CN216458749U - 一种氟化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布一种氟化反应装置，包括反应釜、喷射器和氟化液罐；所述喷射器设置第一喷射器进口、第二喷射器进口和喷射器出口，所述反应釜设置第一反应釜进口、第二反应釜进口和第一反应釜出口，所述第一反应釜出口通过第一管道与所述第一喷射器进口相连接，所述第一反应釜出口还通过第二管道与所述氟化液罐相连接，所述第一管道与所述第二管道上设置阀门，所述第二喷射器进口用于与氟气、氮气相连接，所述喷射器出口与所述第一反应釜进口相连接。上述技术方案可以让反应更加充分，提升反应的效果。

Description

一种氟化反应装置

技术领域

本实用新型涉及氟化反应技术领域，尤其涉及一种氟化反应装置。

背景技术

氟化反应为在有机物分子或单质中引入氟原子的过程。通过一个管道将氟气通入反应釜中，再通过另一个管道将物料(即有机物分子或者单质)通入反应釜中，静待反应釜中的反应进行。在反应过程中，因为氟气与物料混合不均匀，导致反应不充分，影响最终的产品质量。

实用新型内容

为此，需要提供一种氟化反应装置，解决氟气与物料混合不均匀的问题。

为实现上述目的，本实施例提供一种氟化反应装置，包括反应釜、喷射器和氟化液罐；

所述喷射器设置第一喷射器进口、第二喷射器进口和喷射器出口，所述反应釜设置第一反应釜进口、第二反应釜进口和第一反应釜出口，所述第一反应釜出口通过第一管道与所述第一喷射器进口相连接，所述第一反应釜出口还通过第二管道与所述氟化液罐相连接，所述第一管道与所述第二管道上设置阀门，所述第二喷射器进口用于与氟氮混合气相连接，所述喷射器出口与所述第一反应釜进口相连接。

进一步地，还包括换热器；所述换热器设置换热器进口和换热器出口，所述第一反应釜出口通过第一管道的一段与所述换热器进口相连接，所述换热器出口通过第一管道的另一段与所述第一喷射器进口相连接。

进一步地，还包括泵；所述泵设置在所述第一管道的一段上。

进一步地，还包括气液分布器；所述气液分布器位于所述反应釜内，所述气液分布器设置输入口和输出口，所述喷射器出口与所述输入口相连接。

进一步地，所述气液分布器位于所述反应釜内的底部，所述输出口朝着反应釜的顶部设置。

进一步地，还包括冷凝器，所述反应釜设置第二反应釜出口，所述冷凝器与所述第二反应釜出口相连接。

进一步地，还包括冷却管，所述冷却管位于所述反应釜内。

进一步地，所述冷却管呈现螺旋状。

进一步地，还包括搅拌机构，所述搅拌机构用于搅拌反应釜内的反应物。

区别于现有技术，上述技术方案中，物料从第二反应釜进口进入到反应釜内，氟氮混合气通过喷射器、第一反应釜进口进入到反应釜内，氟氮混合气和物料在反应釜内进行反应；打开第一管道的阀门以使第一管道接通，将未反应的物料通过第一管道输送至喷射器，让氟氮混合气和物料充分混合，再将混合的氟氮混合气和物料通入到反应釜内；如此循环可以让反应更加充分，提升反应的效果。

附图说明

图1为本实施例中氟化反应装置的结构示意图之一；

图2为本实施例中氟化反应装置的结构示意图之二；

图3为本实施例中氟化反应装置的结构示意图之三；

图4为本实施例中氟化反应装置的结构示意图之四；

图5为本实施例中气液分布器的结构俯视图；

图6为本实施例中氟化反应装置的结构示意图之五；

图7为本实施例中氟化反应装置的结构示意图之六。

附图标记说明：

1、反应釜；

11、第一反应釜进口；12、第二反应釜进口；13、第一反应釜出口；

14、第二反应釜出口；15、第一管道；16、第二管道；17、第三管道；

18、第四管道；19、第七管道；

2、喷射器；

21、第一喷射器进口；22、第二喷射器进口；23、喷射器出口；

24、第五管道；

3、氟化液罐；

4、换热器；

41、换热器进口；42、换热器出口；43、冷媒进口；44、冷媒出口；

5、气液分布器；

51、输入口；52、输出口；

6、冷凝器；

61、第六管道；

7、冷却管；

8、泵；

9、阀门；

10、搅拌机构；

101、动力组件；102、搅拌组件。

具体实施方式

为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

请参阅图1至图7，本实施例提供一种氟化反应装置，包括反应釜1、喷射器2和氟化液罐3。所述喷射器2设置第一喷射器进口21、第二喷射器进口22和喷射器出口23。所述第一喷射器进口21和所述第二喷射器进口22分别连接所述喷射器出口23，从所述第一喷射器进口21进入的物料与从所述第二喷射器进口22进入的氟氮混合气相混合，混合的物料从所述喷射器出口23出来。所述反应釜1设置第一反应釜进口11、第二反应釜进口12和第一反应釜出口13。所述反应釜1内部作为反应的场所，从喷射器出口23进入到反应釜1内的物料发生反应。所述第一反应釜出口13通过第一管道15与所述第一喷射器进口21相连接。所述第一反应釜出口13还通过第二管道16与所述氟化液罐3相连接，所述氟化液罐3作为容置产物的场所。所述第一管道15和所述第二管道16上设置阀门9，阀门9用于控制第一管道15和/或第二管道16的通与断。所述第二喷射器进口22用于与氟氮混合气相连接。所述喷射器出口23与所述第一反应釜进口11相连接。氟氮混合气可以依次通过所述第二喷射器进口22、所述喷射器出口23、所述第一反应釜进口11进入到所述反应釜1内。

上述技术方案中，物料从第二反应釜进口进入到反应釜内，氟氮混合气通过喷射器、第一反应釜进口进入到反应釜内，氟氮混合气和物料在反应釜内进行反应；打开第一管道的阀门以使第一管道接通，将未反应的物料通过第一管道输送至喷射器，让氟氮混合气和物料充分混合，再将混合的氟氮混合气和物料通入到反应釜内；如此循环可以让反应更加充分，提升反应的效果。

在本实施例中，氟氮混合气为氟气与氮气的混合气体，即在通入氟气的时候一并通入氮气、氦气等惰性气体，氟氮混合气可以保护氟化装置的稳定性，避免氟化装置损坏。

请参阅图1，在本实施例中，喷射器2为利用流体来传递能量和质量的部件，采用有一定压力的流体通过对称均布成一定侧斜度的喷嘴喷出，聚合在一个焦点上。第一喷射器进口21与第二喷射器进口22分别为喷射器的进口，喷射器出口23为喷射器的喷嘴(出口)，或者喷射器出口23可以为扩散管的端口。所述喷射器可以为文丘里喷射器，使氟氮混合气与物料相互混合、相互交换，并形成一股混合流体。

请参阅图2，在本实施例中，未反应的物料温度过高，对反应的效果不好，为了降低物料的温度，氟化反应装置还包括换热器4。换热器4是热流体的部分热量传递给冷流体的部件，所述换热器4设置换热器进口41和换热器出口42。第一管道15分为两段，所述第一反应釜出口13通过第一管道15的一段与所述换热器进口41相连接，所述换热器出口42通过第一管道15的另一段与所述第一喷射器进口21相连接。所述换热器4可以为管壳式换热器、列管式换热器等。所述换热器4可采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在物料经过换热器4时，换热器4使物料温度降低，确保喷射器的喷射器出口23处的温度处于可控范围，物料的低温可以移走反应热，使氟化反应温度可控。

值得说明的是，所述换热器4还设置冷媒进口43和冷媒出口44，冷媒进口43供另一种流体进入，而后此种流体从冷媒出口44流出，在此过程中，物料与流体发生热量的转换。

请参阅图2，在本实施例中，为了消除部件之间高度差的影响，氟化反应装置还包括泵8。所述泵8设置在所述第一管道15的一段上，即所述泵8位于所述换热器4与所述反应釜之间的第一管道15上。泵8为输送流体或使流体增压的部件，泵8可以是隔膜泵、磁力泵等，可以将反应釜内的物料抽至换热器4中，提升输送的效率，避免物料堵塞在第一管道15上。

请参阅图4和图5，在本实施例中，为了让氟氮混合气与物料能够更加充分地反应，氟化反应装置还包括气液分布器5。所述气液分布器5位于所述反应釜内，所述气液分布器5设置输入口51和输出口52，所述喷射器出口23与所述输入口51相连接。所述输出口52为多个，例如2个、3个、4个、5个、6个等。多个的输出口52可以按照预定的规律排列并分布于反应釜内，例如横纵排列、圆形阵列、十字阵列等。例如在图5中，多个的输出口52呈现圆形阵列与十字阵列，十字阵列位于圆形阵列中。从多个的输出口52出来的氟氮混合气与物料可以去往反应釜内的不同位置，使氟氮混合气与物料可以均匀地分布在反应釜内，让反应更加充分。

请参阅图5，较佳的，所述气液分布器5位于所述反应釜内的底部，所述输出口52朝着反应釜的顶部设置。从输出口52出来的氟氮混合气与物料逐渐上升并扩散至整个反应釜内。

请参阅图4，在本实施例中，反应需要一定的时长，并不是立即完成的。在反应的过程中，未反应出的气液上升至反应釜内的顶部，若不加以利用则会造成损失。为此，氟化反应装置还包括冷凝器6。所述反应釜设置第二反应釜出口14，所述冷凝器6的进口与所述第二反应釜出口14相连接。未反应的气液通过第二反应釜出口14进入到冷凝器6中进行冷凝，冷凝后再通过第二反应釜出口14回流至反应釜中，继续进行反应。

值得一提的是，所述冷凝器还设置冷媒进口和冷媒出口，冷媒水可以通过冷媒进口进入，再通过冷媒出口流出。

在本实施例中，氟化反应装置还包括尾气处理器，所述冷凝器与所述尾气处理器相连接。所述尾气处理器可以处理未反应的氟、氮或者物料。

请参阅图6，在本实施例中，为了控制反应釜内的反应温度，氟化反应装置还包括冷却管7，所述冷却管7位于所述反应釜内。所述冷却管7可以为绕着反应釜的内壁设置，呈现螺旋状；或者所述冷却管7可以为自上而下沿着反应釜的内壁设置，呈现条状；或者所述冷却管7可以呈现网格状。

在本实施例中，部件之间的连接通常通过管道来连接。喷射器(喷射器出口23)与气液分布器5(输入口51)之间通过第三管道17来连接，第三管道17上可以设置阀门，阀门可以是球阀、蝶阀等，第三管道17上的阀门用于控制第三管道17的通与断。反应釜(第二反应釜出口14)与冷凝器6之间通过第四管道18来连接，第四管道18上可以设置阀门，第四管道18上的阀门用于控制第四管道18的通与断。第二喷射器进口22设置第五管道24，氮气与氟气可以通过第五管道24进入到喷射器中。第五管道24上可以设置阀门，第五管道24上的阀门用于控制第五管道24的通与断。冷凝器6的出口连接一个第六管道61，第六管道61上可以设置阀门，第六管道61上的阀门用于控制第六管道61的通与断。第二反应釜进口12连接第七管道19，原料通过第七管道19进入到反应釜中，第七管道19上可以设置阀门，第七管道19上的阀门用于控制第七管道19的通与断。

请参阅图7，在本实施例中，氟化反应装置还包括搅拌机构10，搅拌机构10用于搅拌反应釜内的反应物。所述搅拌机构10包括动力组件101和搅拌组件102。所述动力组件101位于所述反应釜的一侧，所述动力组件101可以为发动机、电动马达、气动马达、液压马达等，用于驱动搅拌组件102旋转。所述搅拌组件102的一端与所述动力组件101传动连接，所述搅拌组件102的另一端伸入所述反应釜中。

作为搅拌组件102的一种实施方式，所述搅拌组件102包括中心轴和至少一个的搅拌杆。中心轴为竖向设置的，中心轴的旋转轴为竖向的，垂直于反应釜的釜底。优选的，中心轴设置在反应釜的中心处，搅拌效果较佳。搅拌杆的一端设置在中心轴上，搅拌杆的另一端朝着远离中心轴的方向延伸，所述搅拌杆可以垂直于中心轴或者倾斜于中心轴。中心轴在动力组件101的驱动下进行旋转，带动搅拌杆旋转来搅拌物料，提升物料之间的接触面积。

作为搅拌组件102的一种实施方式，所述搅拌组件102包括中心轴和搅拌罩。中心轴为竖向设置的，中心轴的旋转轴为竖向的，垂直于反应釜的釜底。优选的，中心轴设置在反应釜的中心处，搅拌效果较佳。搅拌罩位于中心轴的另一端的下方，搅拌罩为弧形的形状，所述搅拌罩上设置多个的孔隙，搅拌罩通过连接杆与中心轴的下部分相连接。中心轴在动力组件101的驱动下进行旋转，带动搅拌罩旋转来搅拌物料，提升物料之间的接触面积。

需要说明的是，氟化反应装置可以用于氟代碳酸乙烯酯(FEC)、氟代丙二酸二乙酯(FDZ)、五氟胞嘧啶等产品的通氟氮气的氟化反应。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氟化反应装置，其特征在于，包括反应釜、喷射器和氟化液罐；

所述喷射器设置第一喷射器进口、第二喷射器进口和喷射器出口，所述反应釜设置第一反应釜进口、第二反应釜进口和第一反应釜出口，所述第一反应釜出口通过第一管道与所述第一喷射器进口相连接，所述第一反应釜出口还通过第二管道与所述氟化液罐相连接，所述第一管道与所述第二管道上设置阀门，所述第二喷射器进口用于与氟氮混合气相连接，所述喷射器出口与所述第一反应釜进口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种氟化反应装置，其特征在于，还包括换热器；所述换热器设置换热器进口和换热器出口，所述第一反应釜出口通过第一管道的一段与所述换热器进口相连接，所述换热器出口通过第一管道的另一段与所述第一喷射器进口相连接。

3.根据权利要求2所述的一种氟化反应装置，其特征在于，还包括泵；所述泵设置在所述第一管道的一段上。

4.根据权利要求1所述的一种氟化反应装置，其特征在于，还包括气液分布器；所述气液分布器位于所述反应釜内，所述气液分布器设置输入口和输出口，所述喷射器出口与所述输入口相连接。

5.根据权利要求4所述的一种氟化反应装置，其特征在于，所述气液分布器位于所述反应釜内的底部，所述输出口朝着反应釜的顶部设置。

6.根据权利要求1所述的一种氟化反应装置，其特征在于，还包括冷凝器，所述反应釜设置第二反应釜出口，所述冷凝器与所述第二反应釜出口相连接。

7.根据权利要求1所述的一种氟化反应装置，其特征在于，还包括冷却管，所述冷却管位于所述反应釜内。

8.根据权利要求7所述的一种氟化反应装置，其特征在于，所述冷却管呈现螺旋状。

9.根据权利要求1所述的一种氟化反应装置，其特征在于，还包括搅拌机构，所述搅拌机构用于搅拌反应釜内的反应物。

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