一种连续流反应用预热系统的制作方法

本实用新型涉及化工制药设备技术领域，尤其是一种连续流反应用预热系统

背景技术：

现有的连续流反应器(如公开号为cn107442061b的专利)相比传统的反应器相同体积的情况下反应流程大大提升，同时简化了装配安装工作。

但是进行反应时，若反应物直接进入反应器进行反应，由于反应物的温度低于反应温度，需要一段距离加热能垒才会开始反应，会导致虽然反应器的反应长度足够，但反应完成度不足。

部分设备在反应物进入反应器前增加了预热装置，但是反应物往往会在预热装置中就开始反应，造成反应器的反应长度足够，但反应过度生成副产物。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决上述问题，提供了一种连续流反应用预热系统，解决了反应物进入反应器前温度过高或过低的问题，解决了更改反应长度需要拆装反应器的问题，解决了反应器之间温度不同的问题。

一种连续流反应用预热系统，其特征在于，包括：预热反应器和第一温度调节装置，所述预热反应器之间相串联，反应物从第一个预热反应器流动到最后一个预热反应器，

所述总反应物入口与第一个预热反应器的反应物入口相连通，前一个预热反应器的反应物出口与后一个预热反应器的反应物入口相连通，最后一个预热反应器的反应物出口与主管道相连通，所述第一温度调节装置的第一换热介质出口通过管道与最后一个预热反应器的壳程入口相连通，后一个预热反应器的壳程出口与前一个预热反应器的壳程入口相连通，所述第一温度调节装置的第一换热介质入口通过管道与第一个预热反应器壳程出口相连通。

优选的，还包括反应器、总反应物入口、总反应物出口、入口阀、出口阀、中间阀和主管道，所述总反应物入口与主管道相连通，所述主管道与总反应物出口相连通，所述主管道安装有若干中间阀，每个中间阀两侧分别设置有入口阀和出口阀，所述入口阀一端通过管道与主管道相连通另一端通过管道与反应器的反应物入口相连通，所述出口阀一端通过管道与主管道相连通另一端通过管道与反应器的反应物出口相连通。

优选的，还包括第二温度调节装置，所述第二温度调节装置的第二换热介质出口通过管道与反应器的壳程入口相连通，所述反应器的壳程之间相并联，所述反应器的壳程出口通过管道与第二温度调节装置的第二换热介质入口相连通。

优选的，还包括降温反应器、淬灭管道和淬灭入口，所述主管道与降温反应器的反应物入口相连通，所述降温反应器的反应物出口与淬灭管道相连通，所述淬灭管道与总反应物出口相连通，所述淬灭入口通过管道与淬灭管道相连通。

优选的，还包括第三温度调节装置，所述第三温度调节装置的第三换热介质出口通过管道与降温反应器的壳程入口相连通，所述降温反应器的壳程出口通过管道与第三温度调节装置的第三换热介质入口相连通。

优选的，相邻的两个中间阀中间设置有取样阀，所述取样阀通过管道与主管道相连通。

优选的，反应器包括壳体，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，所述壳体的上下两端均连接有管板，所述壳体的内部设置有反应管，每根反应管的上下两端均穿过并固定连接于管板上；

每个折流槽对应连通的所有反应管分成含有相同数量反应管的两个反应管组，这两个反应管组通过相对应的折流槽与管板组成的折流通道串联连通；

所有的反应管组通过上下两个管板与折流槽组成的折流通道依次串联连通，同属于一个反应管组的所有反应管均并联，

所述折流管箱上设置有反应物入口和反应物出口。

优选的，所述管板包括焊接管板，所述壳体两端分别设置有焊接管板，所述焊接管板相对于壳体位置固定，所述反应管穿过焊接管板并与焊接管板固接。

优选的，所述管板还包括胀接管板，所述胀接管板固定连接在壳体上下两端处，所述反应管穿过胀接管板并与胀接管板相固接，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。

本实用新型具有如下优点：预热反应器的管程中反应物的流动方向与壳程内换热介质的流动方向相反，使预热反应器的反应管中的反应物温度逐级提高，温和能垒；通过连通与主管道并联的反应器、总反应物出口和入口阀，同时关闭中间阀，使部分反应器串联，通过关闭与主管道并联的反应器、总反应物出口和入口阀，同时连通中间阀，关闭部分反应器，可以控制连通的反应器的数量，解决了更改反应长度需要拆装反应器的问题；通过一个第二温度调节装置给所有的反应器供热，所有的反应器的壳程并联，使每个反应器内的温度相同，解决了反应器之间温度不同的问题。

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：本实用新型的结构示意图；

图2：本实用新型反应器的结构示意图(反应管为直管)；

图3：本实用新型反应管的结构示意图(反应管为螺旋缠绕管)；

图4：本实用新型反应管的局部剖视结构示意图(反应管为螺旋缠绕管)；

图5：本实用新型焊接管板的俯视结构示意图；

图6：本实用新型片式密封垫的俯视结构示意图；

图7：本实用新型上方的折流管箱的俯视剖视结构示意图(每个反应管组包括一根反应管)；

图8：本实用新型下方的折流管箱的俯视结构示意图(每个反应管组包括一根反应管)；

图9：本实用新型反应管的剖视结构示意图；

图10：本实用新型在a处的局部放大示意图；

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10所示，本实施例的一种连续流反应用预热系统，其特征在于，包括：预热反应器101和第一温度调节装置103，所述预热反应器101之间相串联，反应物从第一个预热反应器101流动到最后一个预热反应器101，

所述总反应物入口105与第一个预热反应器101的反应物入口相连通，前一个预热反应器101的反应物出口与后一个预热反应器101的反应物入口相连通，最后一个预热反应器101的反应物出口与主管道110相连通，所述第一温度调节装置103的第一换热介质出口1031通过管道与最后一个预热反应器101的壳程入口相连通，后一个预热反应器101的壳程出口与前一个预热反应器101的壳程入口相连通，所述第一温度调节装置103的第一换热介质入口1032通过管道与第一个预热反应器101壳程出口相连通。

优选的，还包括反应器102、总反应物入口105、总反应物出口106、入口阀107、出口阀108、中间阀109和主管道110，所述总反应物入口105与主管道110相连通，所述主管道110与总反应物出口106相连通，所述主管道110安装有若干中间阀109，每个中间阀109两侧分别设置有入口阀107和出口阀108，所述入口阀107一端通过管道与主管道110相连通另一端通过管道与反应器102的反应物入口相连通，所述出口阀108一端通过管道与主管道110相连通另一端通过管道与反应器102的反应物出口相连通。

优选的，还包括第二温度调节装置104，所述第二温度调节装置104的第二换热介质出口1041通过管道与反应器102的壳程入口相连通，所述反应器102的壳程之间相并联，所述反应器102的壳程出口通过管道与第二温度调节装置104的第二换热介质入口1042相连通。

优选的，还包括降温反应器113、淬灭管道114和淬灭入口115，所述主管道110与降温反应器113的反应物入口相连通，所述降温反应器113的反应物出口与淬灭管道114相连通，所述淬灭管道114与总反应物出口106相连通，所述淬灭入口115通过管道与淬灭管道114相连通。

优选的，还包括第三温度调节装置112，所述第三温度调节装置112的第三换热介质出口1121通过管道与降温反应器113的壳程入口相连通，所述降温反应器113的壳程出口通过管道与第三温度调节装置112的第三换热介质入口1122相连通。

优选的，相邻的两个中间阀109中间设置有取样阀111，所述取样阀通过管道与主管道110相连通。

优选的，反应器102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的上下两端均连接有管板3，所述壳体1的内部设置有反应管20，每根反应管20的上下两端均穿过并固定连接于管板3上；

每个折流槽40对应连通的所有反应管20分成含有相同数量反应管20的两个反应管组2，这两个反应管组2通过相对应的折流槽40与管板3组成的折流通道串联连通；

所有的反应管组2通过上下两个管板3与折流槽40组成的折流通道依次串联连通，同属于一个反应管组2的所有反应管均并联，

所述折流管箱4上设置有反应物入口41和反应物出口42。

优选的，所述管板3包括焊接管板31，所述壳体1两端分别设置有焊接管板31，所述焊接管板31相对于壳体1位置固定，所述反应管20穿过焊接管板31并与焊接管板31固接。

优选的，所述管板3还包括胀接管板30，所述胀接管板30固定连接在壳体1上下两端处，所述反应管20穿过胀接管板30并与胀接管板30相固接，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，所述预热反应器101壳程内换热介质的温度低于反应器102壳程内换热介质的温度。

优选的，上下折流管箱4上折流槽40的布设及上下管板3上穿装孔的布设使得各层反应管20的顶端及底端按下述方式排列：

由外至内：所有第一层反应管20即最外层反应管20的顶端排列构成第一上圆形，所有第二层反应管20的顶端排列构成第二上圆形，第二上圆形与第一上圆形及同心且第二上圆形直径小于第一上圆形，以此类推直至最后一层反应管即最内层反应管；由外至内：所有第一层反应管20即最外层反应管20的底端排列构成第一下圆形，所有第二层反应管20的底端排列构成第二下圆形，第二下圆形与第一下圆形同心且第二下圆形直径小于第一下圆形，以此类推直至最后一层反应管即最内层反应管；上圆形圆心和下圆形圆心均位于壳体1轴线上，同属一层的每条反应管的顶端至壳体1轴线的垂直连线与其底端至壳体1轴线的垂直连线所呈夹角均相等。

优选的，当反应管20为偶数根时，设反应管20的总数量为n根，且一个反应管组2包括m根反应管20，则反应物入口41和反应物出口42位于同一折流管箱4上，则具有反应物入口41的折流管箱4上的折流槽40为n/2m-1条，另一折流管箱上的折流槽40为n/2条；当反应管20为奇数根时，设反应管20的总数量为n根，且一个反应管组2包括m根反应管20，则反应物入口41和反应物出口42位于不同折流管箱上，且上下折流管箱上的折流槽40均为n-m/2条。

优选的，反应管20为直管或螺旋缠绕管。

优选的，所述折流管箱上可拆卸设置有一个或多个在线检测仪表43，所述在线检测仪表43与折流槽40相连通。其中在线检测仪表根据需要可选用温度检测仪表、压力检测仪表、酸碱度检测仪表等从而用于检测反应器内反应物的实时温度、压力和酸碱度情况，另外优选的，折流管箱上可设置有多个在线检测仪表接口，在线检测仪表通过接不同的接口进而与不同的折流槽40相连通从而可以检测不同流程长度经过不同数目根反应管后反应物反应的状态。

优选的，所述管板3固定连接在壳体1上下两端处，所述反应管20穿过管板3并与管板3相固接，所述管板3通过法兰和螺栓与折流管箱4紧密贴合。进一步，所述反应管20的末端通过焊接点201与管板3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。

进一步，为了保证管板3与折流管箱4连接的紧密性，防止折流槽内的介质的泄漏，同时不阻碍介质进入、流出折流槽，所述折流管箱与管板之间设置有片式密封垫6，所述片式密封垫上设置有与各折流槽的两末端相对应的折流孔60，保证反应物在流动过程中的密封。

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20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。

工作原理：

当使用如图5所示的焊接管板31的反应器时，反应器上方的焊接管板31和下方的焊接管板31开设有相同数量的管孔310且管孔310的排列方式相同，即上方的焊接管板31和下方的焊接管板31使用相同的焊接管板31且俯视图相同。

当每个反应管组2包含一根反应管20时：

上方的折流管箱4的剖视俯视图如图7所示，在图7中可以看到在折流管箱4下方的穿过焊接管板31的反应管20的圆形开口。下方的折流管箱4的俯视图如图8所示，图8中虚线的圆为折流管箱4上方的穿过焊接管板31的反应管20的圆形开口的向下投影。可以看到此反应器的反应管20由内到外分为内层、中层和外层，大部分的折流槽40也由内到外分为内层、中层和外层。

反应物从反应物入口41进入到与反应物入口41连通的反应管20中，反应物沿与反应物入口41连通的反应管20向上运动到对应的折流槽40中，之后在此折流槽40中逆时针流动，进入到与反应物入口41连通的反应管20的逆时针方向的反应管20中。然后反应物沿逆时针方向的反应管20向下流动到反应物入口41逆时针方向的下方的折流槽40中，在此折流槽40中反应物逆时针流动进入到下一个反应管20，并通过此反应管20向上运动到上方的折流槽40中，并在上方的折流槽40中继续逆时针流动到逆时针方向的反应管20中，以此类推，反应物不断在相邻的反应管20中上下交替流动并在折流槽40中逆时针流动，经过所有的外层的反应管20并在反应管20中反应。

当反应物沿逆时针方向流动到与反应物入口41相邻的顺时针方向的折流槽40后，反应物沿此折流槽40向焊接管板31内部方向流动，反应物从外层的反应管20经此折流槽40进入中层的反应管20中，然后反应物不断在相邻的反应管20中上下交替流动并在折流槽40中逆时针流动。当反应物再次沿逆时针方向流动，经过所有的中层的反应管20后，反应物沿相应的折流槽40进入内层的反应管20中，反应物逆时针经过所有的内层反应管20后，进入下方折流管箱4的反应物出口42，从反应物出口42离开反应器。反应物经过中层和内层反应管的原理与经过外层相同。

其中，图5为每个反应管组2包含一根反应管20时反应管20的折流槽40连接的示意图。

反应物的流动原理也可这样描述，折流管箱4上开设有若干条相分离的折流槽40，所述管板3与折流管箱的折流槽40共同组成若干个相分离的折流通道，在介质流动顺序上相邻的反应管20通过与它们相对应的折流通道依次一一串联连通，所述折流管箱4上设置有反应物入口41和反应物出口42。即当反应物入口41设置于下折流管箱4上时，反应物的流动顺序是由折流管箱4上的反应物入口41进入第一条反应管的底端，经过第一条反应管由第一条反应管的顶端进入上折流管箱4的一条折流槽40(该折流槽与第一条反应管的顶端及第二条反应管的顶端相对应并将它们相连通)中然后由第二条反应管的顶端进入，流经第二条反应管后由第二条反应管的底端进入下折流管箱4的一条折流槽40(该折流槽与第二条反应管的底端及第三条反应管的底端相对应并将它们相连通)中然后由第三条反应管的底端进入，流经第三条反应管后由第三条反应管的顶端进入上折流管箱4的一条折流槽40(该折流槽与第三条反应管的顶端及第四条反应管的顶端相对应并将它们相连通)中然后由第四条反应管的顶端进入，以类此推，直到反应物由反应物出口42流出。需要说明的是本段文字中第一、第二……与反应物的流动顺序是相对应的，第一反应管即反应物最先流过的第一条反应管。本实用新型的连续流反应器用折流管箱在使用时，在介质的传输方向上相邻的反应管通过折流槽相连通，相邻的反应管不需要通过弯头或u形管连接，也不必受到弯管半径的限制，反应管间距较小，反应器体积较小，反应流程长。

由外至内：所有第一层反应管20即最外层反应管20的顶端排列构成第一上圆形，所有第二层反应管20的顶端排列构成第二上圆形，第二上圆形与第一上圆形及同心且第二上圆形直径小于第一上圆形，以此类推直至最后一层反应管即最内层反应管；由外至内：所有第一层反应管20即最外层反应管20的底端排列构成第一下圆形，所有第二层反应管20的底端排列构成第二下圆形，第二下圆形与第一下圆形同心且第二下圆形直径小于第一下圆形，以此类推直至最后一层反应管即最内层反应管；上圆形圆心和下圆形圆心均位于壳体1轴线上，同属一层的每条反应管的顶端至壳体1轴线的垂直连线与其(同一条反应管)底端至壳体1轴线的垂直连线所呈夹角均相等。进一步，所有反应管顶端至其底端的直线连线(是指同属一条反应管的顶端、底端的连线)均与壳体1的轴线相平行。

反应物从总反应物入口105进入管道，依次经过两个串联的预热反应器101进行预热。然后反应物进入主管道110，沿主管道110设置有若干个反应器102，每个反应器102的反应物入口都通过管道与对应的入口阀107相连通，入口阀107通过管道与主管道110相连通；每个反应器102的反应物出口都通过管道与对应的出口阀108相连通，出口阀108通过管道与主管道110相连通。反应物进入主管道110后依次经过不同的反应器102，并在反应器102中进行反应，反应完成后从最后一个反应器102的反应物出口经主管道110进入降温反应器113中，反应物经降温反应器113降温后进入淬灭管道114中，此时从淬灭入口115进入淬灭物与反应物混合进行淬灭，最后经反应后总反应物出口106流出。

优选的，入口阀107和出口阀108之间的主管道110上设置有中间阀109，在需要所有的反应器102都参与到反应时，所有的中间阀109的处在关闭断开状态，使反应物依次经过入口阀107、反应器102和出口阀108。当中间阀109打开且入口阀107和出口阀108关闭后，反应物不会经过入口阀107、反应器102和出口阀108，而是直接经中间阀109向图1中右侧方向流动。优选的，出口阀108为止回阀。

如实验时只需要使用两个反应器102时，可以关闭右侧的两个入口阀107和右侧的两个出口阀108，同时关闭左侧的两个中间阀109，打开右侧的两个中间阀109，使待反应液体经过左侧的两个反应器102反应后，直接经主管道110流动到反应后总反应物出口106，途中不经过右侧的两个反应器102。这样就可以对经过任意数量反应器102后的反应液体进行取样，如上段描述中是对经过两个反应器102后的反应物进行取样。

同时可以通过取样阀111提取主管道110经过不同反应器102后的反应物，检测反应程度。

第一温度调节装置103的换热介质从第一换热介质出口1031经管道进入右侧的预热反应器101的壳程，然后经过管道进入左侧的预热反应器101的壳程，最后经第一换热介质入口1032回到第一温度调节装置103中。在图1中，由于待反应液体是从左到右流动，而第一温度调节装置103的换热介质是从右到左流动，所以左侧的反应器102的温度低于右侧的反应器102，使待反应液体能够逐级加热，温和能垒。

第二温度调节装置104的换热介质从第二换热介质出口1041流出后分流进入所有的反应器102的壳程，这样可以保证所有的反应器102内的温度相同，使所有的反应器102内反应管都处于最佳反应温度。换热介质经过反应器102后集流到第二换热介质入口1042，经第二换热介质入口1042返回第二温度调节装置104。

第三温度调节装置112的换热介质从第三换热介质出口1121流出到降温反应器113的壳程，然后从降温反应器113的壳程出口流出，经第三换热介质入口1122回到第三温度调节装置112中。

优选的，第一温度调节装置103可以加热，第二温度调节装置104可以加热和制冷，第三温度调节装置112可以制冷。第一温度调节装置103、第二温度调节装置104和第三温度调节装置112由换热介质罐116提供换热介质。

优选的，反应器102内部为单条螺旋反应管。

优选的，主管道110可以安装有背压阀。

预热反应器101、反应器102和降温反应器113采用相同的反应器。

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。