一种高效换热连续流反应器的制作方法

1.本实用新型涉及一种高效换热连续流反应器，属于化工设备技术领域。


背景技术：

2.随着社会的不断发展和进步，对绿色、环保、节能、可持续提出了更高的要求，顺应可持续发展和环境友好的需求，产生了一种新技术——“连续流技术”，它是二十一世纪化学工程学科发展的重要方向之一，连续流反应器作为连续流技术的核心已经成为研究的热点之一，许多化学反应在连续流反应器中变得更经济、更高效、更安全、更环保。
3.连续流反应设备因使用安全、高效便捷在化工领域应用广泛。现有的连续流反应设备主要为动态管式反应器和微通道反应器。然而，现有的动态管式反应器对于反应迅速放热量大且有固体产生的这类反应难以控温，且换热效率低，不容易将反应产生的热快速带走；而微通道反应器对于反应迅速、放热量大且有固体产生的这类反应，极其容易造成反应通道内部堵塞。由于有些化学反应释放热量大、反应时间短伴有固体产生，现有的连续流反应器很难适用于此类化学反应。
4.综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种高效换热连续流反应器，可以增大反应物与冷却介质的接触面积，大大提高换热效率；可以避免反应通道堵塞，便于反应物的收集；该反应器适用于放热量大、反应时间短、尤其是存在固体产物的这类化学反应。
6.为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种高效换热连续流反应器，包括反应换热部分，所述反应换热部分可旋转设置在壳体内；
7.所述反应换热部分包括多组螺旋管道，每组螺旋管道由并列排布的多根螺旋管盘旋构成。
8.进一步地，每组螺旋管道沿延伸方向设置隔板，所述隔板在每组螺旋管道周围形成换热腔。
9.进一步地，所述反应换热部分与配流盘连接，所述配流盘与换热传动轴连接，所述换热传动轴带动配流盘和反应换热部分一起转动；
10.所述反应换热部分的中心设置进料器，所述进料器固定在壳体上；所述反应换热部分旋转与所述进料器产生相对运动。
11.进一步地，所述进料器上设有进料通道，所述进料通道在进料器外壁上具有多个出口；随着反应换热部分的旋转，所述螺旋管的进料端与进料通道的多个出口实现连通。
12.进一步地，所述反应换热部分与壳体之间设有间隙，所述螺旋管的出料端开口；反应换热部分旋转，将反应产物从螺旋管的出料端甩出到反应换热部分壳体之间的间隙内。
13.进一步地，所述换热传动轴的中心设有第一通道，换热传动轴沿周向设有第二通
道；
14.所述配流盘为圆形，所述配流盘的中心设有中心通道，所述中心通道与第一通道连通。
15.进一步地，所述配流盘周向均匀设有多个第一介质流通口和多个第二介质流通口，所述第一介质流通口和第二介质流通口交错设置；所述第二介质流通口与中心通道连通；所述第一介质流通口与换热传动轴的第二通道连通。
16.进一步地，所述换热腔的两端分别设有第三介质流通口和第四介质流通口，所述第三介质流通口通过第一连接通道与第一介质流通口连接；所述第四介质流通口通过第二连接通道与第二介质流通口连接。
17.进一步地，所述配流盘与换热传动轴直接连接；
18.或者，所述配流盘与换热传动轴通过旋转接头间接连接。
19.进一步地，所述配流盘的端部设有连接凸部，所述连接凸部通过轴承与进料器转动连接；
20.所述换热传动轴转动连接在轴承室上；所述换热传动轴与传动部分连接。
21.本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
22.1、对于气
‑
液、液
‑
液放热量大，反应迅速的化学反应，通过螺旋管的设计加大了反应物与冷却媒介的接触面积，反应过程的换热效率大约提高45%；
23.2、物料通过进料通道被均匀的通入到螺旋管中，同时利用转动产生离心效果将反应后的产物甩出螺旋管，有利于产物的收集；
24.3、本实用新型用于气
‑
液反应时，螺旋管中会形成taylor流，即气泡和液柱交替分布于通道内，形成的流型具有轴向返混小，径向混合好等优点，加快了反应的进行。
25.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
附图说明
26.图1是本实用新型的结构示意图；
27.图2是换热传动轴的结构示意图；
28.图3是配流盘的结构示意图；
29.图4是配流盘的剖视图；
30.图5是反应换热部分的结构示意图；
31.图6是反应换热部分与配流盘的连接示意图；
32.图7是螺旋管道的剖视图；
33.图8是进料器的示意图；
34.图中，
[0035]1‑
机架，2
‑
壳体，3
‑
传动部分，4
‑
轴承室，5
‑
换热传动轴，51
‑
第一通道，52
‑
第二通道，6
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机械密封件，7
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配流盘，71
‑
中心通道，72
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第一介质流通口，73
‑
第二介质流通口，74
‑
连接凸部，8
‑
反应换热部分，81
‑
螺旋管，82
‑
保持架，83
‑
隔板，84
‑
换热腔，85
‑
第一连接通道，86
‑
第二连接通道，87
‑
第三介质流通口，88
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第四介质流通口，9
‑
进料器，91
‑
进料管，92
‑
进料通道，10
‑
轴承，11
‑
旋转接头，12
‑
出料口。
具体实施方式
[0036]
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
[0037]
实施例1
[0038]
如图1
‑
8共同所示，本实用新型提供一种高效换热连续流反应器，包括反应换热部分8、配流盘7、换热传动轴5和传动部分3；所述换热传动轴5转动连接在轴承室4上，所述轴承室4固定在机架1上；所述换热传动轴5与传动部分3连接，通过传动部分3带动换热传动轴5转动。
[0039]
所述传动部分3包括电机、胀紧套、同步带以及同步带轮，同步带轮通过胀紧套将电机扭矩传递给换热传动轴5，从而带动反应器的运转。
[0040]
所述换热传动轴5的一端连接旋转接头11，通过旋转接头11与冷却介质系统连接。
[0041]
所述换热传动轴5的中心处设置第一通道51，换热传动轴5沿周向设置第二通道52，所述第一通道51和第二通道52均沿换热传动轴5轴向延伸。
[0042]
所述换热传动轴5的另一端与配流盘7直接连接，所述配流盘7用于换热介质进出反应换热部分8的均匀分配，具体地，所述配流盘7为圆形，所述配流盘7的中心设置中心通道71，所述中心通道71与换热传动轴5的第一通道51连通。
[0043]
所述配流盘7周向均匀设置多个第一介质流通口72和多个第二介质流通口73，且第一介质流通口72和第二介质流通口73交错设置；所述第二介质流通口73与中心通道71连通；所述第一介质流通口72与换热传动轴5的第二通道52连通。
[0044]
所述配流盘7的端部设置连接凸部74，所述连接凸部74通过轴承10与进料器9转动连接；所述轴承10为圆柱滚子轴承。
[0045]
所述进料器9固定在壳体2上；所述进料器9设置在所述反应换热部分8的中心处，所述反应换热部分8随换热传动轴5转动与所述进料器9产生相对运动。
[0046]
所述进料器9上设有进料通道92，所述进料通道92具有多个出口，多个出口均匀布置在进料器9外壁上；所述进料通道92的连接多根进料管91，多根进料管91的均匀布置。
[0047]
所述配流盘7上的第一介质流通口72和第二介质流通口73与反应换热部分8连接，并通过机械密封件6密封。
[0048]
所述反应换热部分8设置在壳体2内，所述壳体2的底部设置出料口12，所述壳体2固定在机架1上，所述反应换热部分8与壳体2之间设有间隙；所述反应换热部分8包括多组螺旋管道，每组螺旋管道由并列排布的多根螺旋管81盘旋构成；每组螺旋管道沿延伸方向设置隔板83，所述隔板83在一组螺旋管道周围形成换热腔84，所述隔板83将多组螺旋管道分隔成多个换热腔84；所述换热腔84的两端端口处与所述螺旋管81密封连接。
[0049]
所述换热腔84的两端靠近端口处分别设有第三介质流通口87和第四介质流通口88，所述第三介质流通口87通过第一连接通道85与配流盘7上的第一介质流通口72连接；所述第四介质流通口88通过第二连接通道86与第二介质流通口73连接。
[0050]
所述螺旋管81进料端与进料通道92相连，具体的，随着反应换热部分8的旋转，所述螺旋管81的进料端与进料通道92上的多个出口实现连通，物料通过进料通道92被均匀的送入螺旋管81内。
[0051]
所述螺旋管81的出料端开口；反应换热部分8旋转时在离心力的作用下，将反应产
物直接从螺旋管81的开口甩出到反应换热部分8与壳体2之间的间隙内，反应产物聚集在出料口12后排出。
[0052]
所述高效换热连续流反应器的工作过程：
[0053]
反应物料通过进料管91经进料通道92进入反应换热部分8并排的螺旋管81中进行反应。传动部分3带动换热传动轴5转动，从而带动配流盘7和反应换热部分8一起旋转，反应换热部分8处于旋转状态加快了螺旋管81内反应物的接触，有利于反应的进行。冷却介质依次经旋转接头11、换热传动轴5的第二通道52进入配流盘7，然后依次经过配流盘7上的第一介质流通口72、第一连接通道85、第三介质流通口87进入反应换热部分8。冷却介质沿着换热腔84流动，随着反应的进行冷却介质逐渐升温，最后依次经第四介质流通口88、第二连接通道86、第二介质流通口73通过配流盘7进入换热传动轴5的第一通道51流回旋转接头11，从而完成冷却介质与反应逆流的换热过程。
[0054]
或者，改变冷却介质在换热传动轴中的流向，使冷却介质通过第一通道51进入换热传动轴，第一通道51与配流盘的第二介质流通口73连接。因此，冷却介质经换热传动轴进入配流盘，从配流盘的第二介质流通口73经第二连接通道86进入第四介质流通口88，从而进入反应换热部分8；换热完成后，冷却介质经第三介质流通口87流出到第一连接通道85，然后流入配流盘的第一介质流通口72，最后从换热传动轴5的第二通道52流回旋转接头11，从而完成冷却介质与反应并流的换热过程。
[0055]
反应后的产物在离心力作用下，经螺旋管开口甩到反应换热部分与壳体之间的间隙内，在出料口进行聚集收取，从而完成连续流换热器的换热反应过程。
[0056]
实施例2
[0057]
本实施例提供一种高效换热连续流反应器，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述配流盘7与换热传动轴5通过旋转接头间接连接。
[0058]
冷却介质经换热传动轴5的第二通道52进入配流盘7与换热传动轴5之间的旋转接头，配流盘7与换热传动轴5之间的旋转接头将冷却介质汇总在配流盘的中心通道71内，然后依次经过配流盘上的第二介质流通口73、第二连接通道86、第四介质流通口88进入反应换热部分进行换热；换热完成后依次经第三介质流通口87、第一连接通道85、第一介质流通口72进入配流盘7与换热传动轴5之间的旋转接头，通过旋转接头汇流在一起，最后经换热传动轴的第一通道51流回旋转接头11，从而实现冷却介质与反应并流的换热过程。
[0059]
以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。