CN211246550U - 一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，包括反应釜、PLC模块、温度调节模块和热电偶，反应釜包括釜体和搅拌器，釜体的上部设置有多个进料口而底部设置有出料口，每个进料口处分别设置有第一电动阀，出料口处设置有第二电动阀，搅拌器包括动力装置、搅拌轴和搅拌叶片；PLC模块安装在所述釜体的外侧；温度调节模块包括温度调节指令收发模块和换热管，换热管的工质入口处设置有第三电动阀；热电偶安装在所述釜体的底部，以用于测量釜体内的反应物的温度。本实用新型通过PLC模块和温度调节模块可调整反应釜内的反应物的温度，使得反应物的温度维持在最佳温度范围内，从而有效提高反应速率。

Description

一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置

技术领域

本实用新型属于金属有机框架材料反应技术领域，更具体地，涉及一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置。

背景技术

金属有机框架材料(MOFs)是由金属节点和有机配体连接而成的具有无限网络结构的骨架材料，具有大比表面积、高孔隙率的特点，最重要的是，金属有机框架材料的孔径及拓扑结构具有非常灵活的可调控性，可以针对污水中污染物的特异性吸附应用来设计制备其对应的最佳材料，因此金属有机框架材料被认为是最有推广前景和应用价值的污水处理用吸附剂。

金属有机框架材料在反应釜中的进行一锅化多段反应时涉及多个步骤，譬如包括不同量的N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和水的混合、加入溶剂和其他主要反应物等，反应物在反应时，这些反应物在反应釜内进行反应时需要有一个最佳温度范围，而且在反应时也会吸放热，从而使得反应物温度产生变化而超出了最佳温度范围，这样会影响反应速率，从而会降低生产效率。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其通过PLC模块和温度调节模块可调整反应釜内的反应物的温度，使得反应物的温度维持在最佳温度范围内，从而有效提高反应速率。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其特征在于，包括反应釜、PLC模块、温度调节模块和热电偶，其中，

所述反应釜包括釜体和搅拌器，所述釜体的上部设置有多个进料口而底部设置有出料口，每个所述进料口处分别设置有第一电动阀，所述出料口处设置有第二电动阀，所述搅拌器包括动力装置、搅拌轴和搅拌叶片，所述动力装置安装在所述釜体的顶部，并且该动力装置通过该搅拌轴连接所述搅拌叶片，以用于搅动反应物；

所述PLC模块安装在所述釜体的外侧，所述PLC模块与所述第二电动阀和每个所述第一电动阀分别连接；

所述温度调节模块包括温度调节指令收发模块和换热管，所述温度调节指令接收模块安装在所述釜体的外侧并且与所述PLC模块连接，所述换热管密封安装在所述釜体上并且伸入所述釜体内，以用于调节釜体内的反应物温度，并且所述换热管的工质入口和工质出口均外露于所述釜体，所述换热管的工质入口处设置有第三电动阀，并且所述第三电动阀与所述温度调节指令收发模块连接；

所述热电偶安装在所述釜体的底部，以用于测量釜体内的反应物的温度，并且所述热电偶一端伸入所述釜体内而另一端外露于所述釜体，所述热电偶外露于所述釜体的一端与所述PLC模块连接。

优选地，所述热电偶布置有多个。

优选地，这些热电偶周向均匀布置在所述釜体的侧壁上。

优选地，所述换热管呈U形，所述换热管的工质入口和工质出口均穿过所述釜体的上部。

优选地，所述换热管布置有多根，每根所述换热管的工质入口处均设置一所述第三电动阀，每个所述第三电动阀分别与所述温度调节指令收发模块连接。

优选地，所述PLC模块焊接或铆接在所述釜体的外侧。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本实用新型可以通过釜体上的工质入口，将制备金属有机框架材料的原料放到反应釜内进行反应，而且搅拌装置可以对反应物进行搅拌，从而加快反应速度。

2)本实用新型的PLC模块可以通过热电偶获得釜体内的反应物的温度，然后基于该温度，通过温度调节模块的换热管来调整釜体内的反应物的温度，换热管内可以通入工质来吸收反应物的热量或向反应物释放热量，从而对反应物进行降温或加热，这样可以实时调整反应物的温度，使得反应物的温度维持在最佳温度范围内，从而提高反应速率。

3)本实用新型通过电动阀来控制开和关，其响应迅速，动作可靠，而且维修方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，包括反应釜1、PLC模块2、温度调节模块3和热电偶4，其中，

所述反应釜1包括釜体11和搅拌器12，所述釜体11的上部设置有多个进料口13而底部设置有出料口14，各进料口13分别通过进料管道与各反应物容器连接，各反应物容器内设置有用于形成金属有机框架材料的原材料，这些原材料进入釜体11内作为反应物反应来形成金属有机框架材料，每个所述进料口13处分别设置有第一电动阀131，所述出料口14处设置有第二电动阀132，所述搅拌器12包括动力装置121、搅拌轴122和搅拌叶片123，所述动力装置121安装在所述釜体11的顶部，并且该动力装置121通过该搅拌轴122连接所述搅拌叶片123，以用于搅动反应物。动力装置121可以采用伺服电机或伺服减速机等，从而带动搅拌叶片123旋转。PLC模块2可以控制动力装置121通电或断电，从而控制动力装置121的启动和停止。

所述PLC模块2安装在所述釜体11的外侧，所述PLC模块2与所述第二电动阀132和每个所述第一电动阀131分别连接，通过第一电动阀131的开和关，可以控制所需的原材料进行釜体11内，反应完成后，可以打开第二电动阀132，从而让反应产生流出反应釜1。

所述温度调节模块3包括温度调节指令收发模块31和换热管32，所述温度调节指令接收模块安装在所述釜体11的外侧并且与所述PLC模块2连接，可以接收PLC模块2发送的温度调节指令，所述换热管32密封安装在所述釜体11上并且伸入所述釜体11内，以用于调节釜体11内的反应物温度，并且所述换热管32的工质入口和工质出口均外露于所述釜体11，换热管32的工质入口通过工质泵与工质储存罐连接，所述换热管32的工质入口处设置有第三电动阀33，并且所述第三电动阀33与所述温度调节指令收发模块31连接，所述温度调节指令收发模块31在收到PLC模块2的指令后，可以向第三电动阀33发送温度调节指令，打开第三电动阀33，这样可以向釜体11内部通入工质，来对反应物进行加热或冷却。

所述热电偶4安装在所述釜体11的底部，以用于测量釜体11内的反应物的温度，并且所述热电偶4一端伸入所述釜体11内而另一端外露于所述釜体11，所述热电偶4外露于所述釜体11的一端与所述PLC模块2连接，热电偶4可以获得釜体11内的反应物的温度，然后基于该温度，通过温度调节模块3的换热管32来调整釜体11内的反应物的温度，换热管32内可以通入工质来吸收反应物的热量或向反应物释放热量，从而对反应物进行降温或加热，这样可以实时调整反应物的温度，使得反应物的温度维持在最佳温度范围内，从而提高反应速率。

进一步，所述PLC模块2与第一电动阀131～第三电动阀33的连接线缆、与温度调节指令接收模块的连接线缆和与热电偶4的连接线缆等都位于反应釜1的外部，这样可以减小对连接线缆的腐蚀和破坏。

进一步，所述热电偶4布置有多个，这样可以获得多个区域的温度，获得的这些温度可以合适的数据处理，譬如求和后取平均值，能精确地反映出釜体11内的反应物的温度。优选地，这些热电偶4周向均匀布置在所述釜体11的侧壁上，这样可以使得这些热电偶4所在的测量点间隔固定的距离，能更加精确地反映出釜体11内的反应物的温度。在反应开始前可以通过PLC模块2设定一个最佳温度范围，反应开始后，热电偶4实时监测釜体11内的反应物温度并发送给PLC模块2，PLC模块2与设定的最佳温度范围进行实时比较。

进一步，所述换热管32呈U形，所述换热管32的工质入口和工质出口均穿过所述釜体11的上部，换热管32的底部要伸入到釜体11内部的反应物中，这样能更好地与反应物进行换热，而且换热管32可以固定在釜体11的内壁上，以防止热换管抖动而影响换热管32与釜体11之间的密封性。

另外，如果换热管32只设置一根，可以将这些换热管32的工质入口通过三通管来连接第一工质储存罐(储存温度较低的工质来对釜体11内的反应物进行降温)和第二工质储存罐(储存温度较高的工质来对釜体11内的反应物进行降温)，第一工质储存罐和第二工质储存罐上也可分别设置第四电动阀和第五电动阀来控制工质流入换热管32；而如果所述换热管32布置有多根，每根所述换热管32的工质入口处均设置一所述第三电动阀33，每个所述第三电动阀33分别与所述温度调节指令收发模块31连接。这些换热管32的底部可以上下布置，这样有的换热管32可以通入温度较低的工质来对反应物进行降温，有的换热管32可以通入温度较高的工质来对反应物进行加热，从而让反应物能够维持在最佳温度范围内，以提高反应物的反应速率。

进一步，所述PLC模块2焊接或铆接在所述釜体11的外侧，PLC模块2放置在离反应物比较远的位置，这个位置的温度要保证不会很高，这样不会损坏PLC模块2，另外，也可以在PLC模块2与釜体11之间设置隔热层进行隔热。

进一步，所述PLC模块2包括温度显示屏、温度设定输入模块、温度调节指令输出模块和反应釜1内部温度接收模块，所述温度设定输入模块与所述温度调节指令输出模块连接，所述所述反应釜1内部温度接收模块与所述热电偶4连接，所述温度调节指令输出模块与所述温度调节指令收发模块31连接。

本发明通过热电偶4来获得反应物的温度，通过PLC模块2的PID控制功能结合换热管32通入的工质，可以对反应物进行降温或加热，从而实时调整釜体11内的反应物的反应温度，让釜体11内的反应物的反应温度维持在最佳温度范围内，从而提高反应速率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其特征在于，包括反应釜、PLC模块、温度调节模块和热电偶，其中，

所述反应釜包括釜体和搅拌器，所述釜体的上部设置有多个进料口而底部设置有出料口，每个所述进料口处分别设置有第一电动阀，所述出料口处设置有第二电动阀，所述搅拌器包括动力装置、搅拌轴和搅拌叶片，所述动力装置安装在所述釜体的顶部，并且该动力装置通过该搅拌轴连接所述搅拌叶片，以用于搅动反应物；

所述PLC模块安装在所述釜体的外侧，所述PLC模块与所述第二电动阀和每个所述第一电动阀分别连接；

所述温度调节模块包括温度调节指令收发模块和换热管，所述温度调节指令接收模块安装在所述釜体的外侧并且与所述PLC模块连接，所述换热管密封安装在所述釜体上并且伸入所述釜体内，以用于调节釜体内的反应物温度，并且所述换热管的工质入口和工质出口均外露于所述釜体，所述换热管的工质入口处设置有第三电动阀，并且所述第三电动阀与所述温度调节指令收发模块连接；

所述热电偶安装在所述釜体的底部，以用于测量釜体内的反应物的温度，并且所述热电偶一端伸入所述釜体内而另一端外露于所述釜体，所述热电偶外露于所述釜体的一端与所述PLC模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其特征在于，所述热电偶布置有多个。

3.根据权利要求2所述的一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其特征在于，这些热电偶周向均匀布置在所述釜体的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其特征在于，所述换热管呈U形，所述换热管的工质入口和工质出口均穿过所述釜体的上部。

5.根据权利要求1所述的一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其特征在于，所述换热管布置有多根，每根所述换热管的工质入口处均设置一所述第三电动阀，每个所述第三电动阀分别与所述温度调节指令收发模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种反应温度可调的金属有机框架材料制备装置，其特征在于，所述PLC模块焊接或铆接在所述釜体的外侧。

Images