要求1所述的反应量热装置，其特征在于，所述反应量热装置还包括用于隔离外部环境对所述釜体(3)的温度影响的温控装置。

5.根据权利要求4所述的反应量热装置，其特征在于，所述温控装置包括设置在所述釜体(3)的外壁的夹套(8)以及用于稳定所述夹套(8)温度的温控单元(4)。

6.根据权利要求1所述的反应量热装置，其特征在于，所述进料管路包括分别用于输入液体原料的第一进料管和第二进料管，所述第一进料管上设有连续液体进料泵(7)，所述第二进料管上设置有间歇液体进料泵(2)。

7.根据权利要求6所述的反应量热装置，其特征在于，所述进料管包括用于输入气体的第三进料管，所述第三进料管上设置有进料控制阀(1)。

8.根据权利要求1所述的反应量热装置，其特征在于，所述釜体(3)上设有用于排出气体的出气管。

9.根据权利要求8所述的反应量热装置，其特征在于，所述釜体(3)顶部设有盖板(9)，所述进料管和所述出气管均穿在所述盖板(9)上。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的反应量热装置，其特征在于，所述釜体(3)内设有搅拌叶片(10)。