硫酰氟反应器及反应装置的制作方法

文档序号:11185558阅读:2073来源:国知局
硫酰氟反应器及反应装置的制造方法

本实用新型涉及化工反应设备技术领域,尤其是涉及一种硫酰氟反应器及反应装置。



背景技术:

硫酰氟,在常温常压下为无色无味的气体。在400℃时仍是稳定的,反应性不太强。由于硫酰氟具有扩散渗透性强、广谱杀虫、用药量省、残留量低、杀虫速度快、散气时间短、低温使用方便、对发芽率没有影响和毒性较低等特点,越来越广泛地应用于仓库、货船、集装箱和建筑物、水库堤坝、白蚁防治以及园林越冬害虫、活树蛀干性害虫的防治。

硫酰氟合成的工艺路线有以下几种:以二氧化硫和氟气为主要原料的直接氟化工艺;以二氧化硫、氯气和无水氢氟酸为原料的无水氢氟酸工艺;以二氧化硫和亚硝酰氟为主要原料的亚硝酰氟工艺;硫酰氯通过氟化合成硫酰氟;以氟磺酸和氯化钡为主要原料的氟磺酸工艺等,相对来说,前两者合成工艺报道较多。

直接氟化法,以二氧化硫和氟气为原料,在氟化氢和碱金属氟化物(如氟化钾等)存在的条件下合成,反应温度-60~50℃。反应式如下:

SO2+F2→SO2F2

该工艺虽然收率较高,但是在目前的情况下氟气生产成本较高,使硫酰氟生产成本过高而缺乏市场竞争力。

无水氟化氢工艺,以二氧化硫、氯气、无水氢氟酸为原料,在催化剂作用下合成,反应温度为150~200℃。反应式如下:

主反应:SO2+Cl2+2HF→SO2F2+2HCl

副反应:SO2+Cl2+2HF→SO2ClF2+HCl

副反应主要在较低的温度下才会显著发生。该工艺具有原料成本较低、反应条件温和、工艺操作简单等特点,目前在工业生产中得到普遍应用,其中催化剂是影响成本的关键因素。

硫酰氯氟化法,以硫酰氯、三乙胺-氟化氢盐为原料,在室温下反应得到硫酰氟,反应式如下:

NEt3.2.6HF+SO2Cl2→SO2F2

该工艺主原料硫酰氯难以合成,不宜工业化生产。

氟磺酸法

2HSO3F+BaCl2→SO2F2+BaSO4+2HCl

该工艺同样存在着主原料氟磺酸不宜得到且有强烈的腐蚀性,对反应釜材质有较高的要求,不宜工业化生产。

现有技术中硫酰氟反应器的缺点有:催化剂装卸比较繁琐,反应散热不均,反应器中间温度无法散热,容易导致副反应发生,影响产品品质,使用完废料在装卸时与操作人员直接接触,存在较大安全隐患,催化剂分布及散热不均匀,有副反应发生等。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供硫酰氟反应器及反应装置,以缓解了现有技术中存在的硫酰氟反应器反应物升温不均匀的技术问题。

本实用新型提供的硫酰氟反应器,包括筒体、上封头、下封头,所述筒体、所述上封头和所述下封头通过焊接连接;

换热管穿过从上到下依次设置在所述筒体内多孔板、第一管板和第二管板且分别与所述第一管板和所述第二管板焊接;

所述上封头上设有催化剂进口,反应气进口和用于放置温度计的温度计口;

所述筒体上设有反应气出口、换热介质出口和催化剂出口,且所述有反应气出口设置在所述多孔板和所述第一管板之间,所述换热介质出口设置在所述第一管板和所述第二管板之间;

所述下封头上设有换热介质进口。

进一步地,还包括温度计,所述温度计从温度计口伸入到所述筒体内。

进一步地,所述换热管与所述第一管板通过第一定位板固定连接;

所述换热管与所述第二管板通过第二定位板固定连接。

进一步地,还包括换热介质排尽口,所述换热介质排尽口的通道设置在所述第二管板内,出口设置在筒体上。

进一步地,所述换热管上设有翅片。

进一步地,所述第一管板的上端和所述第二管板的下端面分别设有绝热层。

进一步地,所述换热管在所述筒体内均匀等间距设置。

进一步地,所述多孔板和所述第一管板之间设有钢管。

进一步地,所述筒体、所述上封头和所述下封头的外表面依次设有保温层和防腐涂层。

本实用新型还提供了一种反应装置,包括所述的硫酰氟反应器。

本实用新型带来的有益效果为:

本实用新型提供的硫酰氟反应器,包括筒体、上封头、下封头,筒体、上封头和下封头通过焊接连接。换热管穿过从上到下依次设置在筒体内多孔板、第一管板和第二管板且分别与第一管板和第二管板焊接;上封头上设有催化剂进口,反应气进口和用于放置温度计的温度计口;筒体上设有反应气出口、换热介质出口和催化剂出口,且有反应气出口设置在多孔板和第一管板之间,换热介质出口设置在第一管板和第二管板之间;下封头上设有换热介质进口。使用时,将催化剂从催化剂入口装填,催化剂进入筒体内,落入到多孔板上,催化剂装卸方法简单,并且催化剂加入量大,加热冷却介质从换热介质进口进入,经过换热管后从换热介质出口排出,形成循环,装载催化剂时,可以通入冷的换热介质,催化剂装好后,通入热的换热介质,将反应物气体从反应气进口通入,气体经过筒体内的催化剂,进行反应后,从反应气出口排出。通过换热管的设置,使反应器内的物料升温及散热均匀防止副反应发生,提高生产效率。使用完卸载催化剂时,从催化剂出口卸载,可以避免与操作人员直接接触,安全隐患小。本实用新型结构设计合理,同等体积下反应器内部空间足够装下更多的催化剂,反应器升温及散热足够均匀,方便装卸催化剂,安全隐患小。

本实用新型还提供了一种反应装置,包括所述的硫酰氟反应器。使用本实用新型提供的硫酰氟反应器的反应装置在同等体积下反应器内部空间足够装下更多的催化剂,反应器升温及散热足够均匀,方便装卸催化剂,安全隐患小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的硫酰氟反应器的结构示意图;

图2为图1 a处的放大图;

图3为本实用新型实施例提供的换热管分布的结构示意图;

图4为本实用新型实施例提供的第一管板的结构示意图。

图标:1-筒体;2-上封头;3-下封头;4-换热管;5-多孔板;6-第一管板;7-第二管板;8-温度计;9-催化剂;11-反应气出口;12-换热介质出口;13-催化剂出口;14-换热介质排尽口;21-催化剂进口;211-反应气进口;22-温度计口;31-换热介质进口;61-第一定位板;62-钢管;71-第二定位板;

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的硫酰氟反应器的结构示意图;图2为图1 a处的放大图;图3为本实用新型实施例提供的换热管分布的结构示意图;图4为本实用新型实施例提供的第一管板的结构示意图。

实施例一

如图1-4所示,本实用新型提供的硫酰氟反应器,包括筒体1、上封头2、下封头3,筒体1、上封头2和下封头3通过焊接连接。换热管4穿过从上到下依次设置在筒体1内多孔板5、第一管板6和第二管板7且分别与第一管板6和第二管板7焊接;上封头2上设有催化剂进口21,反应气进口211和用于放置温度计8的温度计口22;筒体1上设有反应气出口11、换热介质出口12和催化剂出口13,且有反应气出口11设置在多孔板5和第一管板6之间,换热介质出口12设置在第一管板6和第二管板7之间;下封头3上设有换热介质进口31。

使用时,将催化剂9从催化剂9入口装填,催化剂9进入筒体1内,落入到多孔板5上,催化剂9装卸方法简单,并且催化剂9加入量大,加热冷却介质从换热介质进口31进入,经过换热管4后从换热介质出口12排出,形成循环,装载催化剂9时,可以通入冷的换热介质,催化剂9装好后,通入热的换热介质,将反应物气体从反应气进口211通入,气体经过筒体1内的催化剂9,进行反应后,从反应气出口11排出。通过换热管4的设置,使反应器内的物料升温及散热均匀防止副反应发生,提高生产效率。使用完卸载催化剂9时,从催化剂出口13卸载,可以避免与操作人员直接接触,安全隐患小。本实用新型结构设计合理,同等体积下反应器内部空间足够装下更多的催化剂9,反应器升温及散热足够均匀,方便装卸催化剂9,安全隐患小。

换热管4是换热器的元件之一,置于筒体1之内,用于介质之间热量的交换,换热管4上还可以设置翅片管、螺纹管、螺旋槽管等。

换热管4常用的尺寸(外径x壁厚)主要为Φ19mmx2mm、Φ

25mmx2.5mm和Φ38mmx2.5mm的无缝钢管62以及Φ25mmx2mm和Φ

38mmx2.5mm的不锈钢管62。采用小管径,可使单位体积的传热面积增大、结构紧凑、金属耗量减少、传热系数提高。据估算,将同直径换热器的换热管4由Φ25mm改为Φ19mm,其传热面积可增加40%左右,节约金属20%以上。但小管径流体阻力大,不便清洗,易结构堵塞。

换热管4常用材料有碳素钢、低合金钢、不锈钢、铜、铜镍合金、铝合金、钛等。此外还有一些非金属材料,如石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等。设计时应该根据工作压力、温度和介质腐蚀性等选用合适的材料。

需要说明的是第一管板6和第二管板7分别与筒体1焊接。

本实施例的可选方案中,还包括温度计8,温度计8从温度计口22伸入到筒体1内。

反应器内设置温度计8使温度点监测比较到位;方便控制温度,防止副反应发生。

本实施例的可选方案中,换热管4与第一管板6通过第一定位板61固定连接;换热管4与第二管板7通过第二定位板71固定连接。

第一定位板61和第二定位板71可以对换热管4起支撑作用,防止管束震动和弯曲。

换热管4分别与第一管板6和第二管板7的连接方法可以采用强度胀接、强度焊接和胀焊并用。

强度胀接是为保证换热管4与第一管板6或第二管板7连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。利用胀管器插入管口旋转,将穿入管板孔内的管端部胀大,使管子达到塑性变形,同时管板孔被胀大,产生弹性变形。胀管器退出后,第一管板6或第二管板7弹性恢复,换热管4与第一管板6或第二管板7的接触表面产生很大的挤压力,使换热管4与第一管板6或第二管板7牢固地结合在一起,达到既密封又能抗拉脱力两个目的。

焊接法加工简便,连接强度好,在高温高压时也能保证连接处的紧密性与抗拉脱能力。

胀接与焊接方法都有各自的优点与缺点,而采用胀焊结合的方法,不仅能提高连接处的抗疲劳性能,还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀,提高使用寿命

本实施例的可选方案中,还包括换热介质排尽口14,换热介质排尽口14的通道设置在第二管板7内,出口设置在筒体1上。

换热介质排尽口14用于将换热介质排干净,在检修或者清洗时,使排出换热介质更加方便。

本实施例的可选方案中,换热管4上设有翅片。

翅片在需要进行热传递的换热装置表面通过增加导热性较强的金属片,可以增大换热装置的换热表面积。

本实施例的可选方案中,第一管板6的上端和第二管板7的下端面分别设有绝热层。

绝热层可以是绝热材料,绝热材料是指能阻滞热流传递的材料,又称热绝缘材料。传统绝热材料,如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等,新型绝热材料,如气凝胶毡、真空板等。

本实施例的可选方案中,换热管4在筒体1内均匀等间距设置。

本实施例的可选方案中,多孔板5和第一管板6之间设有钢管62。钢管62对多孔板5起支撑作用。

本实施例的可选方案中,筒体1、上封头2和下封头3的外表面依次设有保温层和防腐涂层。

保温层可以是保温材料,保温材料具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。其常温导热系数0.018W/(K·m)且绝对防水,保温性能是传统材料3 ̄8倍。

防腐涂层是由各类高性能抗蚀材料与改性增韧耐热树脂进行共聚反应,形成互穿网络结构,产生协同效应,有效提高聚合物的抗腐蚀性能的功能涂层。

本实施例的可选方案中,所述第一管板6和所述第二管板7上设有防松吊耳。在第一管板6和所述第二管板7外圆上加防松支耳用带肩螺栓将管束固定在壳体法兰上可以防止换热管4在筒体1内下落。

放松吊耳对第一管板6和第二管板7可以起到定位的作用。相对于带肩螺柱来说可以放松和便于拧紧。

本实施例的可选方案中,筒体1上设有吊耳。筒体1上的吊耳用于整台设备的起吊。

实施例二

本实用新型还提供了一种反应装置,包括的硫酰氟反应器。

使用本实用新型提供的硫酰氟反应器的反应装置在同等体积下反应器内部空间足够装下更多的催化剂9,反应器升温及散热足够均匀,方便装卸催化剂9,安全隐患小。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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