CN210357115U - 一种新型多通量连续光反应器及其系统 - Google Patents

Abstract

一种新型多通量连续光反应器及其系统，涉及光电反应设备技术领域。新型多通量连续光反应器包括底座、光反应器柱体、外浴夹套、套设在光反应器柱体外侧的蛇形反应盘管；外浴夹套与反应器柱体之间填充有外浴液；光反应器柱体包括壳体、设置在壳体两端的光源灯座、连接两个光源灯座中心的连杆，两个光源灯座上相对的位置开设有多对光源插槽，光源插槽内设置有卡接灯源的安装座。新型多通量连续光反应系统包括新型多通量连续光反应器、原料储存容器、进料系统、产物储罐、控制终端和外浴循环系统。上述新型多通量连续光反应器及其系统的光源可调节、反应温度可控，且具有接受光照时间长、反应充分、反应效率高、方便灵活可根据需要组合等特点。

Description

一种新型多通量连续光反应器及其系统

技术领域

本实用新型涉及光电反应设备技术领域，具体而言，涉及一种新型多通量连续光反应器及其系统。

背景技术

有机光化学合成是依靠反应体系吸收光能而发生化学反应的工艺技术。在有机化学实验中有些反应需要在光催化条件下才能发生和完成，例如光异构化在光化学反应中，反应物分子吸收光能，反应物分子基态跃迁至激发态，成为活化反应物分子，而后发生化学反应。分子从基态到激发态吸收的能量，有时远远超过热化学反应可得到的能量。故有机光化学合成，可完成许多热化学反应难以完成、甚至不能完成的关键合成步骤，特别是天然产物的人工合成、不饱和体系的加成、小环化合物的合成等。例如，麦角固醇或7-去氢胆固醇的光照单重态开环反应可分别合成预维生素D2和D3，这是利用光化学技术的比较成功的例子。

目前常用的有机光化学合成装置一般包括光照射装置、光反应装置和高/低温外浴系统等三部分。但是目前常用的有机光化学合成装置一般都会存在很多难以克服的问题，例如：其一，目前市场上常见的是用于釜式批次反应的光化学反应装置，该装置的主要缺点是由于不是连续反应，部分原料反应完后生成产物，但是该产物继续存在于反应液中与反应装置中未反应的原料形成混合液继续接受光照，使得反应时间延长，反应效率变低，某些敏感反应副产物增多。其二，批次釜式的光化学反应装置比表面积小，由于受到光反应装置光源的尺寸限制，导致在做放大反应时吸光效率极大降低，反应极其不充分，反应时间极大延长。

专利CN203678373U公开了一种有机光化学合成装置，包括混合装置、光反应装置、空气加热装置和产物储罐。反应器也采用了玻璃蛇形管结构。灯管从玻璃蛇形管外部照射。采取空气加热装置对光反应器进行加热。所述反应器结构较为紧凑，接受光面积大，具有较高的反应效率。

但是上述专利所述的光反应器，反应模式单一，只适用于特定反应温度的反应，且空气加热的效率较低。而且由于灯源位置的原因，反应器受光并不充分，有部分位置接收不到光辐射。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型多通量连续光反应器，它光源可调节、反应温度可控，且具有接受光照时间长、反应充分、反应效率高等特点。

本实用新型的另一目的在于提供一种新型多通量连续光反应系统，它光源可调节、反应温度可控，且具有接受光照时间长、反应充分、反应效率高、方便灵活可根据需要组合等特点。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种新型多通量连续光反应器，其包括底座、设置在底座上的光反应器柱体、设置在底座上且套设在光反应器柱体外侧的外浴夹套、套设在光反应器柱体外侧且在外浴夹套内部的蛇形反应盘管；蛇形反应盘管的两端设置分别设置有蛇形反应盘管入口和蛇形反应盘管出口，外浴夹套的两端分别设置有外浴夹套入口和外浴夹套出口，外浴夹套与反应器柱体之间填充有外浴液；

光反应器柱体包括壳体、设置在壳体两端且对称设置的光源灯座、连接两个光源灯座中心的连杆，两个光源灯座上相对的位置开设有多对光源插槽，光源插槽内设置有卡接灯源的安装座。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述安装座伸入到光反应器柱体内且开设有允许灯头通过的安装槽，安装槽沿光反应器柱体的轴向方向延伸。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述灯源为紫外线灯管、汞灯、氙灯或可见光LED灯中的一种或几种。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述新型多通量连续光反应器还包括与控制终端连接的监测装置，监测装置贯穿外浴夹套且浸入在外浴液中。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述光反应器柱体和蛇形反应盘管的材质为玻璃、石英或透明硬质塑料中的一种。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述光反应器柱体的外径为50~300mm，长度为20~500mm；光反应器柱体的壳体的厚度d≥2.5mm。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述蛇形反应盘管管壁的厚度d≤3mm，内径为3mm~8mm。

一种新型多通量连续光反应系统，其包括进料系统多个串联或者并联的新型多通量连续光反应器、原料储存容器、进料系统、产物储罐、控制终端和外浴循环系统；原料储存容器、进料系统、新型多通量连续光反应器与产物储罐依次连接，控制终端的输出端与进料系统连接；外浴循环系统和外浴夹套连接，外浴液在外浴循环系统和外浴夹套中循环流动，反应物料经进料系统进入新型多通量连续光反应器的蛇形反应盘管，在灯源的照射下进行连续反应。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述进料系统包括进料泵和与进料泵连接的控制装置。

与现有技术相比，本实用新型新型多通量连续光反应器及其系统的有益效果是：上述新型多通量连续光反应器及其系统的光源种类和数目均可调节、采用外浴液代替传统空气进行加热扩大家人温度范围，综合上述两个方面进而实现反应温度可控。并且，上述新型多通量连续光反应器及其系统因光源的位置在光反应器柱体中心具有接受光照时间长、受光均匀充分，反应液连续流动，可有效防止局部过热，传质传热效率高，有利于反应充分进行，提高反应收率的特点；在使用过程中可以根据需要串联或者并联多个不同体积的新型多通量连续光反应器方便灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1的新型多通量连续光反应器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的光反应器柱体的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的光源灯座的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2新型多通量连续光反应系统的结构示意图。

图标：1-外浴夹套；2-蛇形反应盘管出口；3-外浴夹套入口；4-外浴夹套出口；5-蛇形反应盘管入口；6-底座；7-监测装置；8-光反应器柱体；9-蛇形反应盘管；10-壳体；11-光源灯座；12-连杆；13-光源插槽；14-安装座；15-安装槽；16-新型多通量连续光反应器；221-控制终端；231-进料泵；241-原料储存容器；251-控制装置；261-外浴循环系统；271-产物储罐。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种新型多通量连续光反器16，其包括底座6、光反应器柱体8、外浴夹套1、蛇形反应盘管9、监测装置7。光反应器柱体8设置在底座6上。外浴夹套1设置在底座6上且套设在光反应器柱体8外侧。套设在光反应器柱体8外侧且在外浴夹套1内部的蛇形反应盘管9。新型多通量连续光反器16在使用过程中可以采用坐式或者卧式。

请参照图2和图3，光反应器柱体8包括壳体10、光源灯座11和连杆12。光源灯座11设置在壳体10两端且对称设置。连杆12连接两个光源灯座11中心。两个光源灯座11上相对的位置开设有多对光源插槽13。光源插槽13内设置有卡接灯源的安装座14。安装座14伸入到光反应器柱体8内且开设有允许灯头通过的安装槽15，安装槽15沿光反应器柱体8的轴向方向延伸。灯源的灯头通过安装槽15卡入安装座14。在使用过程中，灯源可以为紫外线灯管、汞灯、氙灯或可见光LED灯中的一种或几种，根据光反应的类型和温度要求，实际过程中根据需要选择光源的种类和个数。使得上述新型多通量连续光反器16的适应性更强，能够适应不同的反应温度。同时将灯源设置在光反应器柱体8的内部，使得反应器受光充分，各部分都能接触到光辐射。在本实施例中光反应器柱体8的材质为玻璃、石英或透明硬质塑料中的一种，上述材质能够实现更好的透光效果。在本实施例中，光反应器柱体8的外径为50~300mm，长度为20~500mm；其壳体10的厚度d≥2.5mm。上述大小的光反应器柱体8能够保证反应进行的时间以及最终效果。壳体10能够有效的保证光反应器柱体8的寿命，同时保证反应需要的透光度。在其他实施例中，光反应器柱体8的规格也可以是其他的大小，也能够实现光反应，也在本实施例的保护范围中。

蛇形反应盘管9的两端设置分别设置有蛇形反应盘管入口5和蛇形反应盘管出口2。在本实施例中，蛇形反应盘管9管壁的厚度d≤3mm，上述厚度能够使得反应物料更好的接受光源的光照。蛇形反应盘管9的内径为3mm~8mm，内径为6mm时候性能较为优异。蛇形反应盘管出口2还可以设有气液分离器，保证在有气体参与反应时，蛇形反应盘管9内的气体和/或液体物料均匀通过。

外浴夹套1的两端分别设置有外浴夹套入口3和外浴夹套出口4。外浴夹套1与反应器柱体之间填充有外浴液。在传统的光反应中，反应采用的空气加热，在本实施例中采用外浴液不仅提高了加热效率，更加拓宽了加热温度。蛇形反应盘管9的材质为玻璃、石英或透明硬质塑料中的一种，上述材质能够实现更好的透光效果。外浴夹套入口3和外浴夹套出口4选用宝塔头造型，进一步优选为采用法兰结构，使通过的反应液或外浴液尽量减少或避免出现渗漏现象。外浴夹套1内通入冷/热媒作为外浴液，根据实际反应需要控制外浴夹套1内外浴液的温度和流量保证新型多通量连续光反应器16的温度；上述的外浴液为传递热量的媒介物质，优选液体，如水、盐水等，也可为气体，如蒸汽和压缩空气，根据实际需求调节媒介物质的温度达到保持新型多通量连续光反应器16内设定温度的效果。

监测装置7贯穿外浴夹套1且浸入在外浴液中，可以用来检测外浴液的温度、压力和流量中的一种或几种。在本实施例中，监测装置7设置有1个，在其他实施例中，也可以不设置监测装置7，也可以设置多个监测装置7，也能实现本实施例根据光反应的实际情况选择光源的种类和数量的效果，也在本实施例的保护范围中。

实施例2

请参照图4，本实施例提供一种新型多通量连续光反应系统，包括原料储存容器241、进料系统、多个串联的新型多通量连续光反应器16、产物储罐271、控制终端221和外浴循环系统261。原料储存容器241、进料系统、新型多通量连续光反应器16、产物储罐271依次连接。控制终端221的输入端同时与新型多通量连续光反应器16的监测装置7连接，输出端与进料系统连接。外浴循环系统261和外浴夹套1连接。外浴液在外浴循环系统261和外浴夹套1形成的闭合回路中循环流动，反应物料经进料系统进入新型多通量连续光反应器16的蛇形反应盘管9，并在灯源的照射下进行连续反应。

在本实施例中新型多通量连续光反应器16为8个，且串联在一起。多个新型多通量连续光反应器16采用多级串联时，可以满足分段温度、分段反应或不同停留时间处理的需求。在本实施例中，8个光反应器进行了串联，在其他实施例中也可采用多级并联，以满足大处理量和不同反应体系同时进行的需求；也可以采用其他数量的多个新型多通量连续光反应器16或者1个，也能实现本实施例根据反应不同更换光源种类和数量的技术效果，也在本实施例的保护范围中。

原料储存容器241包括进液口和出液口，并设有夹套以便于保温。上述原料储存容器241自带搅拌系统，以保证反应进料的均一稳定。原料储存容器241的出口管插底。夹套的入口管设在夹套底部，出口管设在夹套顶部。

进料系统包括进料泵231和控制装置251，控制装置251的输入端与控制终端221连接，输出端与进料泵231连接。

新型多通量连续光反应系统的工作原理：进料系统控制进料泵231预先调配好并储存在原料储存容器241中的反应混合液泵入光反应器柱体8，反应混合液经过进料泵231、光反应器柱体8的蛇形反应盘管入口5进入蛇形反应盘管9，在蛇形反应盘管9中在光源的照射下进行光反应，反应结束后得到的产物经蛇形反应盘管出口2流出，并流入产物储罐271进行储存。根据实验需要，本实用新型的新型多通量连续光反应器16可以在不同反应温度下工作。外浴夹套1设有外浴夹套入口3和外浴夹套出口4，可根据反应的具体需要与外浴循环系统261相连，达到高温、常温或低温反应所需的反应温度。对大部分常规反应，使用自来水作为外浴液即可。多通量连续光反应器可以根据光反应的具体需要，采用单个新型多通量连续光反器16、多个新型多通量连续光反器16串联或并联的形式。同时，新型多通量连续光反器16在使用过程中可以采用坐式或者卧式。

综上所述，本实用新型提供一种新型多通量连续光反应器及系统，上述新型多通量连续光反应器及其系统的光源种类和数目均可调节、采用外浴液代替传统空气进行加热扩大家人温度范围，综合上述两个方面进而实现反应温度可控。并且，上述新型多通量连续光反应器及其系统因光源的位置在光反应器柱体中心具有接受光照时间长、受光均匀充分，反应液连续流动，可有效防止局部过热，传质传热效率高，有利于反应充分进行，提高反应收率的特点；在使用过程中可以根据需要串联或者并联多个不同体积的新型多通量连续光反应器方便灵活。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型多通量连续光反应器，其特征在于，其包括底座、设置在所述底座上的光反应器柱体、设置在所述底座上且套设在所述光反应器柱体外侧的外浴夹套、套设在所述光反应器柱体外侧且在所述外浴夹套内部的蛇形反应盘管；所述蛇形反应盘管的两端设置分别设置有蛇形反应盘管入口和蛇形反应盘管出口，所述外浴夹套的两端分别设置有外浴夹套入口和外浴夹套出口，所述外浴夹套与所述反应器柱体之间填充有外浴液；

所述光反应器柱体包括壳体、设置在所述壳体两端且对称设置的光源灯座、连接两个光源灯座中心的连杆，所述两个光源灯座上相对的位置开设有多对光源插槽，所述光源插槽内设置有卡接灯源的安装座。

2.根据权利要求1所述的一种新型多通量连续光反应器，其特征在于，所述安装座伸入到所述光反应器柱体内且开设有允许灯头通过的安装槽，所述安装槽沿所述光反应器柱体的轴向方向延伸。

3.根据权利要求2所述的一种新型多通量连续光反应器，其特征在于，所述灯源为紫外线灯管、汞灯、氙灯或可见光LED灯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种新型多通量连续光反应器，其特征在于，所述新型多通量连续光反应器还包括与控制终端连接的监测装置，所述监测装置贯穿所述外浴夹套且浸入在外浴液中。

5.根据权利要求1所述的一种新型多通量连续光反应器，其特征在于，所述光反应器柱体和所述蛇形反应盘管的材质为玻璃、石英或透明硬质塑料中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种新型多通量连续光反应器，其特征在于，所述光反应器柱体的外径为50~300mm，长度为20~500mm；所述光反应器柱体的所述壳体的厚度d≥2.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种新型多通量连续光反应器，其特征在于，所述蛇形反应盘管管壁的厚度d≤3mm，内径为3mm~8mm。

8.一种新型多通量连续光反应系统，其特征在于，其包括进料系统多个串联或者并联的如权利要求1-7任一项所述的一种新型多通量连续光反应器、原料储存容器、进料系统、产物储罐、控制终端和外浴循环系统；所述原料储存容器、所述进料系统、所述新型多通量连续光反应器与所述产物储罐依次连接，所述控制终端的输出端与所述进料系统连接；所述外浴循环系统和所述外浴夹套连接，所述外浴液在所述外浴循环系统和所述外浴夹套中循环流动，反应物料经所述进料系统进入所述新型多通量连续光反应器的所述蛇形反应盘管，在所述灯源的照射下进行连续反应。

9.根据权利要求8所述的一种新型多通量连续光反应系统，其特征在于，所述进料系统包括进料泵和与所述进料泵连接的控制装置。

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