CN210570205U - 一种精确控制热反应温度的反应器系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种精确控制热反应温度的反应器系统，包括反应器(R101)，所述反应器(R101)为物料反应的容器，其外周设置有反应器夹套，反应器夹套连接有蒸汽或热水管路、冷水管路，上述两个管路与反应器夹套通路上设置有循环泵，循环泵用于将反应器夹套中的热水抽取出来进行混合循环以消除反应器中的反应热点，同时用于冷水与热水混合后再进入反应器夹套中，以消除进入反应器夹套中的热载体温度突变对设备的损害。本实用新型装置可以快速、精确地控制反应所需的温度。

Description

一种精确控制热反应温度的反应器系统

技术领域

本实用新型总体地涉及反应热研究技术领域，具体地设计一种精确控制热反应温度的反应器系统和工艺。

背景技术

在工业中，温度是最为普遍和重要的操作参数之一，温度控制在化工生产、金属冶炼及其他领域中，具有十分普遍的应用。尤其在放热化学反应中，反应的进行需要适宜的温度，比如工业上一般采用蒸汽加热，但是反应发生放出热量，容易导致反应物料温升过大超过反应温度的范围，此时需要通入冷却水进行降温，温度骤冷骤降对设备材质有害，而且温度偏差过大，不利于反应的平稳控制。因此，工业上放热反应的反应器温度控制一直是操作难点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于现有技术中物料反应过程温度精确、平稳控制的难题，提出一种精确控制热反应温度的反应器系统，该系统提供多个连通反应器外周夹套的管路和循环部件，根据反应进程切换向反应器夹套内通入温度不同的热介质，且通过控制冷介质的流量来及时、精确吸收反应放出的热量以维持反应温度不过高，并通过循环部件对进入反应器夹套内的热介质进行循环以使反应器内部各处温度更均衡。

本实用新型的技术方案是，一种精确控制热反应温度的反应器系统，它包括反应器，所述反应器为物料反应的容器，其外周设置有反应器夹套，反应器夹套连接多条管路，所述多条管路用于随反应进程向反应器夹套内变换通入不同的相态或温度的热介质，以精确控制反应温度。

大多数反应在不同的阶段需要不同的适宜温度，比如在反应开始阶段，需要一个将物料加热至引发反应的温度，这时可以通过高温热载体短时快速提供热量来实现；然后进入反应维持阶段，为保持反应在恒定温度下进行，通过管路输送跟反应所需温度相同的热载体流，以提供均匀、稳定的热量维持；对于放热或吸热反应，随着反应的进行，还有反应物料温度突然升高或降低的过程，对于放热反应需要一个比反应器内部温度更低的热载体来吸收反应放出的多余热量，使反应温度始终保持均衡；对于吸热反应，需要比反应器内部温度更高的热载体来释放热量给反应器内部物料。因此，本实用新型提供了一个反应器外周夹套连接有多条管路的反应器，多条管路用于向反应器夹套内输送温度不同的热载体，在同一反应进程，可以输送一种热载体，也可以混合输送多种温度不同的热载体使其在反应器内混合满足反应所需温度并根据反应所需温度调整不同热载体的流量。向反应器夹套内通入的不同相态的热载体是指同种热载体的不同相态，比如热蒸汽、热水、冰水混合物，通过温度显著不同的热载体流及热载体流的混合以快速升高反应器内物料温度、快速降低反应器物料至所需的反应温度，因此，不同相态和不同温度热载体均是根据反应的类型、反应过程温度变化特点进行选择然后经多条管路中的一条或两条送入反应器夹套内的。热载体常用的主要包括水、油，因为油蒸汽在管路中存在安全隐患，一般会采用温度显著不同的导热油(高温，可以300℃左右)、热油(温度低于导热油)和冷油(常温油或低于常温的油)作为多条管路中的热载体。

进一步的，上述管路包括第一管路、第二管路和第三管路，其中第一管路用于向反应器夹套内送入温度最高的热介质，以使反应器内的物料温度以最短的时间达到物料开始反应所需的温度；所述第二管路用于向反应器夹套内送入温度低于的第一管路热介质温度的热介质，用于维持反应所需的温度；所述第三管路用于向反应器夹套内送入温度更低的热介质，以吸收放热反应中物料释放的热量，防止反应温度过高；所述第一管路与第二管路为各自独立分别连接反应器夹套的管路，或者第一管路与第二管路集成为一条管路，在反应进程的不同时间段切换向所述管路中送入不同相态或温度的同种介质。

将第一管路与第二管路集成为一条管路的设计是针对大多数放热反应而设计，对于大多数放热反应而言，在反应前期需要将第一高温的热载体通过该集成管路送入反应器夹套，使反应器内的物料温度迅速升温至引发反应，然后后续反应中不再需要送入如此高温的热载体，将该集成管路改通入第二高温的热载体，以维持反应的持续、稳定进行，随着反应放热，反应器内温度会升高，为防止温度过高，通过第三管路送入较低温度的热载体，与之前的第二高温热载体混合，降低反应器内物料至适宜的温度。

更进一步的，上述第一管路和第二管路为集成的蒸汽或热水管路、所述第三管路为冷水管路，所述反应器系统还包括第二阀门、第四阀门、反应温度测量计、温度控制器、回水管路、冷凝液管路、溢流阀；所述第二阀门设置在蒸汽或热水管路与所述反应器夹套第一入口之间，控制来自蒸汽源或热水源的蒸汽或热水经蒸汽或热水管路从所述反应器夹套的第一入口进入反应器夹套内；所述冷水管路经第四阀门与反应器夹套的第二入口连接，第四阀门用于控制来自冷水源的冷水经冷水管路从反应器夹套的第二入口进入反应器夹套内；所述反应温度测量计用于测量反应器内的温度；所述温度控制器分别连接反应温度测量计和第四阀门，以根据反应温度测量计测得的反应器内的温度，控制第四阀门开启、流量及关闭，实现通过冷水进量调节反应器内的反应温度；所述冷凝液管路连接反应器夹套的第一出口，冷凝液管路上设置有第六阀门；所述回水管路连接反应器夹套的第二出口；溢流阀设置在回水管路上，用于防止反应器夹套内进水或进蒸汽水时憋压、水溢流。

上述精确控制反应温度的反应器系统适合于反应温度不大于100℃的放热反应。反应器夹套内经蒸汽或热水管路通入蒸汽，其作用是使反应物料快速升温；到达最低反应温度后，反应物开始进行反应，反应放热，蒸汽或热水管路中的热载体由一定温度的热水置换蒸汽，直至热水充满反应器夹套，其作用一是热水与蒸汽的温度梯度较小，不会对设备材质造成严重损伤，二是热水温度与反应温度接近，不会使反应温度骤降，反应能够稳定进行；反应放热较多时，反应器夹套内的热水循环控制不住反应温度，此时需要通入冷却水，反应器顶部的反应温度测量计将测得的温度信号传至温度控制器，所述温度控制器控制第四阀门的冷却水上阀门开关及开关量，使适量的冷却水进入反应器夹套内与热水混合，迅速将温度降至需要的反应温度。

还进一步的，本实用新型的精确控制反应温度的反应器系统还包括水循环泵、第三阀门和第五阀门；所述水循环泵设置在第四阀门与反应器夹套的第二进口之间，用于冷水管路中的冷水先经水循环泵循环后再进入反应器夹套内，第五阀门设置在水循环泵与反应器夹套的第二进口之间，用于控制从水循环泵进入反应器夹套内的混合水；所述第二阀门至反应器夹套之间的管路与水循环泵经第三阀门连通，用于将经过第二阀门的热水分两路送入反应器夹套内；其中一路经第二阀门与反应器夹套入口之间的管路直接送入，另一路经水循环泵送入；并用于将反应器夹套内的热水抽取至水循环泵内循环后再次送入反应器夹套内，以使反应器夹套内各处热水温度均匀。

设置水循环泵的目的一是使冷水在进入反应器夹套之前在水循环泵与热水混合均匀后再进入反应器加热内，以避免冷水直接进入反应器夹套，导致加热套内不同位置的水温度不均一；二是将反应器加热套内的热水抽取进入水循环泵内进行循环，同样是避免因为反应器内反应热点的出现导致反应器夹套内各处的水温度不均一，总之，水循环泵的作用是使冷热水在此循环混合形成温度均一的混合液后再进入反应器夹套内，同时将反应夹套内的水抽泣出来进行循环使温度均一后再进入反应器夹套，这样，反应器夹套内的水温始终均匀，以保证反应温度均一，可以防止反应热点的出现保护反应器设备。

还进一步的，上述溢流阀设置在高于反应器顶部5米左右例如4到6米的回水管路上。

溢流阀在开始输送热水后始终开启直至反应结束，其目的是用于向反应器夹套送入热水或冷水时，保持反应器夹套内的气流或水流通路畅通，以防憋压；同时用于观察反应器夹套内的水位高度，防止溢流。

还进一步的，上述水循环泵为热水型管道循环泵或热水型离心泵。

还进一步的，还包括回水测温计、热水测温计、冷水测温计，冷凝液测温计，所述回水测温计设置在回水管路上，以测量从反应器夹套内循环出的回水的温度；所述热水测温计设置在蒸汽或热水管路上，以测量热水源提供的热水的温度，所述冷水测温计设置在冷水管路上，用于测量送入水循环泵的冷水的温度；所述冷凝液测温计设置在冷凝液管路上，用于测量蒸汽冷凝后的排出时的温度。

上述测温计结合阀门处流量用于统计反应过程的热量。

还进一步的，上述溢流阀、第二阀门、第三阀门、第五阀门和第六阀门均为连通阀门；所述第四阀门为调节控制阀门。

溢流阀、第二阀门、第三阀门、第五阀门和第六阀门均可以只有开、关两种状态；第四阀门为调节控制阀门，可以在温度控制器的控制下调节第四阀门的开合度处于0-100％之间的任一一值。

上述精确控制反应温度的反应器系统通过由蒸汽、热水和冷却水联合控制放热反应温度的方法，包括以下步骤：

S1、反应前，快速升温，达到反应最低温度：

将反应物料加入到反应器中，打开第二阀门和第六阀门，向反应器夹套内通入蒸汽，使反应物料快速升温至反应所需最低温度，然后关闭第六阀门，切断蒸汽；

S2、反应过程中，维持适宜的反应温度：

S21、反应放热，反应器内原料温度升高，采用热水循环实现反应温度的平稳：保持溢流阀和第二阀门处于连通状态，将蒸汽管线改通热水，打开第三阀门，连通热水至水循环泵入口，热水分成两路，一路经过第二阀门进入反应器夹套内，一路通过第五阀门进入水循环泵入口；

S22、当回水管路上的溢流阀上观察到有水溢出，关闭第二阀门，切断热水源，打开第五阀门，开启水循环泵，使反应器夹套内热水进行循环，使反应温度在适宜的温度范围内；

S23、保持溢流阀处于连通状态，当反应放热量较大，导致反应温度测量计测量到的反应温度超过最高适宜温度时，反应温度测量计将测得的温度信号传至温度控制器，控制第四阀门打开至合适的开合度，冷却水进入循环泵，与其中的热水进行混合后进入反应器夹套，当反应温度测量计测得温度低于最低反应温度时，第四阀门关闭，从而实现平稳控制反应温度。

作为水作为热载体的替代，本实用新型还提供了一种以油作为热载体的精确控制热反应温度的反应器系统，即第一管路和第二管路为集成的导热油或中温油管路、所述第三管路为冷油管路，所述反应器系统还包括油循环泵、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、反应温度测量计、温度控制器、回油管路、溢流阀、回油测温计、热油测温计；所述第二阀门设置在导热油或中温油管路与所述反应器夹套之间，控制导热油源或中温油源的导热油或中温油经导热油或中温油管路经反应器夹套第一入口进入反应器夹套内；所述冷油管路、第四阀门、循环泵、第五阀门和反应器夹套依次连接，第四阀门用于控制冷油源的冷油经冷油管路进入循环泵，所述第五阀门用于控制循环泵内的油经反应器夹套的第二入口进入反应器夹套内；所述第二阀门至反应器夹套之间的管路与循环泵经第三阀门连通，用于将经过第二阀门的中温油分两路送入反应器夹套内：其中一路经第二阀门与反应器夹套入口之间的管路直接送入，另一路经循环泵送入；并用于将反应器夹套内的中温油抽取至循环泵内循环后再次送入反应器夹套内，以使反应器夹套内各处热油温度均匀；所述反应温度测量计用于测量反应器内的温度；所述温度控制器分别连接反应温度测量计和第四阀门，以根据反应温度测量计测得温度，控制第四阀门开启、流量及关闭，实现通过冷油进量调节反应器内的反应温度；所述回油管路连接反应器夹套的第二出口；溢流阀设置在回油管路上，用于防止反应器夹套内进油时憋压、溢流；所述溢流阀设置在高于反应器顶部5米左右例如4到6米的回水管路上；所述回油测温计设置在回油管路上，以测量从反应器夹套内循环出的回油的温度；所述热油测温计设置在导热油或中温油管路上，以测量导热油源或热油源提供的热油的温度；所述溢流阀、第二阀门、第三阀门和第五阀门均为连通阀门；所述第四阀门为调节控制阀门。

根据本实用新型另一方面，提供了一种由蒸汽、热水和冷却水联合控制反应温度的工艺，其特征在于，随着反应进程不同，在反应器外周夹套内切换通入蒸汽、热水和/或冷水，以将反应器内的物料温度迅速升至反应温度并始终控制在反应所需的范围内。

进一步地，由蒸汽、热水和冷却水联合控制反应温度的工艺通过精确控制热反应温度的反应器系统来实现，所述精确控制热反应温度的反应器系统包括反应器(R101)、蒸汽或热水管路、冷水管路、水循环泵(P101)、溢流阀(V1)、第二阀门(V2)、第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第五阀门 (V5)、第六阀门(V6)、反应温度测量计(T3)、温度控制器(TC01)、回水管路、冷凝液管路、回水测温计(T1)、热水测温计(T2)、冷水测温计 (T4)和冷凝液测温计(T5)；所述反应器(R101)为物料反应的容器，其外周设置有反应器夹套，用于装载热介质；所述蒸汽或热水管路用于向反应器夹套内输送蒸汽或热水，所述冷水管路用于向反应器夹套内输送冷水；所述第二阀门(V2)设置在蒸汽或热水管路与所述反应器(R101)夹套第一入口之间，控制来自蒸汽源或热水源的蒸汽或热水经蒸汽或热水管路从所述反应器(R101)夹套的第一入口进入反应器(R101)夹套内；所述冷水管路、第四阀门(V4)、水循环泵(P101)、第五阀门(V5)、反应器(R101) 夹套的第二入口依次连接，是来自冷水源的冷水经第四阀门(V4)进入水循环泵((P101)循环后再经第五阀门(V5)从反应器(R101)夹套的第二入口进入反应器(R101)夹套内；第二阀门(V2)至反应器(R101)夹套之间的管路与水循环泵(P101)经第三阀门(V3)连通，用于将经过第二阀门(V2)的热水分两路送入反应器(R101)夹套内；其中一路经第二阀门(V2)与反应器(R101)夹套入口之间的管路直接送入，另一路经水循环泵(P101)送入；并用于将反应器(R101)夹套内的热水抽取至水循环泵(P101)内与冷水管路送入的冷水混合循环后再次送入反应器(R101) 夹套内，以使反应器(R101)夹套内各处热水温度均匀、使反应器 (R101)避免受到温度明显不同的冷热水冲击以减少设备损害；所述反应温度测量计(T3)用于测量反应器(R101)内的温度；所述温度控制器 (TC01)分别连接反应温度测量计(T3)和第四阀门(V4)，以根据反应温度测量计(T3)测得的反应器(R101)内的温度，控制第四阀门(V4)开启、流量及关闭，实现通过冷水进量调节反应器(R101)内的反应温度；所述冷凝液管路连接反应器(R101)夹套的第一出口，冷凝液管路上设置有第六阀门(V6)；所述回水管路连接反应器(R101)夹套的第二出口；溢流阀 (V1)设置在回水管路上，用于防止反应器(R101)夹套内进水时憋压或水溢流；所述回水测温计(T1)设置在回水管路上，以测量从反应器 (R101)夹套内循环出的回水的温度；所述热水测温计(T2)设置在蒸汽或热水管路上，以测量热水源提供的热水的温度，所述冷水测温计(T4)设置在冷水管路上，用于测量送入水循环泵(P101)的冷水的温度；所述冷凝液测温计(T5)设置在冷凝液管路上，用于测量蒸汽冷凝后的排出时的温度。

进一步地，由蒸汽、热水和冷却水联合控制反应温度的工艺包括以下步骤：S1、反应前，快速升温，达到反应最低温度：将反应物料加入到反应器(R101)中，打开第二阀门(V2)和第六阀门(V6)，蒸汽或热水管路连通蒸汽源经反应器夹套的第一入口向反应器夹套内通入蒸汽，使反应物料快速升温至反应所需最低温度，然后关闭第六阀门(V6)，切断蒸汽源向蒸汽或热水管路的蒸汽供应；S2、反应过程中，维持适宜的反应温度：S21、使溢流阀(V1)和第二阀门(V2)处于连通状态，将蒸汽或热水管路改为连通热水源，打开第三阀门(V3)，使热水经反应器夹套的第一入口直接进入反应器夹套内的同时，经第三阀门(V3)进入水循环泵(P101)中； S22、当回水管路上的溢流阀(V1)上观察到有水溢出，关闭第二阀门(V2)，切断热水源向蒸汽或热水管路的供应，打开第五阀门(V5)，开启水循环泵(P101)，使反应器夹套内热水进入循环泵(P101)进行循环，以使反应器中各处反应温度均匀，避免反应热点出现；S23、保持溢流阀 (V1)处于连通状态，当反应过程放热量较大，导致反应温度测量计 (T3)测量到的反应温度超过最高适宜温度时，反应温度测量计(T3)将测得的温度信号传至温度控制器(TC01)，温度控制器(TC01)控制第四阀门(V4)打开至合适的开合度，冷水进入循环泵(P101)，与循环泵 (P101)的热水进行混合后经反应器夹套的第二入口进入反应器夹套，当反应温度测量计(T3)测得温度低于最低反应温度时，第四阀门(V4)关闭，实现反应过程中平稳控制反应温度。

进一步地，由蒸汽、热水和冷却水联合控制反应温度的工艺，其特征在于，所述步骤S1中的最低温度和步骤S2中的适宜温度均为不高于100℃。

进一步地，由蒸汽、热水和冷却水联合控制反应温度的工艺，其特征在于，所述步骤S2中经蒸汽或热水管路送入反应器夹套中的热水的温度比反应步骤S1中最低温度不高于10℃。

进一步地，由蒸汽、热水和冷却水联合控制反应温度的工艺，其特征在于，还包括以下步骤：通过回水测温计(T1)测量回水管路中从反应器 (R101)夹套内循环出的回水的温度；通过热水测温计(T2)测量蒸汽或热水管路上热水源提供的热水的温度；通过冷水测温计(T4)测量冷水管路中送入水循环泵(P101)的冷水的温度；通过冷凝液测温计(T5)测量冷凝液管路上蒸汽冷凝后的排出时的温度，并结合对应阀门的流量进行反应过程中的热量统计。

进一步地，由蒸汽、热水和冷却水联合控制反应温度的工艺，其特征在于，所述步骤S1中蒸汽或热水管路中通入的蒸汽为低压蒸汽，其压力为 0.3MPa。

可以看出，本实用新型的相比于现有技术的先进性在于：

1)本实用新型的反应器系统能根据具体反应所需的温度实时切换进入反应器夹套内的热载体，使反应器内物料迅速、准确到达所需温度，不会出现温度过高、过低等无法控制的情况；

2)本实用新型的反应器系统能通过将反应器夹套内的热水实时抽取出来进行循环、将冷水在送入反应器夹套前与热水进行循环混合，以保证反应器内各处温度均匀，将反应热点及时排解，同时消除了温度突变对设备的伤害。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型实施例的详细描述中，本实用新型的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的由蒸汽、冷却水和热水联合精确控制热反应温度的反应器系统的结构示意图；

其中：R101-反应器，P101-水循环泵，T1-回水温度测量计，T2-热水测温计，T3-反应温度测量计，T4-冷水测温计，T5-冷凝液测温计，V1-溢流阀，V2-第二阀门，V3-第三阀门，V4-第四阀门，V5-第五阀门，V6-第六阀门，TC01-温度控制器。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

一种精确控制放热反应温度的反应器系统，其结构如图1所示，它包括反应器R101、蒸汽或热水管路、冷水管路，溢流阀V1，第二阀门V2，第三阀门V3，第四阀门V4，第五阀门V5，水循环泵P101、反应温度测量计 T3，温度控制器TC01，回水管路，冷凝液管路，冷水测温计T4，冷凝液测温计T5；所述反应器R101为物料反应的容器，其外周设置有反应器夹套；所述第二阀门V2设置在蒸汽或热水管路与所述反应器R101夹套第一入口之间，控制来自蒸汽源或热水源的蒸汽或热水经蒸汽或热水管路从所述反应器R101夹套的第一入口进入反应器R101夹套内；所述冷水管路、第四阀门V4、水循环泵P101、第五阀门V5、反应器R101夹套的第二进口依次连接，使冷水管路中经第四阀门V4控制的流量的冷水先进入水循环泵P101循环后再进入反应器R101夹套内，第五阀门V5设置在水循环泵P101与反应器R101夹套的第二进口之间，用于控制从水循环泵P101进入反应器 R101夹套内的混合水；第二阀门V2至反应器R101夹套之间的管路与水循环泵P101经第三阀门V3连通，用于将经过第二阀门V2的热水分两路送入反应器R101夹套内；其中一路经第二阀门V2与反应器R101夹套入口之间的管路直接送入，另一路经水循环泵P101送入；并用于将反应器R101夹套内的热水抽取至水循环泵P101内循环后再次送入反应器R101夹套内，以使反应器R101夹套内各处热水温度均匀；所述反应温度测量计T3用于测量反应器R101内的温度；所述温度控制器TC01分别连接反应温度测量计T3和第四阀门V4，以根据反应温度测量计T3测得的反应器R101内的温度，控制第四阀门V4开启、开合度及关闭，实现通过冷水进量调节反应器R101内的反应温度；所述冷凝液管路连接反应器R101夹套的第一出口，冷凝液管路上设置有第六阀门V6；所述回水管路连接反应器R101夹套的第二出口；溢流阀V1设置在回水管路上，用于防止反应器R101夹套内进水或进蒸汽水时憋压、水溢流。

优选的，上述溢流阀V1设置在高于反应器R101顶部5米左右例如4 到6米的回水管路上；水循环泵P101为热水型管道循环泵或热水型离心泵；溢流阀V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第五阀门V5和第六阀门V6 均为连通阀门；所述第四阀门V4为调节控制阀门。

本实施例还优选包括回水测温计T1和热水测温计T2，回水测温计T1 设置在回水管路上，以测量从反应器R101夹套内循环出的回水的温度；所述热水测温计T2设置在蒸汽或热水管路上，以测量热水源提供的热水的温度。所述冷水测温计T4设置在冷水管路上，用于测量送入水循环泵的冷水的温度；所述冷凝液测温计T5设置在冷凝液管路上，用于测量蒸汽冷凝后的排出时的温度。上述温度测量结合阀门流量用于反应过程中的热量统计和计算。

实施例2

一种蒸汽、冷却水和热水联合控制硝基甲烷合成中反应温度的方法，它利用实施例1中的装置，包括以下步骤：将碳酸钠、亚硝酸钠按反应配比加热到反应器R101中，开始搅拌，通过蒸汽或热水管路向反应器R101夹套内连续通入0.3MPa低压蒸汽，将反应器R101内原料快速加热到90℃，开始向反应器R101中滴加硫酸二甲酯，反应放热，切断蒸汽进口，用90℃热水置换蒸汽或热水管路中的蒸汽，打通夹套循环流程，开启循环泵P101，使热水循环。当反应放热导致反应温度升高超过95℃时，冷水管路中接通 25℃冷却水，通过反应器R101上的反应温度测量元件T3获得的温度，以及与该反应温度测量元件T3相连的温度控制器TC01来控制冷水管路上V4 阀门的开合度来控制冷却水进量；当反应温度测量元件T3测得的反应温度低于89℃时，温度控制器TC01控制冷水进口阀第四阀门V4关闭，基本可以保证反应温度在90-95℃之间℃，实现硝基甲烷合成反应的温度平稳控制。

实施例3

一种蒸汽、冷却水和热水联合控制盐酸羟胺合成反应的温度的方法，它利用实施例1中的装置，具体操作步骤如下：将硝基甲烷、36.5％盐酸按反应配比加热到反应器R101中，开始机械搅拌，通过蒸汽或热水管路向反应器R101夹套内连续通入0.3MPa低压蒸汽，将反应器R101内原料快速加热到50℃。反应放热量大，切断蒸汽进口，用50℃热水置换蒸汽或热水管路中的蒸汽，打通夹套循环流程，开启循环泵P101，使热水循环。反应放热导致反应温度升高，当反应温度高于55℃时，冷水管路中接通25℃冷却水并经循环泵P101与热水循环后进入反应器夹套，由于夹套内水循环和冷水补充，保证了反应器内温度均匀，基本可以保证反应温度在50-55℃，实现硝基甲烷合成反应的温度平稳控制。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，它包括反应器(R101)，所述反应器(R101)为物料反应的容器，其外周设置有反应器夹套，反应器夹套连接多条管路，所述多条管路用于随反应进程向反应器夹套内变换通入不同的相态或温度的热介质，以精确控制反应温度。

2.如权利要求1所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，所述管路包括第一管路、第二管路和第三管路，其中第一管路用于向反应器(R101)夹套内送入温度最高的热介质，以使反应器(R101)内的物料温度以最短的时间达到物料开始反应所需的温度；所述第二管路用于向反应器(R101)夹套内送入温度低于的第一管路热介质温度的热介质，用于维持反应所需的温度；所述第三管路用于向反应器(R101)夹套内送入温度更低的热介质，以吸收放热反应中物料释放的热量，防止反应温度过高；所述第一管路与第二管路为各自独立分别连接反应器(R101)夹套的管路，或者第一管路与第二管路集成为一条管路，在反应进程的不同时间段切换向所述管路中送入不同相态或温度的同种介质。

3.如权利要求2所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，所述第一管路和第二管路为集成的蒸汽或热水管路、所述第三管路为冷水管路，

所述反应器系统还包括第二阀门(V2)、第四阀门(V4)、反应温度测量计(T3)、温度控制器(TC01)、回水管路、冷凝液管路、溢流阀(V1)；

所述第二阀门(V2)设置在蒸汽或热水管路与所述反应器(R101)夹套第一入口之间，控制来自蒸汽源或热水源的蒸汽或热水经蒸汽或热水管路从所述反应器(R101)夹套的第一入口进入反应器(R101)夹套内；

所述冷水管路经第四阀门(V4)与反应器(R101)夹套的第二入口连接，第四阀门(V4)用于控制来自冷水源的冷水经冷水管路从反应器(R101)夹套的第二入口进入反应器(R101)夹套内；

所述反应温度测量计(T3)用于测量反应器(R101)内的温度；

所述温度控制器(TC01)分别连接反应温度测量计(T3)和第四阀门(V4)，以根据反应温度测量计(T3)测得的反应器(R101)内的温度，控制第四阀门(V4)开启、流量及关闭，实现通过冷水进量调节反应器(R101)内的反应温度；

所述冷凝液管路连接反应器(R101)夹套的第一出口，冷凝液管路上设置有第六阀门(V6)；所述回水管路连接反应器(R101)夹套的第二出口；溢流阀(V1)设置在回水管路上，用于防止反应器(R101)夹套内进水或进蒸汽水时憋压、水溢流。

4.如权利要求3所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，还包括水循环泵(P101)、第三阀门(V3)和第五阀门(V5)；

所述水循环泵(P101)设置在第四阀门(V4)与反应器(R101)夹套的第二进口之间，用于冷水管路中的冷水先经水循环泵(P101)循环后再进入反应器(R101)夹套内，第五阀门(V5)设置在水循环泵(P101)与反应器(R101)夹套的第二进口之间，用于控制从水循环泵(P101)进入反应器(R101)夹套内的混合水；

所述第二阀门(V2)至反应器(R101)夹套之间的管路与水循环泵(P101)经第三阀门(V3)连通，用于将经过第二阀门(V2)的热水分两路送入反应器(R101)夹套内；其中一路经第二阀门(V2)与反应器(R101)夹套入口之间的管路直接送入，另一路经水循环泵(P101)送入；并用于将反应器(R101)夹套内的热水抽取至水循环泵(P101)内循环后再次送入反应器(R101)夹套内，以使反应器(R101)夹套内各处热水温度均匀。

5.如权利要求4所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，所述溢流阀(V1)设置在高于反应器(R101)顶部4到6米的回水管路上。

6.如权利要求4所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，所述水循环泵(P101)为热水型管道循环泵或热水型离心泵。

7.如权利要求4所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，还包括回水测温计(T1)、热水测温计(T2)、冷水测温计(T4)，冷凝液测温计(T5)，所述回水测温计(T1)设置在回水管路上，以测量从反应器(R101)夹套内循环出的回水的温度；所述热水测温计(T2)设置在蒸汽或热水管路上，以测量热水源提供的热水的温度，所述冷水测温计(T4)设置在冷水管路上，用于测量送入水循环泵(P101)的冷水的温度；所述冷凝液测温计(T5)设置在冷凝液管路上，用于测量蒸汽冷凝后的排出时的温度。

8.如权利要求4所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，所述溢流阀(V1)、第二阀门(V2)、第三阀门(V3)、第五阀门(V5)和第六阀门(V6)均为连通阀门；所述第四阀门(V4)为调节控制阀门。

9.如权利要求4所述的精确控制热反应温度的反应器系统，其特征在于，所述第一管路和第二管路为集成的导热油或中温油管路、所述第三管路为冷油管路，

所述反应器系统还包括油循环泵、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、反应温度测量计、温度控制器、回油管路、溢流阀、回油测温计、热油测温计；

所述第二阀门设置在导热油或中温油管路与所述反应器夹套第一入口之间，控制来自导热油源或中温油源的导热油或中温油经导热油或中温油管路经反应器夹套第一入口进入反应器夹套内；

所述冷油管路、第四阀门、循环泵、第五阀门和反应器夹套依次连接，第四阀门用于控制冷油源的冷油经冷油管路进入循环泵，所述第五阀门用于控制循环泵内的油经反应器夹套的第二入口进入反应器夹套内；

所述第二阀门至反应器夹套之间的管路与循环泵经第三阀门连通，用于将经过第二阀门的中温油分两路送入反应器夹套内：其中一路经第二阀门与反应器夹套入口之间的管路直接送入，另一路经循环泵送入；并用于将反应器夹套内的中温油抽取至循环泵内循环后再次送入反应器夹套内，以使反应器夹套内各处热油温度均匀；

所述反应温度测量计用于测量反应器内的温度；

所述温度控制器分别连接反应温度测量计和第四阀门，以根据反应温度测量计测得温度，控制第四阀门开启、流量及关闭，实现通过冷油进量调节反应器内的反应温度；

所述回油管路连接反应器夹套的第二出口；溢流阀设置在回油管路上，用于防止反应器夹套内进油时憋压、溢流；所述溢流阀设置在高于反应器顶部4到6米的回水管路上；

所述回油测温计设置在回油管路上，以测量从反应器夹套内循环出的回油的温度；所述热油测温计设置在导热油或中温油管路上，以测量导热油源或热油源提供的热油的温度；所述溢流阀、第二阀门、第三阀门和第五阀门均为连通阀门；所述第四阀门为调节控制阀门。

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