一种可进行淬灭的精确进料催化反应系统的制作方法

本实用新型涉及化工制药设备技术领域，尤其是一种可进行淬灭的精确进料催化反应系统。

背景技术：

化工制药技术领域常用的反应器设备包括管式反应器和釜式反应器等，其中釜式反应器常在反应釜中装入搅拌装置，用于液相反应物混合，其合成物纯度、反应转化率较低，能耗和污染较为严重。由于化工制药领域对产品的纯度等要求较高，因此常使用的反应器设备为连续流管式反应器。

连续流管式反应器的管长较长同时反应长度较长，可以使反应物充分反应。但是连续流管式反应器的的流量较小，无法适应大流量的反应需求。同时，传统的管式反应器内不方便放置和更换催化剂从而对反应进行催化。

同时，管式反应器的管长较长，同时管径较细，传统的清洗方式不能适用于连续流管式反应器的清洗。同时，现有的管式反应器不能精确控制进入的反应物的量，不能在反应完成后通过淬灭反应来消除过量的反应物。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决上述问题，提供了一种可进行淬灭的精确进料催化反应系统，它一方面相比连续流管式反应器处理反应物的流量更大，一方面使反应物得到了足够长的反应距离，同时解决了连续流管式反应器清洗困难的问题，解决了不能精确控制进入反应单元的反应物的量的问题，解决了不能在反应完成后通过淬灭反应来消除过量的反应物的问题，解决了连续流管式反应器安装更换催化剂困难的问题。其采用的技术方案如下：

一种可进行淬灭的精确进料催化反应系统，其特征在于，包括：进料单元、淬灭单元、CIP清洗单元和反应单元，

所述反应单元包括壳体，所述壳体上设置有与其内腔相连通的壳程入口和壳程出口，所述壳体的左右两端均设置有管板和汇流箱，所述壳体中设置有反应管，所述反应管的左右两端均穿过并固定连接于管板上，所述管板包括胀接管板和焊接管板，所述胀接管板固定连接在壳体左右两端处，所述反应管穿过胀接管板并与胀接管板相固接，所述反应管穿过焊接管板并与焊接管板相固接，所述焊接管板通过法兰和螺栓与汇流箱紧密贴合，所述汇流箱形成有法兰部，相邻的反应单元通过法兰部相互固定连接并一一串联连通，所述反应管为直管，

所述CIP清洗单元通过管道与进料单元连接，所述进料单元通过管道与反应单元连接，所述反应单元通过管道与混合罐连接，所述淬灭单元通过管道与混合罐连接。

优选的，所述进料单元包括原料罐、进料气动球阀、进料气动隔膜泵、进料缓冲罐、第一磁翻板液位传感器、第一流量标定柱、第一进料阀、第二进料阀、第一液压隔膜计量泵、第一脉冲阻尼器和第一止回阀，所述原料罐通过管道与进料气动球阀连接，所述进料气动球阀通过管道与进料气动隔膜泵连接，所述进料气动隔膜泵通过管道与进料缓冲罐连接，所述进料缓冲罐通过管道与第一磁翻板液位传感器连接，所述进料缓冲罐通过管道与第一流量标定柱连接，所述第一流量标定柱通过管道与第一进料阀连接，所述第一进料阀通过管道与第一液压隔膜计量泵连接，所述进料缓冲罐通过管道与第二进料阀连接，所述第二进料阀通过管道与第一液压隔膜计量泵连接，所述第一液压隔膜计量泵通过管道与第一脉冲阻尼器连接，所述第一脉冲阻尼器通过管道与第一止回阀连接，所述第一止回阀通过管道与反应单元连接。

优选的，所述CIP清洗单元包括水罐、第一过滤阀、第一气动球阀、第一气动隔膜泵、碱性溶液罐、第二过滤阀、第二气动球阀、第二气动隔膜泵、酸性溶液罐、第三过滤阀、第三气动球阀和第三气动隔膜泵，所述水罐通过管道与第一过滤阀连接，所述第一过滤阀通过管道与第一气动球阀连接，所述第一气动球阀通过管道与第一气动隔膜泵连接，所述第一气动隔膜泵通过管道与进料缓冲罐连接，所述碱性溶液罐通过管道与第二过滤阀连接，所述第二过滤阀通过管道与第二气动球阀连接，所述第二气动球阀通过管道与第二气动隔膜泵连接，所述第二气动隔膜泵通过管道与进料缓冲罐连接，所述酸性溶液罐通过管道与第三过滤阀连接，所述第三过滤阀通过管道与第三气动球阀连接，所述第三气动球阀通过管道与第三气动隔膜泵连接，所述第三气动隔膜泵通过管道与进料缓冲罐连接。

优选的，所述淬灭单元包括淬灭罐、淬灭气动球阀、淬灭气动隔膜泵、淬灭缓冲罐、第二磁翻板液位传感器、第二流量标定柱、第一淬灭阀、第二淬灭阀、第二液压隔膜计量泵、第二脉冲阻尼器和第二止回阀，所述淬灭罐通过管道与淬灭气动球阀连接，所述淬灭气动球阀通过管道与淬灭气动隔膜泵连接，所述淬灭气动隔膜泵通过管道与淬灭缓冲罐连接，所述淬灭缓冲罐通过管道与第二磁翻板液位传感器连接，所述淬灭缓冲罐通过管道与第二流量标定柱连接，所述第二流量标定柱通过管道与第一淬灭阀连接，所述第一淬灭阀通过管道与第二液压隔膜计量泵连接，所述淬灭缓冲罐通过管道与第二淬灭阀连接，所述第二淬灭阀通过管道与第二液压隔膜计量泵连接，所述第二液压隔膜计量泵通过管道与第二脉冲阻尼器连接，所述第二脉冲阻尼器通过管道与第二止回阀连接，所述第二止回阀通过管道与混合罐连接。

优选的，所述法兰部形成有沉槽，相互固接的法兰部的两个沉槽构成一个凹槽，所述凹槽中设置有催化物，所述催化物与凹槽固定连接。

优选的，所述壳体内部设置有一体式的螺旋折流挡板，固定柱上下两端分别固定安装于胀接管板上，螺旋折流挡板安装固定于固定柱上，反应管均贯穿螺旋折流板而与胀接管板固定连接。

优选的，每条反应管上均形成有径向向外扩张的胀接部，所述反应管通过胀接部与胀接管板胀接于一起，所述反应管的末端通过焊接点与焊接管板焊接于一起。

优选的，所述催化物上开设通孔，反应物流经通孔穿过催化物，所述通孔为一个大孔或者为若干个小孔组成。

优选的，所述催化物为网状。

本实用新型具有如下优点：通过多个反应单元串联，可以在进行大流量反应物反应时满足所需反应长度的；通过使用CIP清洗单元对反应单元进行清洗，不需要拆解反应单元，而且清洗快捷彻底；通过可精确调整瞬时流量的第一液压隔膜计量泵，可精确测量瞬时流量的第一流量标定柱可以显示瞬时流量，便于调整第一液压隔膜计量泵，通过第一磁翻板液位传感器可以得出进料缓冲罐中反应物的量实现精确控制反应物总量，解决了不能精确控制进入反应单元的反应物的量的问题；通过使用淬灭单元，消除生成物中残余的反应物，解决了不能在反应完成后通过淬灭反应来消除过量的反应物的问题；通过使反应物在低流速情况下获得高雷诺数，大大提高湍流效果，在不断流动反应中仍能不间断混合；通过在法兰区中安装催化物对反应物进行多次催化，催化次数多，同时方便更换催化物从而适应不同的反应；采用胀接管板和焊接管板，可以防止泄漏；通过一体式的螺旋折流挡板，使热传介质呈螺旋涡流式上升通过壳体内部，与反应管的接触更加的充分和均匀，保温的效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1：为本实用新型的结构示意图；

图2：为本实用新型管板的局部放大结构示意图；

图3：为本实用新型催化物凹槽式的结构示意图；

图4：为本实用新型催化物凸起式的结构示意图；

图5：为本实用新型催化物非圆式的结构示意图；

图6：为本实用新型螺旋线的结构示意图；

图7：为本实用新型螺旋折流挡板和固定柱的结构示意图；

图8：为本实用新型反应单元的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明：

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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

实施例1

如图1至图8所示，本实施例的一种可进行淬灭的精确进料催化反应系统，其特征在于，包括：进料单元、淬灭单元、CIP清洗单元和反应单元 100，

所述反应单元100包括壳体1，所述壳体1上设置有与其内腔相连通的壳程入口10和壳程出口11，所述壳体1的左右两端均设置有管板3和汇流箱101，所述壳体1中设置有反应管20，所述反应管20的左右两端均穿过并固定连接于管板3上，所述管板3包括胀接管板30和焊接管板31，所述胀接管板30固定连接在壳体1左右两端处，所述反应管20穿过胀接管板 30并与胀接管板30相固接，所述反应管20穿过焊接管板31并与焊接管板 31相固接，所述焊接管板31通过法兰和螺栓与汇流箱101紧密贴合，所述汇流箱101形成有法兰部102，相邻的反应单元100通过法兰部102相互固定连接并一一串联连通，所述反应管20为直管，

所述CIP清洗单元通过管道与进料单元连接，所述进料单元通过管道与反应单元100连接，所述反应单元100通过管道与混合罐7连接，所述淬灭单元通过管道与混合罐7连接。

优选的，所述进料单元包括原料罐50、进料气动球阀51、进料气动隔膜泵52、进料缓冲罐53、第一磁翻板液位传感器54、第一流量标定柱55、第一进料阀56、第二进料阀57、第一液压隔膜计量泵58、第一脉冲阻尼器 59和第一止回阀62，所述原料罐50通过管道与进料气动球阀51连接，所述进料气动球阀51通过管道与进料气动隔膜泵52连接，所述进料气动隔膜泵52通过管道与进料缓冲罐53连接，所述进料缓冲罐53通过管道与第一磁翻板液位传感器54连接，所述进料缓冲罐53通过管道与第一流量标定柱55连接，所述第一流量标定柱55通过管道与第一进料阀56连接，所述第一进料阀56通过管道与第一液压隔膜计量泵58连接，所述进料缓冲罐53通过管道与第二进料阀57连接，所述第二进料阀57通过管道与第一液压隔膜计量泵58连接，所述第一液压隔膜计量泵58通过管道与第一脉冲阻尼器59连接，所述第一脉冲阻尼器59通过管道与第一止回阀62连接，所述第一止回阀62通过管道与反应单元100连接。

优选的，所述CIP清洗单元包括水罐71、第一过滤阀72、第一气动球阀73、第一气动隔膜泵74、碱性溶液罐81、第二过滤阀82、第二气动球阀83、第二气动隔膜泵84、酸性溶液罐91、第三过滤阀92、第三气动球阀93和第三气动隔膜泵94，所述水罐71通过管道与第一过滤阀72连接，所述第一过滤阀72通过管道与第一气动球阀73连接，所述第一气动球阀 73通过管道与第一气动隔膜泵74连接，所述第一气动隔膜泵74通过管道与进料缓冲罐53连接，所述碱性溶液罐81通过管道与第二过滤阀82连接，所述第二过滤阀82通过管道与第二气动球阀83连接，所述第二气动球阀83通过管道与第二气动隔膜泵84连接，所述第二气动隔膜泵84通过管道与进料缓冲罐53连接，所述酸性溶液罐91通过管道与第三过滤阀92连接，所述第三过滤阀92通过管道与第三气动球阀93连接，所述第三气动球阀 93通过管道与第三气动隔膜泵94连接，所述第三气动隔膜泵94通过管道与进料缓冲罐53连接。

优选的，所述淬灭单元包括淬灭罐110、淬灭气动球阀111、淬灭气动隔膜泵112、淬灭缓冲罐113、第二磁翻板液位传感器114、第二流量标定柱115、第一淬灭阀116、第二淬灭阀117、第二液压隔膜计量泵118、第二脉冲阻尼器119和第二止回阀122，所述淬灭罐110通过管道与淬灭气动球阀111连接，所述淬灭气动球阀111通过管道与淬灭气动隔膜泵112连接，所述淬灭气动隔膜泵112通过管道与淬灭缓冲罐113连接，所述淬灭缓冲罐 113通过管道与第二磁翻板液位传感器114连接，所述淬灭缓冲罐113通过管道与第二流量标定柱115连接，所述第二流量标定柱115通过管道与第一淬灭阀116连接，所述第一淬灭阀116通过管道与第二液压隔膜计量泵118 连接，所述淬灭缓冲罐113通过管道与第二淬灭阀117连接，所述第二淬灭阀117通过管道与第二液压隔膜计量泵118连接，所述第二液压隔膜计量泵 118通过管道与第二脉冲阻尼器119连接，所述第二脉冲阻尼器119通过管道与第二止回阀122连接，所述第二止回阀122通过管道与混合罐7连接。

优选的，所述法兰部102形成有沉槽103，相互固接的法兰部102的两个沉槽103构成一个凹槽，所述凹槽中设置有催化物4，所述催化物4与凹槽固定连接。

优选的，所述壳体1内部设置有一体式的螺旋折流挡板181，固定柱 82上下两端分别固定安装于胀接管板30上，螺旋折流挡板181安装固定于固定柱82上，反应管20均贯穿螺旋折流挡板181而与胀接管板30固定连接。

优选的，每条反应管20上均形成有径向向外扩张的胀接部200，所述反应管20通过胀接部200与胀接管板30胀接于一起，所述反应管20的末端通过焊接点201与焊接管板31焊接于一起。

优选的，所述催化物4上开设通孔41，反应物流经通孔41穿过催化物 4，所述通孔41为一个大孔或者为若干个小孔组成。

优选的，所述催化物4为网状。

优选的，沿反应管20的外壁上压制有2条旋向相反、旋转升角一致的螺旋线20a，使得反应管的内壁上向内凸出形成有两螺旋线相应的螺旋凸起。如此反应物料在其中流动时，可以形成较大的扰流，反应物沿着螺旋凸起形成螺旋状切线运动，进一步提高反应物料流动的雷诺数，大大提高湍流效果，提高反应物料的传热及混合效果。

每条反应管20上均形成有径向向外扩张的胀接部200，所述反应管20 通过胀接部200与胀接管板30胀接于一起，如此一是工艺简单，二是可保证反应管20与胀接管板30结合的紧密性，所述反应管20的末端通过焊接点201与焊接管板31焊接于一起，如此可避免焊接时造成反应管20被焊穿并可保证焊接的牢固和紧密性。反应管通过两个胀接部200与胀接管板 30胀接，连接方式更为紧密稳定，可以有效防止反应管内介质进入壳程，胀接管板与壳体1紧密连接可以防止壳程内介质的泄漏。优选的以胀接管板30和焊接管板31分开一定距离为宜。

催化物4可以为块状金属催化剂(如电解银、熔铁、铂网等)、负载型金属催化剂(如Ni/Al2O3加氢催化剂)、合金催化剂(活性组分是两种或两种以上金属原子组成，如Ni-Cu合金加氢催化剂，LaNi5加氢催化剂等) 等。

为了防止催化物4相对法兰部102转动，影响反应物，催化物4可以为以下形式：

凹槽式：催化物4外侧形成有凹槽42，凹槽42与法兰部102的相应凸起相适配，防止催化物4转动。

凸起式：催化物4外侧形成有凸起43，凸起43与法兰部102的相应凹槽相适配，防止催化物4转动。

非圆式：催化物4为非圆形，与法兰部102的沉槽103相适配，防止催化物4转动。

本实用新型工作时：首先第一进料阀56打开，第一流量标定柱55测定第一液压隔膜计量泵58的瞬时流量，并对第一液压隔膜计量泵58的瞬时流量进行调整，完成后关闭第一进料阀56。原料罐50中的反应物经过进料气动球阀51，由进料气动隔膜泵52泵入到进料缓冲罐53中。其中，与缓冲罐53连接的原料罐50的数量可以是多个。第二磁翻板液位传感器114 检测缓冲罐53中反应物的液位高度，然后第二进料阀57打开，反应物经过第二进料阀57由第一液压隔膜计量泵58泵出，经过第一脉冲阻尼器59 和第一止回阀62后进入反应单元100中进行反应。

反应物经过若干个相串联的反应单元100，反应物从第一个反应单元 100的汇流箱101进入，经过若干反应单元100后，从最后一个反应单元 100的汇流箱101流出，完成反应形成生成物，进入到混合罐7中。其中，每经过一次相互固接的法兰部102，反应物就会与催化物4接触一次，实现多次多级催化。壳体1的壳程内部用于流通传热介质，使反应管20管程内的反应物保持适宜的温度，热传介质通过壳程入口10进入，中间通过一体式的螺旋折流挡板181，使热传介质呈螺旋涡流式上升通过壳体1内部，与反应管20的接触更加的充分和均匀，保温的效果更好，最后通过壳程出口 11排出。一体式的螺旋折流挡板181相对于分片式的，安装的时候更加的方便，对于传热介质的导流效果更好，避免分片式的断流现象。

此时，淬灭单元已经完成以下工作：第一淬灭阀116打开，第二流量标定柱115测定第二液压隔膜计量泵118的瞬时流量，第二液压隔膜计量泵 118调整自身的流量，调整完成后关闭第一淬灭阀116。然后，淬灭罐110 中的淬灭反应溶液通经过淬灭气动球阀111，由淬灭气动隔膜泵112泵入淬灭缓冲罐113中。当生成物要进入混合罐7时，第二淬灭阀117打开，淬灭反应溶液由第二液压隔膜计量泵118泵出，经过第二脉冲阻尼器119和第二止回阀122进入到混合罐7中，与生成物混合，发生化学反应，消除生成物中残留的反应物。

本实用新型在反应结束后，需要清洗时，CIP清洗单元的工作方式如下：

第一步：第二气动球阀83打开，第二气动隔膜泵84工作，碱性溶液从碱性溶液罐81依次经过第二过滤阀82、第二气动球阀83和第二气动隔膜泵84流入到进料缓冲罐53当中，经过进料缓冲罐53将碱性溶液加热到合适温度后，由第一液压隔膜计量泵58泵出，进入反应单元100的反应管 20中，进行初步清洗。

第二步：第一气动球阀73打开，第一气动隔膜泵74工作泵水，水从水罐71依次经过第一过滤阀72、第一气动球阀73和第一气动隔膜泵74流入到进料缓冲罐53当中，由第一液压隔膜计量泵58泵出，进入反应单元 100的反应管20中，清除反应管20中的碱性溶液残留。

第三步：第三气动球阀93打开，第三气动隔膜泵94工作，碱性溶液从酸性溶液罐91依次经过第三过滤阀92、第三气动球阀93和第三气动隔膜泵94流入到到进料缓冲罐53当中，进料缓冲罐53加热到合适温度后，由第一液压隔膜计量泵58泵出，进入反应单元100的反应管20中，对反应管20进行酸性清洗。

第四步：第一气动球阀73打开，第一气动隔膜泵74工作泵水，水从水罐71依次经过第一过滤阀72、第一气动球阀73和第一气动隔膜泵74流入到进料缓冲罐53当中，由第一液压隔膜计量泵58泵出，进入反应单元 100的反应管20中，清除反应管20中的酸性溶液残留。

本实用新型催化反应系统采用多个计量泵进行进料，对精度要求极高；但是反应类型实在太多，经常会出现腐蚀的情况，导致计量泵不准确；或者在更换合成类别的时候，计量泵需要重新设定流量；因此，计量泵采用液压隔膜计量泵，设置了标定柱，腐蚀后可以对计量流量进行重新校准，在更换合成品种时，也可以重新校准；但是计量泵均存在输送脉冲问题，在脉冲输送下，多个泵的流量输送比例是不稳定的；本实用新型采用液压隔膜计量泵，脉冲阻尼器，可以消除脉冲。

上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。