CN211246588U - 一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工实验装置技术领域，具体涉及一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置。针对利用针管注入示踪剂导致示踪剂加入量、计时和加入速度难以控制的问题，本实用新型的技术方案是：单反应釜的入口处设置有混合仓Ⅰ，混合仓Ⅰ上部连接有注射器Ⅰ，注射器Ⅰ底部连接有示踪剂进液管Ⅰ；按照连接顺序的第一个串联反应釜的入口处设置有混合仓Ⅱ，混合仓Ⅱ上部连接有注射器Ⅱ，注射器Ⅱ底部连接有示踪剂进液管Ⅱ；示踪剂进液管Ⅰ和示踪剂进液管Ⅱ上分别设置有阀门，示踪剂进液管Ⅰ和示踪剂进液管Ⅱ共同与示踪剂进液管Ⅲ连通，示踪剂进液管Ⅲ上设置有流量计。本实用新型改进了定量加入示踪剂的方法，能够有效提高测试物料停留时间的准确性。

Description

一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置

技术领域

本实用新型属于化工实验装置技术领域，具体涉及一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置。

背景技术

物料在反应器内的停留时间分布是连续流动反应器的一个重要性质，可定量描述反应器内物料的流动特性。物料在反应器内停留时间不同，其反应的程度也不同。通过测定流动反应器停留时间，即可由已知的化学反应速度计算反应器物料的出口浓度、平均转化率，还可以了解反应器内物料的流动混合状况，确定实际反应器对理想反应器的偏离程度，从而找出改进和强化反应器的途径。通过测定停留时间分布，求出反应器的流动模型参数，为反应器的设计及放大提供依据。

单个反应釜使反应达到最大返混，因此降低了反应速度。而多个反应釜串联操作可以减小反应物料的返混，因此增大了反应速度。通过单釜和多釜串联的反应器实验了解多釜串联影响反应速度的规律，能够为多釜串联的优化设计打下基础。

反应器的返混程度无法直接测试得到，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。测试物料停留时间分布的方法为某一时刻在反应器的入口处注入示踪剂，然后在反应釜的出口处检测示踪剂的浓度。为了保证数据分析的可靠，示踪剂需定量加入，且加入的过程应当尽可能地快速。现有技术中通常是通过针管快速向反应器中注入示踪剂，这种方式由于是手动抽液和注射，因而难以保证加入示踪剂的量的准确性。且在操作时，实验者一边要关注时间，另一方面还要关注针管的位置，因而会影响到计时的准确性和注入示踪剂的速度。

实用新型内容

针对现有技术中利用针管注入示踪剂导致示踪剂加入量、计时和加入速度难以控制的问题，本实用新型提供一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其目的在于：通过进液泵和液体流量计预先向注射器中加入定量的示踪剂。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，包括酸槽、反应物槽、水槽、单反应釜和数个顺序连接的串联反应釜，所述酸槽、反应物槽和水槽分别通过进液管路与单反应釜连通，所述酸槽、反应物槽和水槽分别通过进液管路与按照连接顺序的第一个串联反应釜连通。

所述单反应釜的入口处设置有混合仓Ⅰ，所述混合仓Ⅰ上部连接有注射器Ⅰ，所述注射器Ⅰ底部连接有示踪剂进液管Ⅰ；所述按照连接顺序的第一个串联反应釜的入口处设置有混合仓Ⅱ，所述混合仓Ⅱ上部连接有注射器Ⅱ，所述注射器Ⅱ底部连接有示踪剂进液管Ⅱ；所述示踪剂进液管Ⅰ和所述示踪剂进液管Ⅱ上分别设置有阀门，所述示踪剂进液管Ⅰ和所述示踪剂进液管Ⅱ共同与示踪剂进液管Ⅲ连通，所述示踪剂进液管Ⅲ上设置有流量计。

通过酸槽供入盐酸、反应物槽供入反应物(例如蔗糖溶液)并通过水槽供入水，从而能够分别研究单反应釜中的返混和串联反应釜中的返混。采用该技术方案后，在加入示踪剂前，先通过流量计定量控制装入注射器Ⅰ或注射器Ⅱ中的示踪剂的量。在需要添加示踪剂的时刻，快速按压注射器Ⅰ或注射器Ⅱ，示踪剂快速喷入混合仓Ⅰ或混合仓Ⅱ并与即将进入反应釜的物料混合，而后进入反应釜。由于无需手持注射器对准合适的注射位置，操作人员可专心计时，此外混合仓Ⅰ或混合仓Ⅱ位于反应釜的入口处，示踪剂被注入后能够快速进入反应釜内。因此该技术方案改进了定量加入示踪剂的方法，能够有效提高测试物料停留时间的准确性。

优选的，还包括箱体，所述酸槽、反应物槽和水槽设置在箱体中，所述箱体侧面设置有固定架，所述单反应釜和串联反应釜分别通过可拆卸连接设置在固定架上，所述固定架上固定连接有实验台，所述实验台位于单反应釜和串联反应釜下方。该优选方案优化了实验装置的整体结构，使得装置外部结构简化，方便实验人员操作。

进一步优选的，所述酸槽上设置有进酸管，所述反应物槽上设置有反应物进液管，所述水槽上设置有水槽进液管，所述进酸管、反应物进液管和水槽进液管上分别设置有一组进液泵和进液阀，所述进液泵和进液阀设置在箱体中。

进一步优选的，还包括主进液管，所述进酸管、反应物进液管和水槽进液管共同与主进液管连通，所述单反应釜入口处设置有单反应釜进液管，所述混合仓Ⅰ设置在单反应釜进液管上，所述串联反应釜入口处设置有串联反应釜进液管，所述混合仓Ⅱ上设置在串联反应釜进液管上，所述单反应釜进液管上设置有阀门，所述按照连接顺序的第一个串联反应釜上设置的串联反应釜进液管上设置有阀门，所述单反应釜进液管和所述按照连接顺序的第一个串联反应釜上设置的串联反应釜进液管共同与与主进液管连通。

进一步优选的，所述串联反应釜的出口处依次设置有电极Ⅰ和溢流口Ⅰ；相邻两个串联反应釜中，按照连接顺序前一个串联反应釜的出口与后一个串联反应釜入口处设置的串联反应釜进液管连通。

优选的，所述单反应釜的出口处依次设置有电极Ⅱ和溢流口Ⅱ。

上述优选方案优化了装置的管路结构。

优选的，所述示踪剂进液管Ⅲ上设置有排液管，所述排液管上设置有阀门。排液管用于微调注射器Ⅰ或注射器Ⅱ中的示踪剂的量。此外，排液管还可用于放空注射器Ⅰ或注射器Ⅱ。

优选的，所述单反应釜外壁设置有恒温水夹层Ⅰ，所述恒温水夹层Ⅰ的底部设置有恒温水入口Ⅰ，所述恒温水夹层Ⅰ的顶部设置有恒温水出口Ⅰ。

优选的，所述串联反应釜外壁设置有恒温水夹层Ⅱ，所述恒温水夹层Ⅱ的底部设置有恒温水入口Ⅱ，所述恒温水夹层Ⅱ的顶部设置有恒温水出口Ⅱ。

上述优选方案中，在反应釜外壁设置用于通过恒温水的夹层，从而对反应釜的温度进行控制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.由于无需手持注射器对准合适的注射位置，操作人员可专心计时，此外混合仓Ⅰ或混合仓Ⅱ位于反应釜的入口处，示踪剂被注入后能够快速进入反应釜内。因此该技术方案改进了定量加入示踪剂的方法，能够有效提高测试物料停留时间的准确性。

2.优选方案优化了实验装置的整体结构和管路结构，使得装置外部结构简化，方便实验人员操作。

3.设置排液管用于微调注射器Ⅰ或注射器Ⅱ中的示踪剂的量。此外，排液管还可用于放空注射器Ⅰ或注射器Ⅱ。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型中单反应釜和按照连接顺序的第一个串联反应釜的局部结构示意图。

其中：1-箱体，2-固定架，3-实验台，4-酸槽，5-反应物槽，6-水槽，7-进酸管，8-反应物进液管，9-水槽进液管，10-进液泵，11-进液阀，12-主进液管，13-单反应釜，1301-搅拌器Ⅰ，1302-恒温水夹层Ⅰ，1303-恒温水出口Ⅰ，1304-恒温水入口Ⅰ，1305-电极Ⅱ，1306-溢流口Ⅱ，1307-注射器Ⅰ，1308-混合仓Ⅰ，1309-单反应釜进液管，14-串联反应釜，1401-搅拌器Ⅱ，1402-恒温水夹层Ⅱ，1403-恒温水出口Ⅱ，1404-恒温水入口Ⅱ，1405-电极Ⅰ，1406-溢流口Ⅰ，1407-注射器Ⅱ，1408-混合仓Ⅱ，1409-串联反应釜进液管，15-示踪剂进液管Ⅲ，1501-流量计，1502-示踪剂进液管Ⅰ，1503-示踪剂进液管Ⅱ。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1至图3对本实用新型作详细说明。

一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，包括酸槽4、反应物槽5、水槽6、单反应釜13和数个顺序连接的串联反应釜14。本实施例中，串联反应釜14的数量为三个。为了保证物料流动顺畅，三个串联反应釜14的高度可按照连接顺序依次降低。还包括箱体1，所述酸槽4、反应物槽5和水槽6设置在箱体1中，所述箱体1侧面设置有固定架2，所述单反应釜13和串联反应釜14分别通过可拆卸连接设置在固定架2上，所述固定架2上固定连接有实验台3，所述实验台3位于单反应釜13和串联反应釜14下方。

所述酸槽4、反应物槽5和水槽6分别通过进液管路与单反应釜13连通，所述酸槽4、反应物槽5和水槽6分别通过进液管路与按照连接顺序的第一个串联反应釜14连通。进液管路的一种优选结构为，所述酸槽4上设置有进酸管7，所述反应物槽5上设置有反应物进液管8，所述水槽6上设置有水槽进液管9，所述进酸管7、反应物进液管8和水槽进液管9上分别设置有一组进液泵10和进液阀11，所述进液泵10和进液阀11设置在箱体1中。进液管路还包括主进液管12，所述进酸管7、反应物进液管8和水槽进液管9共同与主进液管12连通，所述单反应釜13入口处设置有单反应釜进液管1309，所述混合仓Ⅰ1308设置在单反应釜进液管1309上，所述串联反应釜14入口处设置有串联反应釜进液管1409，所述混合仓Ⅱ1408上设置在串联反应釜进液管1409上，所述单反应釜进液管1309上设置有阀门，所述按照连接顺序的第一个串联反应釜14上设置的串联反应釜进液管1409上设置有阀门，所述单反应釜进液管1309和所述按照连接顺序的第一个串联反应釜14上设置的串联反应釜进液管1409共同与与主进液管12连通。

所述单反应釜13的入口处设置有混合仓Ⅰ1308，混合仓Ⅰ1308的结构为一个圆柱形的仓室，混合仓Ⅰ1308顶部设置有一个开口，混合仓Ⅰ1308底部的侧面相对设置有两个开口。混合仓Ⅰ1308底部的两个开口用于分别与单反应釜13的入口及单反应釜进液管1309连通。所述混合仓Ⅰ1308上部连接有注射器Ⅰ1307，注射器Ⅰ1307的活塞端向上、注射端向下设置。注射器Ⅰ1307的注射端设置有两个开口，注射器Ⅰ1307的注射端的其中一个开口与混合仓Ⅰ1308顶部的开口连通，注射器Ⅰ1307的注射端的另一个开口连接有示踪剂进液管Ⅰ1502。为了实现切断或打开溶液流通的功能，注射器Ⅰ1307和混合仓Ⅰ1308之间可设置阀门，也可设置软管并在软管上设置夹持装置。所述按照连接顺序的第一个串联反应釜14的入口处设置有混合仓Ⅱ1408，所述混合仓Ⅱ1408上部连接有注射器Ⅱ1407，所述注射器Ⅱ1407底部连接有示踪剂进液管Ⅱ1503，其中混合仓Ⅱ1408的具体结构及连接方式与混合仓Ⅰ1308相似，注射器Ⅱ1407的具体结构及连接方式与注射器Ⅰ1307相似。所述示踪剂进液管Ⅰ1502和所述示踪剂进液管Ⅱ1503上分别设置有阀门，所述示踪剂进液管Ⅰ1502和所述示踪剂进液管Ⅱ1503共同与示踪剂进液管Ⅲ15连通，所述示踪剂进液管Ⅲ15上设置有流量计1501。示踪剂进液管Ⅲ15上设置有排液管，所述排液管上设置有阀门。

本实施例的一种应用方式为通过酸槽4供入盐酸、反应物槽供5入反应物(例如蔗糖溶液)并通过水槽6供入水，从而能够分别研究单反应釜13中的返混和串联反应釜14中的返混。采用该技术方案后，在加入示踪剂前，先通过流量计1501定量控制装入注射器Ⅰ1307或注射器Ⅱ1407中的示踪剂的量。在需要添加示踪剂的时刻，快速按压注射器Ⅰ1307或注射器Ⅱ1407，示踪剂快速喷入混合仓Ⅰ1308或混合仓Ⅱ1408并与即将进入反应釜的物料混合，而后进入反应釜。由于无需手持注射器对准合适的注射位置，操作人员可专心计时，此外混合仓Ⅰ1308或混合仓Ⅱ1408位于反应釜的入口处，示踪剂被注入后能够快速进入反应釜内。因此该技术方案改进了定量加入示踪剂的方法，能够有效提高测试物料停留时间的准确性。

所述串联反应釜14的出口处依次设置有电极Ⅰ1405和溢流口Ⅰ1406；相邻两个串联反应釜14中，按照连接顺序前一个串联反应釜14的出口与后一个串联反应釜14入口处设置的串联反应釜进液管1409连通。所述单反应釜13的出口处依次设置有电极Ⅱ1305和溢流口Ⅱ1306。电极Ⅰ1405和电极Ⅱ1305分别连接有导电仪，用于测定出口物料的电导率。溢流口Ⅰ1406和溢流口Ⅱ1306优选为上部开口的槽，可对出口流出的反应物料进行取样以测试其旋光度等参数。

为了对单反应釜13和串联反应釜14中的反应物料进行控温，所述单反应釜13外壁设置有恒温水夹层Ⅰ1302，所述恒温水夹层Ⅰ1302的底部设置有恒温水入口Ⅰ1304，所述恒温水夹层Ⅰ1302的顶部设置有恒温水出口Ⅰ1303；所述串联反应釜14外壁设置有恒温水夹层Ⅱ1402，所述恒温水夹层Ⅱ1402的底部设置有恒温水入口Ⅱ1404，所述恒温水夹层Ⅱ1402的顶部设置有恒温水出口Ⅱ1403。单反应釜13和串联反应釜14中可设置温度计检测反应物料的温度。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，包括酸槽(4)、反应物槽(5)、水槽(6)、单反应釜(13)和数个顺序连接的串联反应釜(14)，所述酸槽(4)、反应物槽(5)和水槽(6)分别通过进液管路与单反应釜(13)连通，所述酸槽(4)、反应物槽(5)和水槽(6)分别通过进液管路与按照连接顺序的第一个串联反应釜(14)连通，

其特征在于：所述单反应釜(13)的入口处设置有混合仓Ⅰ(1308)，所述混合仓Ⅰ(1308)上部连接有注射器Ⅰ(1307)，所述注射器Ⅰ(1307)底部连接有示踪剂进液管Ⅰ(1502)；所述按照连接顺序的第一个串联反应釜(14)的入口处设置有混合仓Ⅱ(1408)，所述混合仓Ⅱ(1408)上部连接有注射器Ⅱ(1407)，所述注射器Ⅱ(1407)底部连接有示踪剂进液管Ⅱ(1503)；所述示踪剂进液管Ⅰ(1502)和所述示踪剂进液管Ⅱ(1503)上分别设置有阀门，所述示踪剂进液管Ⅰ(1502)和所述示踪剂进液管Ⅱ(1503)共同与示踪剂进液管Ⅲ(15)连通，所述示踪剂进液管Ⅲ(15)上设置有流量计(1501)。

2.按照权利要求1所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：还包括箱体(1)，所述酸槽(4)、反应物槽(5)和水槽(6)设置在箱体(1)中，所述箱体(1)侧面设置有固定架(2)，所述单反应釜(13)和串联反应釜(14)分别通过可拆卸连接设置在固定架(2)上，所述固定架(2)上固定连接有实验台(3)，所述实验台(3)位于单反应釜(13)和串联反应釜(14)下方。

3.按照权利要求2所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：所述酸槽(4)上设置有进酸管(7)，所述反应物槽(5)上设置有反应物进液管(8)，所述水槽(6)上设置有水槽进液管(9)，所述进酸管(7)、反应物进液管(8)和水槽进液管(9)上分别设置有一组进液泵(10)和进液阀(11)，所述进液泵(10)和进液阀(11)设置在箱体(1)中。

4.按照权利要求3所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：还包括主进液管(12)，所述进酸管(7)、反应物进液管(8)和水槽进液管(9)共同与主进液管(12)连通，所述单反应釜(13)入口处设置有单反应釜进液管(1309)，所述混合仓Ⅰ(1308)设置在单反应釜进液管(1309)上，所述串联反应釜(14)入口处设置有串联反应釜进液管(1409)，所述混合仓Ⅱ(1408)设置在串联反应釜进液管(1409)上，所述单反应釜进液管(1309)上设置有阀门，所述按照连接顺序的第一个串联反应釜(14)上设置的串联反应釜进液管(1409)上设置有阀门，所述单反应釜进液管(1309)和所述按照连接顺序的第一个串联反应釜(14)上设置的串联反应釜进液管(1409)共同与主进液管(12)连通。

5.按照权利要求4所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：所述串联反应釜(14)的出口处依次设置有电极Ⅰ(1405)和溢流口Ⅰ(1406)；相邻两个串联反应釜(14)中，按照连接顺序前一个串联反应釜(14)的出口与后一个串联反应釜(14)入口处设置的串联反应釜进液管(1409)连通。

6.按照权利要求1所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：所述单反应釜(13)的出口处依次设置有电极Ⅱ(1305)和溢流口Ⅱ(1306)。

7.按照权利要求1所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：所述示踪剂进液管Ⅲ(15)上设置有排液管，所述排液管上设置有阀门。

8.按照权利要求1所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：所述单反应釜(13)外壁设置有恒温水夹层Ⅰ(1302)，所述恒温水夹层Ⅰ(1302)的底部设置有恒温水入口Ⅰ(1304)，所述恒温水夹层Ⅰ(1302)的顶部设置有恒温水出口Ⅰ(1303)。

9.按照权利要求1所述的一种快速注入示踪剂的釜式反应器实验装置，其特征在于：所述串联反应釜(14)外壁设置有恒温水夹层Ⅱ(1402)，所述恒温水夹层Ⅱ(1402)的底部设置有恒温水入口Ⅱ(1404)，所述恒温水夹层Ⅱ(1402)的顶部设置有恒温水出口Ⅱ(1403)。

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