CN214553429U - 一种活塞流反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工设备技术领域，具体公开了一种活塞流反应器，包括壳体，壳体内部从上至下依次设有第一分布器、若干段换热混合单元、第二分布器，换热混合单元包括换热混合元件、填料支撑板、填料压板，壳体为反应物和产物提供流通通道，并为换热混合元件提供布置空间和支撑，换热混合元件由若干层交错盘绕的换热管组成；壳体与换热混合元件之间的间隙装载有填料，填料支撑板和填料压板均为筛孔或筛网结构；壳体顶部和底部分别设有物料进口和物料出口，壳体侧壁上均设有冷热媒进出口。本活塞流反应器结构简单，容积小，单位容积的传热面积大，适用于热效应较大的反应和高压反应，能同时进行换热、混合及分布，易实现大型化和连续化生产。

Description

一种活塞流反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，特别是涉及一种活塞流反应器。

背景技术

化学反应器是一种实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金、环保、轻工等领域。化学反应器是化工生产的核心设备，其技术的先进程度对化工生产有着重要的影响，直接影响装置的投资规模和生产成本。反应器的类型多种多样，按照反应器的工作原理来分，可以概括为以下几种类型：管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床、流化床、移动床、滴流床。

很多化学反应具有反应热较大，但是反应热不能及时移除或补充，传热效果不好，反应条件难以精准控制，反应物的浓度分布不均，传质效率不高、比表面积有限、相分离的问题，不同反应时间的反应物存在返混等一系列化学反应的问题，以及化学反应过程的放大问题。以上问题直接影响着生产反应的转化率及其产能和工业化推广，因此，开发一种能够同时进行换热、混合及分布，具有较大比表面积，可承受高压，能提高传质效率和传热效率的化学反应器具有重要的意义。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种活塞流反应器，反应物在反应器内以平推流的形式流动，能够同时进行换热、混合及分布，具有较大比表面积，可承受高压，能提高化学反应的传质效率和传热效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型的基础方案为：一种活塞流反应器，所述活塞流反应器为管式或塔式反应器，所述活塞流反应器包括壳体，所述壳体内部从上至下依次设有第一分布器、若干段相互连接的换热混合单元、第二分布器，每段换热混合单元包括换热混合元件、填料支撑板、填料压板，所述壳体为反应物和产物提供流通的通道，并为换热混合元件提供布置空间和支撑，所述换热混合元件由若干层交错盘绕的换热管组成，每层换热管由若干对交错排列的换热管组成，若干对换热管组填充满整个壳体空间；所述壳体与换热混合元件之间的间隙装载有填料，所述填料支撑板安装在换热混合元件下方，用于支撑填料和换热混合元件，所述填料压板安装在换热混合元件上方，用于压紧固定填料，所述填料支撑板和填料压板均为筛孔或筛网结构；所述壳体顶部和底部分别设有物料进口和物料出口，所述第一分布器的上下两端分别与物料进口和位于最上方的换热混合单元相连接，所述第二分布器的上下两端分别与位于最下方的换热混合单元和物料出口相连接，所述壳体侧壁上均设有若干与所述换热管相连通的冷热媒进出口；所述活塞流反应器中还设有温度检测元件。

进一步，所述壳体形式为无夹套、全夹套、部分夹套或伴管的换热型式。

进一步，相邻换热管之间呈60°～120°交织排列而成。

进一步，所述换热管煨弯成型，所述换热管的弯管半径范围为0.5～1.75倍直径。

进一步，所述换热混合元件为单管程或双管程结构。

进一步，所述填料支撑板焊接或者通过紧固件固定到所述壳体内壁上。

进一步，所述填料压板通过紧固件固定到壳体上，便于拆装填料和检修。

进一步，所述填料选自散堆填料、规整填料、织网填料中的一种，所述散堆填料包括金属编织网、鲍尔环、球形填料，所述规整填料为具有特殊形状的填料，包括波纹板、丝网、骨架填料等。

进一步，所述第一分布器和第二分布器均选自莲蓬式分布器、圆孔分布器、静态混合器形分布器、排管式分布器、螺旋管式分布器中的至少一种。分布器的具体形式根据反应物的状态和物流的方向选择，对于气液反应，采用莲蓬头式或圆孔分布器更有益，对于均相反应，采用静态混合器式分布器具有更加的混合效果。

进一步，所述反应器的物料进口处、每个换热混合元件的下方设有温度检测元件。

如上所述，本实用新型的活塞流反应器，具有以下有益效果：

本实用新型的活塞流反应器，能够使反应物在反应器内不断地混合、高效传热和分布分散，有效地提高传质效率和传热效率；反应物在本反应器内呈活塞流流动，使反应物在反应器内的停留时间保持一致，换热混合元件内通入冷媒或热媒，通过换热混合元件的混合和传热，使反应器内的反应温度能实现精确控制，整个反应过程温度更稳定，因而可以得到最佳的反应条件，实现化学反应的高收率和高转化率；本反应器内装载有填料，填料能够高效增加反应物之间的混合和流动，同时增加气液两相或液液两相的接触界面，从而实现气液两相不相容两相以及均相反应。

本实用新型的活塞流反应器结构简单，容积小，单位容积的传热面积大，适用于热效应较大的反应和高压反应，且操作稳定，易实现大型化和连续化生产。

附图说明

图1为本实用新型中活塞流反应器的纵截面剖视图。

图2为本实用新型中活塞流反应器中换热混合元件的结构示意图。

图3为本实用新型中活塞流反应器中分布器的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

附图标记说明：

壳体1、物料进口2、第一分布器3、换热混合元件4、第二分布器5、填料支撑板6、填料压板7、填料8、物料出口9、冷热媒进出口10、温度检测元件11。

具体实施过程如下：

一种活塞流反应器，如图1所示，本活塞流反应器为管式或塔式反应器，活塞流反应器包括壳体1，壳体1形式为无夹套、全夹套、部分夹套或伴管的换热型式。壳体1内部从上至下依次设有第一分布器3、若干段相互连接的换热混合单元、第二分布器5，每段换热混合单元包括一换热混合元件4、一填料支撑板6、一填料压板7，壳体1为反应物和产物提供流通的通道，并为换热混合元件4提供布置空间和支撑。

结合图2所示，换热混合元件4由若干层交错盘绕的换热管组成，每层换热管由若干对交错排列的换热管组成，若干对换热管组填充满整个壳体1空间；相邻换热管之间呈60°～120°交织排列而成(图2-2中A处所指角度为60°，图2-3中B处所指角度为120°)；换热管煨弯成型，换热管的弯管半径(图2-1中R)范围为0.5～1.75倍直径。换热混合元件4可以选择单管程结构或双管程结构。

壳体1与换热混合元件4之间的间隙装载有填料8，填料支撑板6安装在换热混合元件4下方，用于支撑填料8和换热混合元件4，填料支撑板6可以焊接在壳体1内壁上或者通过紧固件(如螺钉、螺栓)固定到壳体1内壁上。填料压板7安装在换热混合元件4上方，用于压紧固定填料8，填料压板7通过紧固件(如螺钉、螺栓)固定到壳体1上，便于拆装填料8和检修。填料支撑板6和填料压板7均为筛孔或筛网结构。填料8选自散堆填料、规整填料、织网填料中的一种，散堆填料包括金属编织网、鲍尔环、球形填料，规整填料为具有特殊形状的填料，包括波纹板、丝网、骨架填料等。

壳体1顶部和底部分别设有物料进口2和物料出口9，第一分布器3的上下两端分别与物料进口2和位于最上方的换热混合单元相连接，第二分布器5的上下两端分别与位于最下方的换热混合单元和物料出口9相连接，壳体1侧壁上均设有若干与换热管相连通的冷热媒进出口10。结合图3所示，第一分布器3和第二分布器5可以选择莲蓬式分布器、圆孔分布器(如图3-1所示)、静态混合器形分布器(如图3-4所示)、排管式分布器(如图3-2所示)或螺旋管式分布器(如图3-3所示)；分布器的具体形式根据反应物的状态和物流的方向选择，对于气液反应，采用莲蓬头式或圆孔分布器更有益，对于均相反应，采用静态混合器式分布器具有更加的混合效果。

另外，活塞流反应器中还设有温度检测元件11，温度检测元件11安装在反应器的物料进口2处、及每个换热混合元件4的下方，以对反应器中反应物在每阶段的温度进行实时监控。

本活塞流反应器适用于气液两相、不相容两相以及均相反应，可同时进行换热、混合和分布。本活塞流反应器的工作过程如下：

热媒经冷热媒进出口10进出反应器的换热混合元件4，提供换热面积，反应原料由反应器上端的物料进口2或者反应器下端的物料出口9进入反应器(具体方式视工况情况而定)，经第一分布器3/第二分布器5、换热混合元件4初步混合原料，然后在壳体1内进行换热传质反应，反应充分完成后，排出反应器，进入后续工序。壳体1内充满有填料8，因而增加了气液两相或液液两相的接触界面。同时换热混合元件4通过调节热媒/冷媒温度及流量，可以实现反应温度的精确控制。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种活塞流反应器，其特征在于，所述活塞流反应器为管式或塔式反应器，所述活塞流反应器包括壳体，所述壳体内部从上至下依次设有第一分布器、若干段相互连接的换热混合单元、第二分布器，每段换热混合单元包括换热混合元件、填料支撑板、填料压板，所述壳体为反应物和产物提供流通的通道，并为换热混合元件提供布置空间和支撑，所述换热混合元件由若干层交错盘绕的换热管组成，每层换热管由若干对交错排列的换热管组成，若干对换热管组填充满整个壳体空间；所述壳体与换热混合元件之间的间隙装载有填料，所述填料支撑板安装在换热混合元件下方，用于支撑填料和换热混合元件，所述填料压板安装在换热混合元件上方，用于压紧固定填料，所述填料支撑板和填料压板均为筛孔或筛网结构；所述壳体顶部和底部分别设有物料进口和物料出口，所述第一分布器的上下两端分别与物料进口和位于最上方的换热混合单元相连接，所述第二分布器的上下两端分别与位于最下方的换热混合单元和物料出口相连接，所述壳体侧壁上均设有若干与所述换热管相连通的冷热媒进出口；所述活塞流反应器中还设有温度检测元件。

2.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述壳体形式为无夹套、全夹套、部分夹套或伴管的换热形式。

3.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：相邻换热管之间呈60°～120°交织排列而成。

4.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述换热管煨弯成型，所述换热管的弯管半径范围为0.5～1.75倍直径。

5.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述换热混合元件为单管程或双管程结构。

6.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述填料支撑板焊接或者通过紧固件固定到所述壳体内壁上。

7.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述填料压板通过紧固件固定到壳体上。

8.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述填料选自散堆填料、规整填料、织网填料中的一种。

9.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述第一分布器和第二分布器均选自莲蓬式分布器、圆孔分布器、静态混合器形分布器、排管式分布器、螺旋管式分布器中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的活塞流反应器，其特征在于：所述反应器的物料进口处、每个换热混合元件的下方设有温度检测元件。

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