一种石墨反应器的制作方法

本发明涉及一种反应器，具体涉及一种石墨反应器。

背景技术：

石墨反应器具有良好的耐高温性、导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性、抗热震性等，石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹，因此在很多反应中都将石墨作为制作反应器的材料，但是石墨的强度不高，在石墨反应器的外层常常需要制作一层钢结构外皮，在石墨反应器的上端也是如此，石墨反应器上的上端需要连接一个搅拌轴，连接处的密封要求很高，目前的技术还不完善。

石墨反应器内一般都具有一测温装置，现有的测温装置，固定不牢固，热电偶管不便于更换，且热电偶管直接置于内筒体91内，没有保护部件，易于损坏。

石墨反应器内部的反应热通过外皮和石墨内胆之间的充满换热介质的夹层散热去，但是换热介质会腐蚀钢结构的外皮，对外皮会产生损伤，降低寿命。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种具有牢固且可更换测温结构、散热流道分布合理、密封性能好的石墨反应器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种石墨反应器，其创新点在于：包括驱动搅拌装置以及反应筒体，所述驱动搅拌装置包括位于反应筒体上端的防爆电机、减速机以及位于反应筒体内部的搅拌轴、搅拌齿，还包括便于与反应筒体连接的密封结构；所述反应筒体包括石墨反应器内胆、钢结构外壳、辅助支脚以及测温结构，所述石墨反应器内胆依次包括上封头、石墨内筒体91以及下封头，所述石墨内筒体91包括若干同轴设置的石墨分段、一位于石墨分段下方的漏斗状底座以及一位于石墨分段上端的石墨连接段，所述下封头为一中心具有圆形缺口的圆盘；所述石墨筒体以及下封头中内置有供换热介质流动的流道；所示钢结构外壳包括上盖板、下盖板以及外筒；所述辅助支脚设置在下盖板上，所述石墨反应器测温结构位于反应筒体下端部分。

进一步的，所述密封结构包括接管、垫圈以及机械密封；所述上封头中心处具有一圆孔A，所述圆孔A上端具有一下沉的环形台阶面，所述接管插接在环形台阶面内，与圆孔A形成一上下等直径的搅拌孔，该接管外侧具有一与上封头上端面配合的台阶面；所述上盖板设置在上封头上端面，两者之间具有一垫片，该上盖板中心处具有一容纳接管的圆孔B；所述机械密封与接管之间具有一垫圈。

进一步的，所述垫圈内表面与搅拌轴配合，外表面下部与上盖板配合。

进一步的，所述垫圈与机械密封之间具有一压块。

进一步的，所述接管与垫圈，垫圈与压块的接触面上皆具有垫片。

进一步的，所述测温结构包括套管、热电偶管、辅助套管以及固定支架；所述套管倾斜贯穿内筒体91以及外壳，其上端部具有向外凸起的台阶；所述热电偶管设置在套管内部，其测试端倾斜向下置于内筒体91中；所述辅助套管包覆在套管外部且与套管上端台阶密封配合；所述固定支架包括设置在外壳上的固定环、便于压紧热电偶管的压紧环以及连接固定环和压紧环的螺栓组；所述固定环固定嵌套在套管外侧，所述压紧环位于热电偶管上端。

进一步的，所述热电偶管非测试端具有一圈环状凸起。

进一步的，所述辅助套管固定连接在内筒体91上。

进一步的，所述流道包括石墨内筒体91流道系统以及下封头流道系统，所述石墨内筒体91流道系统包括若干环形流道以及垂直流道；所述环形流道位于石墨连接段与石墨分段、石墨分段与石墨分段以及石墨分段与底座的连接处，所述石墨连接段与石墨分段形成的环形流道处具有对称设置的两个换热介质入口；所述垂直流道呈环状均匀分布于石墨分段以及底座内，其上下端分别贯穿环形流道；所述下封头流道系统位于底座以及下封头连接面上，包括外环形流道、内环形流道以及连通内环形流道和外环形流道的径向流道，所述下封头上与内环流道位置相对应处具有一对对称设置的换热介质出口。

进一步的，所述石墨分段的上端面具有一环形凹槽，下端面具有一与之同轴且对应设置的环形凸起，且环形凹槽的深度大于环形凸起的长度；所述石墨连接段上端面具有一便于和上封头连接的环形台阶面，下端面具有一便于和石墨分段环形凹槽对接的环形凸起；该环形凸起的长度小于环形凹槽的深度。

进一步的，所述底座上端面具有一与石墨分段下端面上环形凸起相对应的环形凹槽，且该处环形凹槽的深度大于环形凸起的长度，该底座下端面上具有同轴设置且直径不同的外环形凹槽以及内环形凹槽，所述外环形凹槽以及内环形凹槽之间具有若干径向凹槽。

进一步的，所述换热介质入口处的环形流道深度大于其他环形流道。

进一步的，所述环形流道、外环形流道以及内环形流道内具有对称设置的隔板。

本发明的优点在于：

1)具有散热性能更好的换热介质流道设计，驱动搅拌装置与反应筒体的连接处，具有密封良好的密封结构，在测温结构上做了改进，使得测温结构更加牢固安全，便于拆卸，石墨反应器整体结构简单，便于加工制作，经济实用；

2)密封结构简单，密封性强，综合考虑了上封头以及钢结构上盖板的材料属性，接管为石墨材料，垫圈为钢结构材料，巧妙利用石墨部件和钢结构部件的堆叠，保证了石墨和钢结构衔接处的密封；

3)垫圈下部分插接在上盖板的圆孔B中，方便垫圈定位；

4)一般的垫圈都是厚度一定的标准件，与机械密封的密封性不是很好，压块可以根据要求加工，机械密封和垫圈之间的密封关系好；

5)石墨材料和钢结构材料都是韧性不好的材料，有了垫片的缓冲，密封性好；

6)具有保护热电偶管的套管，以及便于更换或者清洗热电偶管的固定支架，结构简单，经济实用；

7)热电偶管上端需要用压紧环来压紧，热电偶上的环状凸起形成上下两个台阶面，下台阶便于和套管配合，上台阶便于和压紧环配合；

8)辅助套管、套管和内筒体91的材料一致，辅助套筒的作用是固定套筒，套筒也贯穿内筒体91，将辅助套筒固定在内筒体91上，连接更加牢固，固定套筒的效果更好；

9)在石墨内胆内置换热介质流道，不会腐蚀钢结构外皮，延长石墨反应器的使用寿命；石墨反应器的内胆分为多段制作，方便加工流道以及反应器的整体成形；流道均布在石墨反应器内胆里，利用段与段之间的连接形成流道，设计巧妙，便于加工；石墨内筒体91里垂直流道与环形流道交错布置，下封头形成均布的内外环形通道和径向通道，保证了换热介质在石墨反应器内胆中均匀分布，散热效果好；

10)利用凸起和凹槽的方式形成流道，合计巧妙，又方便了石墨段与石墨段之间的定位安装；

11)底座连接下封头和石墨内筒体91，底座上也具有垂直流道和环形流道，底部端面上开设有形成流道的内外环形凹槽，便于加工；

12)所有的换热介质都从换热介质的入口处进入，流道加深便于介质流动；

13)能够保证在一个换热介质入口进入的换热介质只能充斥一半的流道，保证流道内均能充满换热介质。

附图说明

图1为本发明一种石墨反应器的示意图。

图2为本发明一种石墨反应器密封结构的示意图。

图3为本发明一种石墨反应器测温机构的示意图。

图4为本发明一种石墨反应器内胆的示意图。

图5为本发明一种石墨反应器内胆上石墨分段的截面示意图。

图6为发明一种石墨反应器内胆上底座底面示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明公开了一种石墨反应器，包括驱动搅拌装置以及反应筒体，驱动搅拌装置包括位于反应筒体上端的防爆电机1、减速机2以及位于反应筒体内部的搅拌轴3、搅拌齿8，还包括便于与反应筒体连接的密封结构；反应筒体包括石墨反应器内胆、钢结构外壳、辅助支脚以及测温结构，石墨反应器内胆依次包括上封头5、石墨内筒体91以及下封头11，石墨内筒体91包括若干同轴设置的石墨分段7、一位于石墨分段7下方的漏斗状底座10以及一位于石墨分段7上端的石墨连接段6，下封头11为一中心具有圆形缺口的圆盘；石墨筒体以及下封头11中内置有供换热介质流动的流道；钢结构外壳包括上盖板4、下盖板以及外筒；辅助支脚12设置在下盖板上，石墨反应器测温结构9位于反应筒体下端部分。

如图2所示，组成密封结构的部件包括上封头5、上盖板4、接管35、垫圈33以及机械密封34；上封头5中心处具有一圆孔A，圆孔A上端具有一下沉的环形台阶面，接管35插接在环形台阶面内，与圆孔A形成一上下等直径的搅拌孔，该接管35外侧具有一与上封头5上端面配合的台阶面；上盖板4设置在上封头5上端面，两者之间具有一垫片37，该上盖板4中心处具有一容纳接管35的圆孔B；机械密封34与接管35之间具有一垫圈33；垫圈33内表面与搅拌轴配合，外表面下部与上盖板4配合；垫圈33与机械密封34之间具有一压块332；接管35与垫圈33，垫圈33与压块332的接触面上皆具有垫片。

上封头5与接管35的材料为石墨，垫圈33与压块332的材料为钢材料，接管35与上封头5台阶面密封配合，其内表面与搅拌孔内的刚性搅拌轴留有一定的空隙，垫圈33设置在接管35上端，两者之间通过垫片37缓冲、压紧，垫圈33下部分位于上盖板4的圆孔B内，便于定位，垫圈33的内表面与搅拌轴配合，垫圈33上端具有压块332，两者之间具有垫片缓冲，压块332可以视具体的配合情况进行加工制造，便于填充机械密封34和垫圈33之间的空隙。

如图3所示，一种石墨反应器测温结构，包括套管95、热电偶管93、辅助套管97以及固定支架；套管95倾斜贯穿内筒体91以及外壳98，其上端部具有向外凸起的台阶；热电偶管93设置在套管95内部，其测试端倾斜向下置于内筒体91中；辅助套管97包覆在套管95外部且与套管95上端台阶密封配合；固定支架包括设置在外壳98上的固定环96、便于压紧热电偶管93的压紧环94以及连接固定环96和压紧环94的螺栓组92；固定环96固定嵌套在套管95外侧，压紧环94位于热电偶管93上端；热电偶管93非测试端具有一圈环状凸起；辅助套管97固定连接在内筒体91上。

安装时，在内筒体91上开设一个内低外高的斜孔，在斜孔的圆周外侧固定设置一个辅助套管97，辅助套管97和斜孔形成一个供套管95插入的圆孔，将套管95插入圆孔内，套管95的台阶面与辅助套管97的顶部端面密封配合，防止内筒体91内的液体渗出；套管95中心为一个供热电偶管93插入的圆孔，沿着圆孔将热电偶管93测试端放置到内筒体91内，热电偶管97非测试端上的下台阶面与套管95上端面配合，固定环96通过支架固定连接在外壳98上，且固定环96卡紧在套筒95上端，压紧环94与热电偶管93上台阶配合，通过螺栓组92与固定环96连接，实现热电偶管93的固定，当需要清洗或者更换热电偶管93时，只需要拧开螺栓组92，取下压紧环94即可；本发明结构简单，对热电偶管具有一定的保护作用，且热电偶管可以更换清洗，比较方便实用。

如图4、图5、图6所示，石墨反应器内胆包括依次包括石墨上封头5、石墨内筒体91以及石墨下封头11，石墨内筒体91包括若干同轴设置的石墨分段7、一位于石墨分段7下方的漏斗状石墨底座10以及一位于石墨分段上端的石墨连接段6，下封头11为一中心具有圆形缺口的圆盘；石墨筒体以及石墨下封头11中内置有供换热介质流动的流道；流道包括石墨内筒体91流道系统以及下封头流道系统，石墨内筒体91流道系统包括若干环形流道23以及垂直流道24；环形流道23位于石墨连接段6与石墨分段7、石墨分段7与石墨分段7以及石墨分段7与石墨底座10的连接处，石墨连接段6与石墨分段7形成的环形流道23处具有对称设置的两个换热介质入口19；垂直流道7呈环状均匀分布于石墨分段7以及石墨底座10内，其上下端分别贯穿环形流道23；下封头流道系统位于石墨底座10以及下封头11连接面上，包括外环形流道20、内环形流道22以及连通内环形流道22和外环形流道20的径向流道20，下封头1上与内环流道10位置相对应处具有一对对称设置的换热介质出口13。石墨分段7的上端面具有一环形凹槽14，下端面具有一与之同轴且对应设置的环形凸起15，且环形凹槽14的深度大于环形凸起15的长度；石墨连接段4上端面具有一便于和上封头5连接的环形台阶面，下端面具有一便于和石墨分段7环形凹槽14对接的环形凸起，该环形凸起的长度小于环形凹槽的深度。石墨底座10上端面具有一与石墨分段7下端面上环形凸起15相对应的环形凹槽，且该处环形凹槽的深度大于环形凸起的长度，该石墨底座10下端面上具有同轴设置且直径不同的外环形凹槽18以及内环形凹槽17，外环形凹槽18以及内环形凹槽17之间具有若干径向凹槽16。换热介质入口19处的环形流道深度大于其他环形流道；环形流道23、外环形流道20以及内环形流道22内具有对称设置的隔板25。

换热介质从石墨内筒体91侧面的换热介质入口19进入换热介质流道，由于入口处的换热介质大量聚集，故最顶端的环形流道深度比其他流道深，换热介质充满整个环形流道23，顺着与之连通的垂直流道24向下流动，进入下方的环形流道23，同理，换热介质又随着与该环形流道23连通的垂直流道24向下流动，直至流到石墨底座10和下封头11形成的下封头流道系统内，此时换热介质由外环形流道20流经径向流道20然后流进内环形流道22，最后，带着大量热量的换热介质从出口13流出，换热介质源源不断的从换热介质入口19送进，再由换热介质出口13排出，带走产生的废热。

本发明区别于传统的石墨反应器内胆，将换热介质的流道设置在石墨内胆里，保证了钢结构外皮不被腐蚀，且吸热性能更强。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。