CN215842857U - 反应管组件及反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反应管组件及反应器，其中，反应管组件，包括：反应管体；第一法兰，套设在反应管体的端部外；密封套，设置在第一法兰和反应管体之间，密封套的外侧与第一法兰的内侧贴合设置，反应管体的外壁上设置卡槽，密封套的内侧设置有与卡槽配合的凸起；第一压环，连接在第一法兰上；第一密封件，挤压设置在第一压环和反应管体的端面之间；外管，套设在反应管体外并位于反应管体的两端之间，外管上间隔地设置有换热进口和换热出口。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的碳化硅管与左右机体法兰之间的密封效果较差的问题。

Description

反应管组件及反应器

技术领域

本实用新型涉及医药化工领域，具体而言，涉及一种反应管组件及反应器。

背景技术

在医药化工领域，对安全、环保以及反应效率的要求越来越高，越来越多的产品无法继续使用传统的釜式反应，而传统的管式反应器内部的反应管一般采用不锈钢等金属材料制成，这类反应器的结构基本上等同于普通的多管式管道换热器，其反应管均采用焊接的方式与左右机体端盖相连接，但是传统的管式反应器由于使用的是金属反应管，所以其导热效率、耐腐蚀性等都较差，严重制约了生产工艺的进步。并且很多反应要求非常苛刻，其介质往往具有强酸或强碱特性，反应的过程中也会产生较高的温度，对反应器核心材料提出了非常高的要求。碳化硅陶瓷具有高导热和全面的耐酸碱腐蚀特性，特别适用强酸、强碱、强腐蚀等苛刻工况条件。

在随着化学工业的进步，碳化硅反应器同时具备高导热和高耐腐的特性，可以满足化学反应对导热性和耐腐蚀性能的要求，但是因反应器外壳以及固定装置均为金属，碳化硅材料又无法进行焊接，因此碳化硅管与金属端盖之间的连接与密封成了限制碳化硅管式微反应器广泛应用难题。

相关技术中的碳化硅反应器采用的是管式和板式结构，在15BAR以下的低压情况下，碳化硅管与左右机体法兰之间的密封形式采用密封圈和镜面密封配合的方式，但压力超过15BAR时，碳化硅管与左右机体端盖之间容易产生泄漏，密封效果较差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种反应管组件及反应器，以解决相关技术中的碳化硅管与左右机体法兰之间的密封效果较差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种反应管组件，包括：反应管体；第一法兰，套设在反应管体的端部外；密封套，设置在第一法兰和反应管体之间，密封套的外侧与第一法兰的内侧贴合设置，反应管体的外壁上设置卡槽，密封套的内侧设置有与卡槽配合的凸起；第一压环，连接在第一法兰上；第一密封件，挤压设置在第一压环和反应管体的端面之间；外管，套设在反应管体外并位于反应管体的两端之间，外管上间隔地设置有换热进口和换热出口。

进一步地，卡槽为多个，多个卡槽沿反应管体的轴向间隔布置，凸起为多个，多个凸起与多个卡槽一一对应的设置；反应管体为碳化硅管。

进一步地，第一压环包括位于反应管体的端部外的第一环形本体和设置在第一环形本体上的第一延伸套，第一延伸套位于第一法兰和反应管体的端部之间并与第一法兰连接。

进一步地，第一法兰的内侧包括第一孔段以及与第一孔段连接的第二孔段，第二孔段的孔径大于第一孔段的孔径，第一孔段位于第二孔段和外管之间，密封套的外侧设置有第一锥面，第一孔段内设置有与第一锥面接触的第二锥面。

进一步地，第一延伸套和第一法兰通过第一螺纹结构连接，第一螺纹结构设置在第一延伸套与第二孔段之间。

进一步地，反应管组件还包括第二法兰，外管通过第二法兰连接在反应管体上，反应管组件还包括第二压环，第二压环连接在第二法兰上，反应管组件还包括第二密封件，第二密封件挤压设置在第二法兰与反应管体外壁面之间。

进一步地，第二压环包括位于反应管体外的第二环形本体和设置在第二环形本体上的第二延伸套，第二延伸套位于第二法兰和反应管体之间并与第二法兰连接，第二法兰的内孔包括第三孔段以及与第三孔段连接的第四孔段，第三孔段与反应管体的外壁面接触，第四孔段的孔径大于第三孔段的孔径，第三孔段位于第四孔段和外管之间；第四孔段和第二延伸套通过第二螺纹结构连接，第四孔段包括光孔段和连接段，连接段位于光孔段和第一法兰之间，第二密封件位于光孔段内，第二螺纹结构包括设置在连接段上的内螺纹和设置在第二延伸套上的外螺纹。

进一步地，反应管组件还包括设置在第四孔段和反应管体之间的第三密封件和抵顶环，抵顶环位于第三密封件和第二密封件之间，第三密封件位于抵顶环和外管的端面之间。

进一步地，第一压环和第一法兰通过第一紧固件连接；和/或，第二压环和第二法兰通过第二紧固件连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种反应器，包括反应管组件，反应管组件为上述的反应管组件。

应用本实用新型的技术方案，反应管组件包括：反应管体、第一法兰、密封套、第一压环、第一密封件和外管。第一法兰套设在反应管体的端部外。密封套设置在第一法兰和反应管体之间。密封套的外侧与第一法兰的内侧贴合设置，反应管体的外壁上设置卡槽。密封套的内侧设置有与卡槽配合的凸起。第一压环连接在第一法兰上。第一密封件挤压设置在第一压环和反应管体的端面之间。外管套设在反应管体外并位于反应管体的两端之间，外管上间隔地设置有换热进口和换热出口。反应物料进入反应管体的一端，并在压力及外壳控制的工艺温度下流经反应管体，在反应管体的内部充分反应完成后，最终在反应管体的另一端流出。从外管的换热进口进入换热介质，换热介质通过外管后从换热出口的换热出口排出，能够对反应管体内的反应物料的温度进行精确控制。上述的凸起镶入卡槽内以将密封套连接在反应管体上，这样，密封套受到反向作用力时，密封套能够紧固在反应管体的固定位置，提高了耐压能力。且密封套的外侧与第一法兰的内侧贴合设置能够保证密封套的外侧与第一法兰的内侧之间保持在密封状态下。同时第一密封件受到第一压环和反应管体的端面的挤压后，从而实现反应管体的端面与第一法兰的内侧密封，有利于提高反应管体的端面与第一法兰的内侧之间的密封效果。这样，本申请的反应管组件的耐压能力能够提高至40BAR，较相关技术中的耐压15BAR而言，有了大幅度的提高，且避免了高温热压焊接方式存在的较大焊接应力的缺陷，同时更容易实现工业化、高通量，且制造难度和成本更低。因此，本申请的技术方案能够解决相关技术中的碳化硅管与左右机体法兰之间的密封效果较差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的反应管组件的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的反应管组件的局部剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、反应管体；11、卡槽；20、第一法兰；21、第一孔段；22、第二孔段；12、物料进口；13、物料出口；31、密封套；311、凸起；312、第一锥面；32、第一压环；321、第一环形本体；322、第一延伸套；33、第一密封件；40、外管；41、换热进口；42、换热出口；50、第二法兰；51、第三孔段；521、光孔段；522、连接段；61、第二压环；611、第二环形本体；612、第二延伸套；71、第二密封件；72、第三密封件；73、抵顶环；81、第一螺纹结构；82、第二螺纹结构。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

如图1和图2所示，本实施例的反应管组件包括：反应管体10、第一法兰20、密封套31、第一压环32、第一密封件33和外管40。第一法兰20套设在反应管体10的端部外。密封套31设置在第一法兰20和反应管体10之间。密封套31的外侧与第一法兰20的内侧贴合设置，反应管体10的外壁上设置卡槽11。密封套31的内侧设置有与卡槽11配合的凸起311。第一压环32连接在第一法兰20上。第一密封件33挤压设置在第一压环32和反应管体10的端面之间。外管40套设在反应管体10外并位于反应管体10的两端之间，外管40上间隔地设置有换热进口41和换热出口42。

应用本实施例的技术方案，密封套31的外侧与第一法兰20的内侧贴合设置，反应管体10的外壁上设置卡槽11。密封套31的内侧设置有与卡槽11配合的凸起311。第一压环32连接在第一法兰20上。第一密封件33挤压设置在第一压环32和反应管体10的端面之间。外管40套设在反应管体10外并位于反应管体10的两端之间，外管40上间隔地设置有换热进口41和换热出口42。反应物料进入反应管体10的一端，并在压力及外壳控制的工艺温度下流经反应管体10，在反应管体10的内部充分反应完成后，最终在反应管体10的另一端流出。从外管40的换热进口41进入换热介质，换热介质通过外管40后从换热出口42的换热出口42排出，能够对反应管体10内的反应物料的温度进行精确控制。上述的凸起311镶入卡槽11内以将密封套31连接在反应管体10上，这样，密封套31受到反向作用力时，密封套31能够紧固在反应管体10的固定位置，提高了耐压能力。且密封套31的外侧与第一法兰20的内侧贴合设置能够保证密封套31的外侧与第一法兰20的内侧之间保持在密封状态下。同时第一密封件33受到第一压环32和反应管体10的端面的挤压后，从而实现反应管体10的端面与第一法兰20的内侧密封，有利于提高反应管体10的端面与第一法兰20的内侧之间的密封效果。这样，本实施例的反应管组件的耐压能力能够提高至40BAR，较相关技术中的耐压15BAR而言，有了大幅度的提高，且避免了高温热压焊接方式存在的较大焊接应力的缺陷，同时更容易实现工业化、高通量，且制造难度和成本更低。因此，本实施例的技术方案能够解决相关技术中的碳化硅管与左右机体法兰之间的密封效果较差的问题。

在本实施例中，如图1所示，反应管体10的一端口为物料进口12，反应管体10的另一端口为物料出口13。外管40的材质优选为金属，金属的外管40用于精确控制反应管体10内反应时温度的需求，使反应管体10内顺利达到不同反应所需的温度，从而具备研发和生产上的实用性和多功能性。换热进口41为冷热媒介的进口，和换热出口42为冷热媒介的出口。上述的金属优选为316不锈钢。

如图1和图2所示，为了进一步提高密封套31在反应管体10上的耐压能力，卡槽11为多个，多个卡槽11沿反应管体10的轴向间隔布置，凸起311为多个，多个凸起311与多个卡槽11一一对应的设置。反应管体10为碳化硅管。这样，碳化硅管内可用于腐蚀、高温及高压等非常苛刻条件的场合。且体积小，密封性好，容易实现工业化、高通量，且制造难度和成本更低，节约了设备的投资。碳化硅管的材质优选为碳化硅陶瓷。

碳化硅管的壁管较厚，在碳化硅管的两端设置卡槽11，不影响碳化硅管的力学性能和耐压性能，同时碳化硅管的内部可进行具有腐蚀、高温及高压等非常苛刻条件的反应。

如图1和图2所示，第一压环32包括位于反应管体10的端部外的第一环形本体321和设置在第一环形本体321上的第一延伸套322。第一延伸套322位于第一法兰20和反应管体10的端部之间并与第一法兰20连接。这样，第一延伸套322与第一法兰20连接时，第一环形本体321和反应管体10的端面能够挤压第一密封件33，以使第一密封件33产生径向变形，以对反应管体10的端面与第一法兰20的内侧密封。

如图1和图2所示，第一法兰20的内侧包括第一孔段21以及与第一孔段21连接的第二孔段22。第二孔段22的孔径大于第一孔段21的孔径，第一孔段21位于第二孔段22和外管40之间，密封套31的外侧设置有第一锥面312，第一孔段21内设置有与第一锥面312接触的第二锥面。这样，第一延伸套322与第一法兰20连接时，第一锥面312与第二锥面接触配合使得密封套31与第一法兰20的安装更加紧密，且能够起到密封效果。进而实现反应管体10的端面的密封，密封性好，耐压较高。

如图1和图2所示，为了使第一延伸套322在第一法兰20上逐步拧紧，第一延伸套322和第一法兰20通过第一螺纹结构81连接，第一螺纹结构81设置在第一延伸套322与第二孔段22之间。同时第二孔段22的设置能够避让第一延伸套322，以使第一延伸套322在第一法兰20上逐步拧紧时，第一延伸套322能够朝向外管40移动，以使第一环形本体321能够压紧第一密封件33。

如图1和图2所示，反应管组件还包括第二法兰50。外管40通过第二法兰50连接在反应管体10上，反应管组件还包括第二压环61，第二压环61连接在第二法兰50上，反应管组件还包括第二密封件71，第二密封件71挤压设置在第二法兰50与反应管体10外壁面之间。这样，第二压环61与第二法兰50连接时，第二压环61和反应管体10的端面能够挤压第二密封件71，以使第二密封件71产生径向变形，以对反应管体10的外表面与第二法兰50的内侧密封。

如图1和图2所示，第二压环61包括位于反应管体10外的第二环形本体611和设置在第二环形本体611上的第二延伸套612。第二延伸套612位于第二法兰50和反应管体10之间并与第二法兰50连接，第二法兰50的内孔包括第三孔段51以及与第三孔段51连接的第四孔段，第三孔段51与反应管体10的外壁面接触，第四孔段的孔径大于第三孔段51的孔径，第三孔段51位于第四孔段和外管40之间。这样，第二延伸套612与第二法兰50连接时，第四孔段的设置能够避让第二延伸套612，以使第二延伸套612在第二法兰50上逐步拧紧时，第二法兰50能够朝向外管40移动，以使第二环形本体611能够压紧第二密封件71。

如图1和图2所示，为了使第二延伸套612在第二法兰50上逐步拧紧，第四孔段和第二延伸套612通过第二螺纹结构82连接。第四孔段包括光孔段521和连接段522，连接段522位于光孔段521和第一法兰20之间，第二密封件71位于光孔段521内，第二螺纹结构82包括设置在连接段522上的内螺纹和设置在第二延伸套612上的外螺纹。位于光孔段521内的第二密封件71产生径向变形后，能够充分地填充第二法兰50和反应管体10的外表面和之间的间隙，以使第二密封件71有效地进行密封。

如图1和图2所示，反应管组件还包括设置在第四孔段和反应管体10之间的第三密封件72和抵顶环73。抵顶环73位于第三密封件72和第二密封件71之间，第三密封件72位于抵顶环73和外管40的端面之间。第二延伸套612与第二法兰50连接时，逐渐拧紧第二压环61，第二延伸套612朝向外管40的端面压紧第二密封件71、抵顶环73及第三密封件72，使第二密封件71和第三密封件72均产生径向变形，从而第二延伸套612与反应管体10的外表面压紧，实现外管40与反应管体10的密封。

在图中未示出的实施例中，为了便于连接，第一压环和第一法兰通过第一紧固件连接。为了便于连接，第二压环和第二法兰通过第二紧固件连接。

本实施例的第一法兰20、密封套31、第一压环32、外管40、第二法兰50、第二压环61以及抵顶环73可根据实际工艺条件选用金属、四氟的材质。本实施例的第一密封件33、第二密封件71和第三密封件72均优选为O型圈，O型圈可选用氟橡胶、四氟、全氟醚的材质。

本实施例的反应管组件的反应管体10可以单管使用，也可以多管串联（如通过法兰或者弯头连接），也以多管并联整体制作。

本申请还提供了一种反应器，本实施例的反应器包括反应管组件，反应管组件为上述的反应管组件。由于上述的反应管组件能够解决相关技术中的碳化硅管与左右机体法兰之间的密封效果较差的问题，使得具有该反应管组件的反应器能够解决同样的技术问题。

分别对相关技术中的碳化硅管式反应器和本申请的反应器进行测试：

使用相关技术的碳化硅管式反应器一端连接高压泵，另一端使用法兰盲死，开启高压打料泵对传统碳化硅反应器打水压测试，按照标准水压测试流程依次打压至5BAR、10BAR、15BAR、25BAR、40BAR，并检查密封结构处泄漏情况。

使用本申请的反应器一端连接高压泵，另一端使用法兰铆死，开启高压打料泵对传统碳化硅反应器打水压测试，按照标准水压测试流程依次打压至5BAR、10BAR、15BAR、25BAR、40BAR，并检查密封结构处泄漏情况。

下表为两者的对比数据：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位 (旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

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 (10)

1.一种反应管组件，其特征在于，包括：

反应管体（10）；

第一法兰（20），套设在所述反应管体（10）的端部外；

密封套（31），设置在所述第一法兰（20）和所述反应管体（10）之间，所述密封套（31）的外侧与所述第一法兰（20）的内侧贴合设置，所述反应管体（10）的外壁上设置卡槽（11），所述密封套（31）的内侧设置有与所述卡槽（11）配合的凸起（311）；

第一压环（32），连接在所述第一法兰（20）上；

第一密封件（33），挤压设置在所述第一压环（32）和所述反应管体（10）的端面之间；

外管（40），套设在所述反应管体（10）外并位于所述反应管体（10）的两端之间，所述外管（40）上间隔地设置有换热进口（41）和换热出口（42）。

2.根据权利要求1所述的反应管组件，其特征在于，所述卡槽（11）为多个，多个所述卡槽（11）沿所述反应管体（10）的轴向间隔布置，所述凸起（311）为多个，多个所述凸起（311）与多个所述卡槽（11）一一对应的设置；所述反应管体（10）为碳化硅管。

3.根据权利要求1所述的反应管组件，其特征在于，所述第一压环（32）包括位于所述反应管体（10）的端部外的第一环形本体（321）和设置在所述第一环形本体（321）上的第一延伸套（322），所述第一延伸套（322）位于第一法兰（20）和所述反应管体（10）的端部之间并与所述第一法兰（20）连接。

4.根据权利要求3所述的反应管组件，其特征在于，所述第一法兰（20）的内侧包括第一孔段（21）以及与所述第一孔段（21）连接的第二孔段（22），所述第二孔段（22）的孔径大于所述第一孔段（21）的孔径，所述第一孔段（21）位于所述第二孔段（22）和所述外管（40）之间，所述密封套（31）的外侧设置有第一锥面（312），所述第一孔段（21）内设置有与所述第一锥面（312）接触的第二锥面。

5.根据权利要求4所述的反应管组件，其特征在于，所述第一延伸套（322）和所述第一法兰（20）通过第一螺纹结构（81）连接，所述第一螺纹结构（81）设置在所述第一延伸套（322）与所述第二孔段（22）之间。

6.根据权利要求1所述的反应管组件，其特征在于，所述反应管组件还包括第二法兰（50），所述外管（40）通过所述第二法兰（50）连接在所述反应管体（10）上，所述反应管组件还包括第二压环（61），所述第二压环（61）连接在所述第二法兰（50）上，所述反应管组件还包括第二密封件（71），所述第二密封件（71）挤压设置在所述第二法兰（50）与所述反应管体（10）外壁面之间。

7.根据权利要求6所述的反应管组件，其特征在于，

所述第二压环（61）包括位于所述反应管体（10）外的第二环形本体（611）和设置在所述第二环形本体（611）上的第二延伸套（612），所述第二延伸套（612）位于所述第二法兰（50）和所述反应管体（10）之间并与所述第二法兰（50）连接，所述第二法兰（50）的内孔包括第三孔段（51）以及与所述第三孔段（51）连接的第四孔段，所述第三孔段（51）与所述反应管体（10）的外壁面接触，所述第四孔段的孔径大于所述第三孔段（51）的孔径，所述第三孔段（51）位于所述第四孔段和所述外管（40）之间；

所述第四孔段和所述第二延伸套（612）通过第二螺纹结构（82）连接，所述第四孔段包括光孔段（521）和连接段（522），所述连接段（522）位于所述光孔段（521）和所述第一法兰（20）之间，所述第二密封件（71）位于所述光孔段（521）内，所述第二螺纹结构（82）包括设置在所述连接段（522）上的内螺纹和设置在所述第二延伸套（612）上的外螺纹。

8.根据权利要求7所述的反应管组件，其特征在于，所述反应管组件还包括设置在所述第四孔段和所述反应管体（10）之间的第三密封件（72）和抵顶环（73），所述抵顶环（73）位于所述第三密封件（72）和所述第二密封件（71）之间，所述第三密封件（72）位于所述抵顶环（73）和所述外管（40）的端面之间。

9.根据权利要求6所述的反应管组件，其特征在于，所述第一压环（32）和所述第一法兰（20）通过第一紧固件连接；和/或，所述第二压环（61）和所述第二法兰（50）通过第二紧固件连接。

10.一种反应器，包括反应管组件，其特征在于，所述反应管组件为权利要求1至9中任一项所述的反应管组件。

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