CN220405609U - 一种多级反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多个依次串连的釜体、设置在釜体上的搅拌机构，每个釜体内部设有供物料进行反应的反应室，搅拌机构包括搅拌部和驱动部，搅拌部设置在反应室中，搅拌部的上端连接驱动部，反应釜本体的釜壁上设有与釜腔连通的连通口和分级进料口；第一级反应釜本体设置总进料口、第n级反应釜本体设置总出料口；多个反应釜本体以并列或呈蜂窝状排布方式布置，并通过相对接的连通口依次串连共同形成一多级反应器；上一级反应釜本体与其串连的下一级反应釜本体通过对接连通的连通口相连通。本实用新型的有益效果是：传质效果好，物料反应速率高、产量高；设备辅件少、物料利用率高、空间利用率高。

Description

一种多级反应釜

技术领域

本实用新型涉及化工反应设备领域，尤其涉及一种适用于多种物料混合反应的多级反应装置。

背景技术

传统化工行业生产过程中，通常根据产品产量及工艺参数等选择设备尺寸、搅拌形式等。对于产量较大、物料稳定不易分解的产品，一方面，需要选择设备基础结构，一般选择大容量反应釜或者数量较多的小容量反应釜；对于产量较小或者物料不稳定易分解的产品，一般选择小容量反应釜。常规大容量反应釜，设备占地面积大，搅拌电机功率大，搅拌效果不理想，特别对于易分解的物料由于搅拌效果差造成分解率高、产品收率低、产品质量差，而小容量反应釜存在单釜产量小、生产效率不高等缺点，这都严重影响了生产效率；而这些反应釜的径向截面通常为圆形，反应釜内的物料通常是依靠搅拌电机带动搅拌桨进行搅拌，搅拌效果完全依靠搅拌桨的转动完成，搅拌效果会根据物料所处的位置决定，而反应釜内的物料沿中轴线向反应釜釜壁的径向方向上与距离搅拌桨的距离渐增，对于高粘度、易分解、不稳定的物料搅拌速度不能或无法太快，这会使得反应釜靠近釜壁附近的物料的搅拌效果明显比距离搅拌桨近的物料效果差，尤其是这会导致处于反应釜的边缘处的物料，不仅不利于反应，还不利于传质效果，严重的会影响反应的效率、降低产量；另一方面，在物料生产过程中，通常会将多个反应釜组合成相应的生产线进行生产，各反应釜之间需要设计专门的管路连通，这样设计会存在以下问题：(一)生产线占用空间大，增加了空间成本；(二)增设专门的连通管路，连通各反应釜以进行生产，不仅增加了设备的制造、安装成本，而且生产过程中的物料会在各管路中残留，随着时间的延长，不仅使得物料的利用率降低，还容易堵塞接口以及管路，不利于生产；(三)反应釜之间的辅助部件过多，不仅安装困难，浪费人力物力，还增加了管路以及接口泄露的风险，使得维修成本增高，严重的会影响生产效率。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种减少设备辅件、提高物料利用率、搅拌效果良好、提高产量、提高空间利用率、可以进行多级反应的适用于多种物料混合反应的多级反应装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种多级反应釜，包括多个依次串连的釜体、设置在釜体上的搅拌机构，每个釜体内部设有供物料进行反应的釜腔；搅拌机构包括搅拌部和驱动部，搅拌部设置在釜腔中，搅拌部的上端连接驱动部，其特征在于：各个釜体的釜壁上设有与各自的釜腔连通的溢流口、加料口；多个釜体通过相对接的溢流口依次串连共同形成多级的反应器；将依次串连的多个釜体顺着物料输送方向依次命名为第一级釜体、第二级釜体、…、第n级釜体；第一级釜体设置一级进料口、第n级釜体设置排料口；上一级釜体与其串连的下一级釜体通过对接连通的溢流口相连通，物料依次从上一级釜体进入相串连的下一级釜体，并在第n级釜体出料；n为大于1的正整数。

优选的，每个釜体的径向截面均为多边形结构；相串连的两个釜体的釜壁贴紧并固定，并通过相对接的溢流口连通。

优选的，所述的釜体的个数n为2～6个。

优选的，所述的釜体的径向截面为正N边形，釜体对应为N角正棱柱体(即正N棱柱体)，其中N为4～8的正整数。

更优选的，所述的釜体的径向截面为正六边形，釜体对应为六角柱体(即正六棱柱体)。

优选的，除第一级釜体、第n级釜体的一釜壁上各设置一个溢流口之外，其余的釜体的釜壁上各设有两个溢流口，且两个溢流口分布在釜体的任意两个釜壁上并呈上下交错排布，n为大于2的正整数。

或者，第一级釜体、第n级釜体的一釜壁上各设置一个溢流口，且两个溢流口呈上下交错排布，n为2。

更优选的，相串连的两釜体的加料口呈上下交错分布。

优选的，第一级反应釜的一级进料口和加料口设置在第一级釜体的相邻两釜壁的同一高度处。

优选的，第一级釜体的相邻两釜壁的下部设有一级进料口和加料口，第一级釜体的一釜壁的上部设有溢流口。

优选的，各个所述的釜体的底部设有放净口。

优选的，搅拌部包括搅拌轴和设置在搅拌轴上的多个搅拌桨叶，搅拌轴可转动地穿设于釜体中，并绕垂直于水平面的轴线旋转；多个搅拌桨叶分布在搅拌轴的伸入反应室的部分；搅拌轴的上端与驱动部的输出轴相连接。

本实用新型的装置进行反应时，多种物料需要混合反应时，可以先选取其中一种物料从第一级釜体的一级进料口进料，物料会顺着各级釜体输送，并在输送过程中，其余的物料则由各级釜体的次级进料口分次加入，反应完成后，反应物料由第n级釜体的出料口出料，整个反应过程中，物料可以分次加入，实现了反应的分级进行，有利于反应物料之间的传质以及提高反应效率。

更有利的是，本实用新型的釜体为N角正棱柱体，物料经过釜体的顶角时形成湍流，可进一步提高搅拌效果，使得釜壁附近的物料同样可以有良好的传质效果，而且每个釜体作为一个单独的反应单元体积小，搅拌效果好，传质效果好，加强物料混合效果、加快物料反应速率。

本实用新型的釜体以并列或呈蜂窝状排布方式布置，上一级釜体与其串连的下一级釜体通过对接连通的溢流口相连通，物料依次从上一级釜体进入其串连的下一级釜体，并在第n级釜体出料；可以有效地减少设备的占用体积，而且各串连的釜体之间直接依靠溢流口对接，即可以节省外部连接管路，又可以防止物料在各管路之间残留，堵塞管路影响生产；而且釜体以紧凑的方式布置，可以缩短物料输送时间，提高输送效率。

另外，各釜体串连成一连续的输送通道，实现了物料的连续进料和连续出料，可以解决小容量釜单个釜产能小的问题，提高产量。整个釜体的安装可以根据需要调整釜体的个数，更有利于工业化生产。

本实用新型的有益效果是：搅拌效果好，传质效果好，加强物料混合效果、加快物料反应速率；减少设备辅件、提高物料利用率、提高产量、提高空间利用率。

附图说明

以下示意性的附图仅用于理解本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型中提供的一种二级正六边形反应装置的主视图。

图2是本实用新型中提供的一种二级正六边形反应装置的俯视图。

图3是本实用新型中提供的一种二级正六边形反应装置的物料流向示意图(箭头方向代表物料的流向)；

图4是本实用新型中提供的一种四级正六边形反应装置的主视图。

图5是本实用新型中提供的一种四级正六边形反应装置的物料流向示意图之一(箭头方向代表物料的流向)；

图6是本实用新型中提供的一种四级正六边形反应装置的平面布置及物料流向图(箭头方向代表物料的流向)；

图7是本实用新型中提供的一种六级正六边形反应装置的平面布置及物料流向图(箭头方向代表物料的流向)。

图8是本实用新型的搅拌部的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1～3所示，本实用新型所述的一种多级反应釜，包括两个外形相同的釜体1，设置在釜体1上的搅拌机构4，每个釜体1内部设有供物料进行反应的釜腔，搅拌机构4包括搅拌部2和驱动部3，搅拌部2设置在釜腔中，搅拌部2的上端连接驱动部3，各个釜体1的釜壁上设有与各自的釜腔连通的溢流口11、加料口12；两个釜体1通过相对接的溢流口11依次串连共同形成一多级反应器；将两个釜体1顺着物料输送方向依次命名为第一级釜体、第二级釜体；第一级釜体设置一级进料口13、第二级釜体设置排料口14；第一级釜体与其串连的第二级釜体通过对接连通的溢流口11相连通，物料依次从第一级釜体进入第二级釜体，并在第二级釜体出料。

在本实用新型的一些实施例中，每个釜体1的径向截面均为多边形结构；相串连的两个釜体的釜壁相互焊接固定，并通过相对接的溢流口连通，可以实现各釜体之间的牢固安装，同时可以方便溢流口之间的对接。相串连的釜体可以通过溢流的方式互通，使得各釜体之间的物料流动方式简单。

如图2、3所示，所述的釜体1的径向截面为正六边形，釜体对应为六角柱体，物料经过釜体的顶角时形成湍流，提高搅拌效果，使得釜壁附近的物料同样可以有良好的传质效果。

如图1所示，第一级釜体、第二级釜体的一釜壁上设置一个溢流口11，且两个溢流口11分布在两个釜壁上并呈上下交错排布。

如图2所示，相串连的两釜体的加料口12呈上下交错分布，使得顺次串连的釜体之间的物料输送路径呈S型，延长了物料的输送路径，增加了物料在各釜腔内的停留时间，也就延长了混合物料在釜腔内的反应时间，从而显著地提高反应速率，提高产量。如图1所示，第一级反应釜的一级进料口13和加料口12设置在第一级釜体的相邻两釜壁的同一高度处。

如图1所示，第一级釜体的相邻两釜壁的下部设有一级进料口13和加料口12，第一级釜体的一釜壁的上部设有溢流口。

本实用新型的一些实施例中，溢流口可以设置成溢流口的结构形式。

如图1所示，各个所述的釜体的底部设有放净口13。除此之外，各个所述的釜体的釜壁上还可以设置取样口，方便对釜体内的物料进行取样，随时检测釜腔内的物料情况。

如图1所示，搅拌部2包括搅拌轴21和设置在搅拌轴21上的多个搅拌桨叶22，搅拌轴21可转动地穿设于釜体1中，并绕垂直于水平面的轴线旋转；多个搅拌桨叶22分布在搅拌轴22的伸入釜腔的部分；搅拌轴21的上端与驱动部3的输出轴相连接。

多个搅拌桨叶22在搅拌轴22上分成一层或多层形式排布，图1中搅拌桨叶22为上、下两层，搅拌桨叶倾斜设置，桨叶倾斜角度30-60°，宜选用45°。

在本实用新型的一些实施例中，所述的驱动部3包括机架31、驱动电机32和减速机33，机架31固定安装在釜体的顶部，驱动电机32设置在减速机33的上方，驱动电机32的输出轴与减速机33的输入端连接，减速机33设置在机架31上，减速机33的输出轴与贯穿机架31的搅拌轴22的上端部相连接。所述的驱动电机32为变频电机。

本实用新型的釜体为N角正棱柱体，物料经过釜体的顶角时形成湍流，可进一步提高搅拌效果，使得釜壁附近的物料同样可以有良好的传质效果，而且每个釜体作为一个单独的反应单元体积小，搅拌效果好，传质效果好，加强物料混合效果、加快物料反应速率。

本实用新型的装置进行反应时，多种物料需要混合反应时，以物料A和物料B进行的反应为例，原料A从第一级釜体的一级进料口13进料，物料A会顺着各级釜体输送，并在输送过程中，物料B则由各级釜体的次级进料口12分次加入，在搅拌部2的搅拌下可以进行充分的混合和反应后形成的反应物料依次通过下一级釜体后从第n级釜体的出料口14出料，整个反应过程中，物料可以分次加入，实现了反应的分级进行，有利于反应物料之间的传质以及提高反应效率。

本实用新型的釜体为N角正棱柱体，物料经过釜体的顶角时形成湍流，可进一步提高搅拌效果，使得釜壁附近的物料同样可以有良好的传质效果，而且每个釜体作为一个单独的反应单元体积小，搅拌效果好，传质效果好，加强物料混合效果、加快物料反应速率。

具体的，如图3所示，以物料A为3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺水溶液、物料B为2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐为例，利用本发明的反应装置进行反应，开始反应时，3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺水溶液从第一级釜体的一级进料口13进料，2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐从第一级釜体的加料口12进料，搅拌均匀后的物料通过上方的溢流口11(从主视图实际看上去，溢料口3可以是一条线，为了能够清楚说明，此处画成了长方形)出料至第二级釜体；2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐从第二级釜体的加料口12进料，第二级釜体中的物料搅拌均匀后通过第二级釜体的排料口14出料。在上述反应过程中，保持3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺水溶液持续从一级进料口13进料，物料B持续从第一级釜体、第二级釜体的加料口12进料，第一级釜体中的物料持续出料至第二级釜体，第二级釜体中的物料持续通过排料口14出料，以此达到连续进料出料的目的。反应结束后，未能出料的部分物料，通过第一级釜体、第二级釜体的放净口15排尽。通过本装置，降温用冷媒用量减少10％，反应收率提高1％，反应时间缩短20％，反应后物料升温蒸汽用量节省10％，经济效益明显。

实施例2

如图3～6所示，本实施例的基本结构与实施例1相同，不同之处在于：包括四个外形相同的釜体1，四个釜体1以呈蜂窝状排布方式布置，并通过相对接的溢流口11依次串连共同形成一多级反应器。除第一级釜体、第四级釜体的一釜壁上设置一个溢流口之外，其余的釜体的釜壁上设有两个溢流口，且两个溢流口分布在两个釜壁上并呈上下交错排布。

本实用新型的釜体以并列或呈蜂窝状排布方式布置，上一级釜体与其串连的下一级釜体通过对接连通的溢流口相连通，物料依次从上一级釜体进入其串连的下一级釜体，并在第n级釜体出料；通过这种方式排布，使得设备的各个釜体之间排列紧密，可以有效地节约设备的整体占用空间、减少设备的占用体积，而且各串连的釜体之间直接依靠溢流口对接，即可以节省外部连接管路，又可以防止物料在各管路之间残留，堵塞管路影响生产；而且釜体以紧凑的方式布置，可以缩短物料输送时间，提高输送效率。

具体的，如图6所示，以物料A为3-(N,N-二乙酰氧乙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺水溶液、物料B为2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐为例进行说明，开始反应时，3-(N,N-二乙酰氧乙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺水溶液从第一级釜体的一级进料口13进料，物料B从第一级釜体的加料口12进料，搅拌均匀后的物料通过上方的溢流口11(从主视图实际看上去，溢流口11可以是一条线，为了能够清楚说明，此处画成了长方形)出料至第二级釜体；2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐从第二级釜体的加料口12进料，第二级釜体中的物料搅拌均匀后通过下方的溢流口11出料至第三级釜体；2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐从第二级釜体的加料口12进料，第二级釜体中的物料搅拌均匀后通过下方的溢流口11出料至第三级釜体；2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐从第三级釜体的加料口12进料，搅拌均匀后的物料通过溢流口14出料至第四级釜体；2,4-二硝基-6-氯苯胺重氮盐从第四级釜体的加料口12进料，搅拌均匀后通过第四级釜体的排料口14出料。在上述反应过程中，保持3-(N,N-二乙酰氧乙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺水溶液持续从一级进料口13进料，物料B持续从第一～四级釜体的加料口12进料，反应单体一中的物料持续出料至反应单体二，第一级釜体中的物料持续出料至第二级釜体，第二级釜体中的物料持续出料至第三级釜体，第三级釜体中的物料持续出料至第四级釜体，第四级釜体中的物料持续通过排料口14出料，以此达到连续进料出料的目的。反应结束后，未能出料的部分物料，通过第一级釜体、第二级釜体的放净口15排尽。通过本装置，降温用冷媒用量减少10％，反应收率提高2％，反应时间缩短25％，反应后物料升温蒸汽用量节省10％，经济效益明显。

实施例3

如图7所示，本实施例的基本结构与实施例1相同，不同之处在于：包括六个外形相同的釜体1，四个釜体1以呈环状排布方式布置，并通过相对接的溢流口11依次串连共同形成一多级反应器。除第一级釜体、第四级釜体的一釜壁上设置一个溢流口之外，其余的釜体的釜壁上设有两个溢流口，且两个溢流口分布在两个釜壁上并呈上下交错排布。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种多级反应釜，包括多个依次串连的釜体(1)、设置在釜体(1)上的搅拌机构(4)，每个釜体(1)内部设有供物料进行反应的釜腔；搅拌机构(4)包括搅拌部(2)和驱动部(3)，搅拌部(2)设置在釜腔中，搅拌部(2)的上端连接驱动部(3)，其特征在于：各个釜体(1)的釜壁上设有与各自的釜腔连通的溢流口(11)、加料口(12)；多个釜体(1)通过相对接的溢流口(11)依次串连共同形成一多级的反应器；将依次串连的多个釜体(1)顺着物料输送方向依次命名为第一级釜体、第二级釜体、…、第n级釜体；第一级釜体设置一级进料口(13)、第n级釜体设置排料口(14)；上一级釜体与其串连的下一级釜体通过对接连通的溢流口(11)相连通，物料依次从上一级釜体进入相串连的下一级釜体，并在第n级釜体出料；n为大于1的正整数。

2.如权利要求1所述的一种多级反应釜，其特征在于：每个釜体(1)的径向截面均为多边形结构；相串连的两个釜体的釜壁贴紧并固定，并通过相对接的溢流口连通。

3.如权利要求2所述的一种多级反应釜，其特征在于：所述的釜体(1)的个数n为2～6个。

4.如权利要求3所述的一种多级反应釜，其特征在于：所述的釜体(1)的径向截面为正N边形，釜体(1)对应为N角正棱柱体，其中N为4～8的正整数。

5.如权利要求4所述的一种多级反应釜，其特征在于：所述的釜体(1)的径向截面为正六边形，釜体对应为六角柱体。

6.如权利要求1所述的一种多级反应釜，其特征在于：相串连的两釜体的加料口(12)呈上下交错分布。

7.如权利要求6所述的一种多级反应釜，其特征在于：第一级反应釜的一级进料口(13)和加料口(12)设置在第一级釜体的相邻两釜壁的同一高度处。

8.如权利要求7所述的一种多级反应釜，其特征在于：第一级釜体的相邻两釜壁的下部设有一级进料口(13)和加料口(12)，第一级釜体的一釜壁的上部设有溢流口。

9.如权利要求1所述的一种多级反应釜，其特征在于：各个所述的釜体的底部设有放净口(15)。

10.如权利要求1所述的一种多级反应釜，其特征在于：搅拌部(2)包括搅拌轴(21)和设置在搅拌轴上的多个搅拌桨叶(22)，搅拌轴(21)可转动地穿设于釜体(1)中，并绕垂直于水平面的轴线旋转；多个搅拌桨叶(22)分布在搅拌轴的伸入釜腔的部分；搅拌轴(21)的上端与驱动部(3)的输出轴相连接。