CN217368417U - 结构强度高的反应器及反应设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构强度高的反应器及反应设备，反应设备包括反应器，反应器包括：壳体，其设置有物料进口和物料出口；反应结构，设置于壳体，反应结构包括反应腔体和设置于反应腔体内的壁体，壁体的侧壁和反应腔体的侧壁之间形成有物料流道，物料进口、物料出口均与物料流道相连通；扰流结构，设置于物料流道内，扰流结构包括沿壁体周向布置的扰流件，扰流件的两侧分别与壁体的侧壁、反应腔体的侧壁相连接，对反应腔体的侧壁起到了支撑作用，提高了物料流道的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，提高了使用寿命。

Description

结构强度高的反应器及反应设备

技术领域

本实用新型涉及物料混合反应技术领域，特别涉及一种结构强度高的反应器及反应设备。

背景技术

反应器是用于对一种或多种流体物料进行混合反应的装置，通过在反应器上设置有反应腔体以及位于反应腔体内的壁体，壁体用于阻挡和分散流体物料，使得流体物料在反应腔体流动过程中产生不规则的湍流，以提高混合反应的效果。然而上述反应器的结构强度较低，在搬动和安装过程中，反应腔体容易因外力碰撞而出现变形，降低了反应器的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种结构强度高的反应器，所述反应器结构牢固，不易变形，提高了使用寿命。

本实用新型还提出一种应用上述结构强度高的反应器的反应设备。

根据本实用新型的第一方面实施例的结构强度高的反应器，包括：壳体，其设置有物料进口和物料出口；反应结构，设置于所述壳体，所述反应结构包括反应腔体和设置于所述反应腔体内的壁体，所述壁体的侧壁和所述反应腔体的侧壁之间形成有物料流道，所述物料进口、所述物料出口均与所述物料流道相连通；扰流结构，设置于所述物料流道内，所述扰流结构包括沿所述壁体周向布置的扰流件，所述扰流件的两侧分别与所述壁体的侧壁、所述反应腔体的侧壁相连接。

根据本实用新型实施例的结构强度高的反应器，至少具有如下有益效果：通过在物料流道内设置有扰流结构，扰流件能够对流体物料进行扰流，能够使流体物料在流动过程中产生更多紊流，进而使流体物料充分混合反应，提高流体物料的反应效率，且扰流件的两侧分别与壁体的侧壁、反应腔体的侧壁相连接，对反应腔体的侧壁起到了支撑作用，提高了物料流道的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，提高了使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，所述扰流件的数量设置为多个，多个所述扰流件沿所述壁体的轴向倾斜设置。采用上述结构，不仅对反应腔体的侧壁起到了支撑作用，提高了物料流道的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，提高了使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，多个所述扰流件沿所述壁体周向方向彼此错位布置，进一步地提高了物料流道的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，另外，实现不同方向的扰流效果，能够使流体物料在流动过程中产生更多紊流，提高流体物料的碰撞频率，进而使流体物料充分混合反应，提高流体物料的反应效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述壁体设置有贯穿上下方向的第一换热通道，且所述壳体设置有位于所述反应腔体外壁的第二换热通道，所述物料流道位于所述第一换热通道和所述第二换热通道之间。采用上述结构，通过第一换热通道和第二换热通道组合，即反应热量经过物料流道的侧壁传递到第一换热通道和第二换热通道内，第一换热通道和第二换热通道二者内的冷媒将反应热量吸收，从而提高了对物料流道内流体物料的换热效率，从而提高流体物料的冷却率。

根据本实用新型的一些实施例，所述壁体上设置有位于所述第一换热通道内的螺旋叶片。不仅提高了冷媒的滞留时间，且螺旋叶片对冷媒通入至第一换热通道时起到了引导作用，能够使得冷媒均匀且充分对物料流道内的流体物料进行换热冷却，提高了对物料流道内流体物料的换热效率，从而提高流体物料的冷却率，另外，螺旋叶片能够起到加强筋的作用，以提高壁体的结构强度，结构简单，使用方便，利于推广。

根据本实用新型的一些实施例，所述反应结构的数量设置为多个，且多个所述反应结构沿所述壳体的横向排成多组纵列，相邻两组所述纵列依次首尾相连；每组所述纵列中，相邻所述物料流道的连通处设置有可将流体物料进行分流的分流结构。采用上述结构，同组纵列中，相邻物料流道相连通，流体物料能够在沿着多个物料流道流动的过程中，依次通过多个壁体和反应腔体的配合，从而在不间歇产生不规则的湍流，增多了流体物料的混合反应次数，能够有效利用反应器壳体的空间，提高了结构紧凑性；且通过分流结构能够稳定而均匀进入至相邻的物料通道内，实现流体物料的均匀分配。

根据本实用新型的一些实施例，所述分流结构包括多个隔板，多个所述隔板沿相邻所述物料流道的连通处由上至下且间隔布置。采用上述结构，流体物料沿着壁体两侧的物料流道流动并汇集到相邻两个物料流道相连通处，以通过上一物料流道流动至下一个物料流道，而隔板起到将流体物料进行分隔，多个隔板与相邻两个物料流道相连通处配合形成汇集口，通过汇集口实现流通增加碰撞混合概率的结构，让流体物料能按照配比进行混合，避免分层和混合不均结构简单。

根据本实用新型的一些实施例，所述壳体上设置有多个换向腔，多个换向腔分别位于多组所述纵列的两端；所述换向腔的一端设置为汇流口，另一端设置为分流口，且所述汇流口和所述分流口二者内均设置有挡流块，所述汇流口和所述分流口二者的内壁与所述挡流块的外壁之间具有可供流体物料流经的间隙；相邻两组所述纵列中，所述汇流口与其中一组所述纵列的尾端的所述物料流道相连通，所述分流口与另一组所述纵列的首端的所述物料流道相连通。首先，流体物料通过物料进口进入至纵列首端的反应腔体；接着流体物料被壁体分流，并沿着壁体的两侧的物料流道流动；紧接着，在沿着同组纵列的物料流道流动至尾端的物料流道，通过该物料流道在反应腔体的后方汇聚并通过汇流口进入至换向腔内，最后通过换向腔另一端的分流口进入至下一组纵列的首端物料流道中，且由于汇流口和分流口均设置有挡流块，使得流体物料在流动至换向腔时，能够再次被挡流块进行阻挡和干扰，促进流体物料产生紊流，进一步地提高流体物料的碰撞频率和反应效率。

根据本实用新型的一些实施例，多个所述反应腔体的横截面形状包括圆形、椭圆形、多边形、三角形或者波浪形中的一种或者多种；多个所述壁体的截面形状包括圆形、椭圆形、多边形、三角形或者波浪形中的一种或者多种，各种形状的物料流道可根据实际输送的流体性质自由组合、排列，以便达到最佳的混合、反应效果。

根据本实用新型的第二方面实施例的反应设备，包括上述第一方面实施例所述的结构强度高的反应器，所述反应器的数量为多个，多个所述壳体相互串联或者并联。

根据本实用新型实施例的反应设备，至少具有如下有益效果：采用上述结构，通过在物料流道内设置有扰流结构，扰流件能够对流体物料进行扰流，能够使流体物料在流动过程中产生更多紊流，进而使流体物料充分混合反应，提高流体物料的反应效率，且扰流件的两侧分别与壁体的侧壁、反应腔体的侧壁相连接，对反应腔体的侧壁起到了支撑作用，提高了物料流道的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，提高了使用寿命。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的反应器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的反应器的第一视角截面示意图；

图3为图2中A处结构的放大示意图；

图4为本实用新型实施例的反应器的第二视角截面示意图；

图5为图4中B处结构的放大示意图；

图6为本实用新型另一实施例的反应器的结构示意图；

附图标记：

壳体10、物料进口11、物料出口12、第二换热通道13、换向腔14、挡流块15、第一操作位16、第二操作位17；

反应结构20、反应腔体21、第一换热通道221、壁体22、物料流道23；

扰流结构30、扰流件31；

螺旋叶片40、隔板50。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图5所示，根据本实用新型的第一方面实施例的结构强度高的反应器，包括：壳体10，其设置有物料进口11和物料出口12；反应结构20，设置于壳体10，反应结构20包括反应腔体21和设置于反应腔体21内的壁体22，壁体22的侧壁和反应腔体21的侧壁之间形成有物料流道23，物料进口11、物料出口12均与物料流道23相连通；扰流结构30，设置于物料流道23内，扰流结构30包括沿壁体22周向布置的扰流件31，扰流件31的两侧分别与壁体22的侧壁、反应腔体21的侧壁相连接。

需要说明的是，在本实用新型的一些实施例中，两种流体物料分别通过两个物料进口11进入至反应腔体21和壁体22形成的物料流道23内进行混合反应，并通过物料出口12输送至外部。

当然地，在一些实施例中，物料进口11和物料出口12的二者的数量亦可设置为一个物料进口11，两个物料出口12，或者两个物料进口11、两个物料出口12，亦或是其他数量，在此不做限定。

根据本实用新型实施例的结构强度高的反应器，通过在物料流道23内设置有扰流结构30，扰流件31能够对流体物料进行扰流，能够使流体物料在流动过程中产生更多紊流，进而使流体物料充分混合反应，提高流体物料的反应效率，且扰流件31的两侧分别与壁体22的侧壁、反应腔体21的侧壁相连接，对反应腔体21的侧壁起到了支撑作用，提高了物料流道23的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，提高了使用寿命。

需要说明的是，在本实用新型的一些实施例中，在实际应用中，反应器可以由金属、塑料或陶瓷材质制成。由此，可根据流体的具体性质来确定反应器采用的材质，使反应器能够适应、输送更为多样化的流体。具体地，采用的材质例如：镍基合金、316L、钽、锆、钛合金、PTFE、PP、pps等，在此不做限定。

本反应器的制造方法有多种制造加工方法，举例一：

采用德国E0S-M290激光选区熔化装备进行3D打印制造，首先利用三维软件对设计的结构进行三维建模并导出STL格式模型文件；将STL模型文件在3D打印专业软件中进行位置、角度等的摆放或者添加支撑等处理；然后将处理完毕的STL模型进行切片处理，并将切片文件导入3D打印机配套软件进行激光路径的规划和激光参数的设置，最后设置完毕后的数据导入或者拷入3D打印机中进行3D打印制造。将制造的整体反应器从基体上切下后封装外夹套形成最终的结构强度高的反应器。

举例二:以CNC对金属、塑料、陶瓷进行流道加工，之后采用焊接方式，实现整体结构。

需要说明的是，在本实用新型的一些实施例，上述反应腔体21的壁厚为0.5mm至4mm。

可以理解的是，如图2至图5所示，在本实用新型的一些实施例，扰流件31的数量设置为多个，多个扰流件31沿壁体22的轴向倾斜设置。采用上述结构，不仅对反应腔体21的侧壁起到了支撑作用，提高了物料流道23的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，提高了使用寿命。

如图2至图5所示，在本实用新型的一些实施例，多个扰流件31沿壁体22周向方向彼此错位布置，进一步地提高了物料流道23的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，另外，实现不同方向的扰流效果，能够使流体物料在流动过程中产生更多紊流，提高流体物料的碰撞频率，进而使流体物料充分混合反应，提高流体物料的反应效果。

需要说明的是，在本实用新型的一些实施例中，上述壁体22呈柱状，扰流件31为扇形状的板体，稳定性较好，当然地，在一实施例中，扰流件31亦可设置为其他结构。如螺旋等。

可以理解的是，如图1至图5所示，在本实用新型的一些实施例中，壁体22设置有贯穿上下方向的第一换热通道221，且壳体10设置有位于反应腔体21外壁的第二换热通道13，物料流道23位于第一换热通道221和第二换热通道13之间。第一换热通道221和第二换热通道13均通入冷媒，通过第一换热通道221和第二换热通道13组合，即反应热量经过物料流道23的侧壁传递到第一换热通道221和第二换热通道13内，第一换热通道221和第二换热通道13二者内的冷媒将反应热量吸收，从而提高了对物料流道23内流体物料的换热效率，从而提高流体物料的冷却率。

需要说明的是，上述第一换热通道221、第二换热通道13均与物料流道23隔离，并用于冷媒循环，实现控温功能。

在本实用新型的一些实施例中，壁体22上设置有位于第一换热通道221内的螺旋叶片40。采用上述结构，不仅提高了冷媒的滞留时间，且螺旋叶片40对冷媒通入至第一换热通道221时起到了引导作用，能够使得冷媒均匀且充分对物料流道23内的流体物料进行换热冷却，提高了对物料流道23内流体物料的换热效率，从而提高流体物料的冷却率，另外，螺旋叶片40能够起到加强筋的作用，以提高壁体22的结构强度，结构简单，使用方便，利于推广。

需要说明的是，如图2和图3所示，螺旋叶片40和扰流件31的宽度在此不做限定，在该反应器中，螺旋叶片40和扰流件31二者的宽度均两种实施例。

可以理解的是，如图1至图5所示，在本实用新型的一些实施例中，反应结构20的数量设置为多个，且多个反应结构20沿壳体10的横向排成多组纵列，相邻两组纵列依次首尾相连；每组纵列中，相邻物料流道23的连通处设置有可将流体物料进行分流的分流结构。采用上述结构，同组纵列中，相邻物料流道23相连通，流体物料能够在沿着多个物料流道23流动的过程中，依次通过多个壁体22和反应腔体21的配合，从而在不间歇产生不规则的湍流，增多了流体物料的混合反应次数，能够有效利用反应器壳体10的空间，提高了结构紧凑性；且通过分流结构能够稳定而均匀进入至相邻的物料通道内，实现流体物料的均匀分配。

需要说明的是，通过上述多组纵列的结构，使得反应器可以满足流体物料流量10ml/min-100L/min的通量。

如图2至图5所示，在本实用新型的一些实施例中，分流结构包括多个隔板50，多个隔板50沿相邻物料流道23的连通处由上至下且间隔布置，采用上述结构，使得相邻物料流道23的连通处呈网格状结构，流体物料沿着壁体22两侧的物料流道23流动并汇集到相邻两个物料流道23相连通处，以通过上一物料流道23流动至下一个物料流道23，而隔板50起到将流体物料进行分隔，多个隔板50与相邻两个物料流道23相连通处配合形成汇集口，通过汇集口实现流通增加碰撞混合概率的结构，让流体物料能按照配比进行混合，避免分层和混合不均结构简单。

可以想到的是，如图2至图5所示，在本实用新型的一些实施例中，壳体10上设置有多个换向腔14，多个换向腔14分别位于多组纵列的两端；换向腔14的一端设置为汇流口，另一端设置为分流口，且汇流口和分流口二者内均设置有挡流块15，汇流口和分流口二者的内壁与挡流块15的外壁之间具有可供流体物料流经的间隙；相邻两组纵列中，汇流口与其中一组纵列的尾端的物料流道23相连通，分流口与另一组纵列的首端的物料流道23相连通。首先，流体物料通过物料进口11进入至纵列首端的反应腔体21；接着流体物料被壁体22分流，并沿着壁体22的两侧的物料流道23流动；紧接着，在沿着同组纵列的物料流道23流动至尾端的物料流道23，通过该物料流道23在反应腔体21的后方汇聚并通过汇流口进入至换向腔14内，最后通过换向腔14另一端的分流口进入至下一组纵列的首端物料流道23中，且由于汇流口和分流口均设置有挡流块15，使得流体物料在流动至换向腔14时，能够再次被挡流块15进行阻挡和干扰，促进流体物料产生紊流，进一步地提高流体物料的碰撞频率和反应效率。

需要说明的是，挡流块15包括两个背向连接的梯形部，通过两个梯形部以使得流体能够汇流至换向腔14，或者分流至物料流道23内。

如图1至图6所示，在本实用新型的一些实施例，多个反应腔体21的横截面形状为圆形；多个壁体22的截面形状为圆形。具体来说，本实施例的反应腔体21与壁体22的形状设计成一致，目的是使反应腔体21侧壁与壁体22侧壁形成固定尺寸的物料流道23。

当然地，在一些实施例中，反应腔体21形状亦可设置为椭圆形、多边形、三角形或者波浪形中的一种或者多种；多个壁体21的截面形状亦可设置为椭圆形、多边形、三角形或者波浪形中的一种或者多种。或者采用椭圆形的反应腔体21和圆形的壁体22组合等，采用不同的形状进行组合，在此不做赘述，除了可采用上述实施例所包含的形状以外，还可以采用L型、V型、U型、Σ型等，各种形状的物料流道23可根据实际输送的流体性质自由组合、排列，以便达到最佳的混合、反应效果。

在本实用新型的一些实施例中，壁体22的形状可以设置为圆形，也可以设置成圆弧三角形，还可以设置为椭圆形、三角形、正方形等等，各种形状的壁体22可以对流体物料进行阻挡和干扰，促进流体物料产生紊流，提高流体物料的碰撞频率和反应效率。

可以理解的是，如图1、图2和图4所示，在本实用新型的一些实施例中，壳体10上设置有用于对物料流道23内流体物料进行取样或者排料的两个第一操作位16以及对物料流道23内流体压力进行测压的第二操作位17。

需要说明的是，在本实用新型一些实施例中，区别传统的反应器，本反应器体积小，换热面积大，能实现高通量连续流反应，其传热效率高，承压能力在2-40MPa，通过控制流体物料流速在0.3m/s以上，能实现多相物料的充分混合、换热、及实现平推流反应的功能，是代替传统釜式反应器、塔式反应器、管式反应器的绿色合成装备。本反应器结合微通道反应器和传统反应器的特点，其常规参数能实现，换热比表面积大于500-4000m²/m3，其材质导热系数大于10W/m².K，本反应器根据材质及制造方法差异，可承压2-40MPa，反应器持液量仅为传统装备的1％，减小了化学原料的占用和回避了反应爆炸风险。

根据本实用新型的第二方面实施例的反应设备，包括上述第一方面实施例的结构强度高的反应器，反应器的数量为多个，多个壳体10相互串联或者并联。

根据本实用新型实施例的反应设备，采用上述结构，通过在物料流道23内设置有扰流结构30，扰流件31能够对流体物料进行扰流，能够使流体物料在流动过程中产生更多紊流，进而使流体物料充分混合反应，提高流体物料的反应效率，且扰流件31的两侧分别与壁体22的侧壁、反应腔体21的侧壁相连接，对反应腔体21的侧壁起到了支撑作用，提高了物料流道23的结构强度，结构牢固，反应器不易变形，提高了使用寿命。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.结构强度高的反应器，其特征在于，包括：

壳体(10)，其设置有物料进口(11)和物料出口(12)；

反应结构(20)，设置于所述壳体(10)，所述反应结构(20)包括反应腔体(21)和设置于所述反应腔体(21)内的壁体(22)，所述壁体(22)的侧壁和所述反应腔体(21)的侧壁之间形成有物料流道(23)，所述物料进口(11)、所述物料出口(12)均与所述物料流道(23)相连通；

扰流结构(30)，设置于所述物料流道(23)内，所述扰流结构(30)包括沿所述壁体(22)周向布置的扰流件(31)，所述扰流件(31)的两侧分别与所述壁体(22)的侧壁、所述反应腔体(21)的侧壁相连接。

2.根据权利要求1所述的结构强度高的反应器，其特征在于，所述扰流件(31)的数量设置为多个，多个所述扰流件(31)沿所述壁体(22)的轴向倾斜设置。

3.根据权利要求1或2所述的结构强度高的反应器，其特征在于，多个所述扰流件(31)沿所述壁体(22)周向方向彼此错位布置。

4.根据权利要求3所述的结构强度高的反应器，其特征在于，所述壁体(22)设置有贯穿上下方向的第一换热通道(221)，且所述壳体(10)设置有位于所述反应腔体(21)外壁的第二换热通道(13)，所述物料流道(23)位于所述第一换热通道(221)和所述第二换热通道(13)之间。

5.根据权利要求4所述的结构强度高的反应器，其特征在于，所述壁体(22)上设置有位于所述第一换热通道(221)内的螺旋叶片(40)。

6.根据权利要求1所述的结构强度高的反应器，其特征在于，所述反应结构(20)的数量设置为多个，且多个所述反应结构(20)沿所述壳体(10)的横向排成多组纵列，相邻两组所述纵列依次首尾相连；

每组所述纵列中，相邻所述物料流道(23)的连通处设置有可将流体物料进行分流的分流结构。

7.根据权利要求6所述的结构强度高的反应器，其特征在于，所述分流结构包括多个隔板(50)，多个所述隔板(50)沿相邻所述物料流道(23)的连通处由上至下且间隔布置。

8.根据权利要求6所述的结构强度高的反应器，其特征在于，所述壳体(10)上设置有多个换向腔(14)，多个换向腔(14)分别位于多组所述纵列的两端；

所述换向腔(14)的一端设置为汇流口，另一端设置为分流口，且所述汇流口和所述分流口二者内均设置有挡流块(15)，所述汇流口和所述分流口二者的内壁与所述挡流块(15)的外壁之间具有可供流体物料流经的间隙；

相邻两组所述纵列中，所述汇流口与其中一组所述纵列的尾端的所述物料流道(23)相连通，所述分流口与另一组所述纵列的首端的所述物料流道(23)相连通。

9.根据权利要求6或8所述的结构强度高的反应器，其特征在于，多个所述反应腔体(21)的横截面形状包括圆形、椭圆形、多边形、三角形或者波浪形中的一种或者多种；

多个所述壁体(22)的截面形状包括圆形、椭圆形、多边形、三角形或者波浪形中的一种或者多种。

10.反应设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的结构强度高的反应器，所述反应器的数量为多个，多个所述壳体(10)相互串联或者并联。

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