一种合成装置及合成系统的制作方法

1.本实用新型涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及一种合成装置及合成系统。


背景技术：

2.目前，用于快速反应的化工装置较少，其主要还是采用传统的化工设备，如不锈钢反应釜、玻璃反应釜或者搪瓷材质的反应釜，其搅拌和反应在釜体内同时完成。
3.但是，对于很多反应，如量子点合成过程中一般能够在300℃左右的条件下快速反应，通过几秒钟的时间瞬间即可完成，这对合成装置提出了两方面的要求：(1)需保证物料混合的均匀度，这对合成量子点的质量起到很重要的作用；(2)反应过程需要快速升温并能够快速降温，否则会严重影响合成量子点颗粒的均一性。
4.目前现有的化工设备不能满足以上两点要求，特使是很难快速达到反应温度，而且设备还存在炸裂、绷瓷等安全隐患，这一定程度上制约了量子点技术的进一步发展。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种合成装置，旨在实现快速升温和快速降温，更精确地控制反应时间很短的反应过程的进行。
6.本实用新型的另一目的在于提供一种合成系统，其特别适用于反应时间较短的反应类型，能够实现快速升温的同时还能够快速降温。
7.本实用新型是这样实现的：
8.本实用新型提供一种合成装置，包括混料模块、反应模块和冷凝器，反应模块包括反应器和用于对反应器升温的加热器，反应器具有进料口和出料口，混料模块与反应器的进料口连通，反应器的出料口与冷凝器连通。
9.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，反应器呈管状结构，且反应器位于加热器内，并从加热的一端延伸至相对的另一端。
10.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，管状结构在加热器相对的两个内壁之间呈往复弯折的形状。
11.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，混料模块包括混料釜体，在混料釜体上安装有混合物料输送管路，混合物料输送管路的一端伸入至混料釜体的底部，另一端与反应器的进料口连通。
12.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，混料模块还包括用于对混料釜体内的物料进行搅拌的搅拌器，搅拌器包括驱动电机、转动轴和转动叶片，转动轴的顶部与驱动电机电连接，以利用驱动电机驱动转动轴转动，转动轴的底部与转动叶片相连，以在转动轴转动过程中带动转动叶片转动。
13.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，混料釜体上还设置有用于输送惰性气体的气体输送管路，以待混料均匀后驱动混合物料从混合物料输送管路进入反应器中。
14.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，混料模块还包括用于提供加热介质的
恒温槽，围绕混料釜体的外壁设置有加热壳层，加热壳层上设置有第一介质进口和第一介质出口，恒温槽的出料口与加热壳层的第一介质进口连通，加热壳层的第一介质出口与恒温槽的进料口连通。
15.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，冷凝器上设置有冷凝介质进口和冷凝介质出口，混料釜体的加热壳层上还设置有第二介质进口和第二介质出口，加热壳层上的第二介质出口与冷凝器的冷凝介质进口连通，冷凝介质出口与加热壳层上的第二介质进口连通。
16.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括存储罐，冷凝器上设置有产物进口和产物出口，产物进口与反应器的出料口连通，产物出口与存储罐的进料口连通。
17.本实用新型还提供一种合成系统，包括上述合成装置。
18.本实用新型提供的合成装置的有益效果是：其通过混料模块进行原料的充分混合，通过加热器维持反应器一直处于反应温度，待混合均匀之后通入反应模块的反应器内进行反应，反应完成之后进入冷凝器快速冷却。该合成装置将原料的混合和反应分开进行，可以分别控温，保证了原料的充分混合又能够待混合均匀之后实现快速升温，反应完成之后还可以利用冷凝器实现快速降温。
19.因此，本实用新型提供的合成装置以及合成系统能够实现反应物料的快速升温并在反应之后快速降温，特别适合于反应时间较短的反应类型，如量子点合成的反应。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
21.图1是本实用新型实施例提供合成装置的结构示意图。
22.图标：10
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合成装置；100
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混料模块；110
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混料釜体；111
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加热壳层；112
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第一介质进口；113
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第一介质出口；114
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第二介质进口；115
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第二介质出口；120
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混合物料输送管路；121
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调节阀；130
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搅拌器；131
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驱动电机；132
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转动轴；133
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转动叶片；140
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气体输送管路；141
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调节阀；150
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恒温槽；200
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反应模块；210
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反应器；220
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加热器；300
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冷凝器；301
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冷凝介质进口；302
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冷凝介质出口；303
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产物进口；304
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产物出口；400
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存储罐；402
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进料口。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.请参照图1，本实用新型实施例提供一种合成装置10，包括混料模块100、反应模块200和冷凝器300，利用混料模块100进行原料的混合，利用一直处于反应温度的反应模块200进行快速反应，反应完成之后利用冷凝器300进行快速降温。
29.需要补充的是，该合成装置可以将混料和反应分开进行，分别进行控温，一方面保证了物料混合的均匀性，另一方面能够快速升温进行反应。对于量子点合成的工艺，能够实现快速升温并快速降温，能够进一步提升合成量子点的均一性。
30.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，混料模块100包括混料釜体110，在混料釜体110上安装有混合物料输送管路120，混合物料输送管路120的一端伸入至混料釜体110的底部，另一端与反应器210的进料口连通。混料釜体110的可以为一般的化工搅拌用釜体结构，其材质可以为不锈钢、玻璃、搪瓷等。
31.具体地，在混合物料输送管路120上可以设置调节阀121，以在搅拌均匀之后开启进行物料输送。
32.进一步地，混料模块100还包括用于对混料釜体110内的物料进行搅拌的搅拌器130，搅拌器130包括驱动电机131、转动轴132和转动叶片133，转动轴132的顶部与驱动电机131电连接，以利用驱动电机131驱动转动轴132转动，转动轴132的底部与转动叶片133相连，以在转动轴132转动过程中带动转动叶片133转动。通过搅拌器130对混料釜体110内的物料进行充分搅拌，以实现混料均匀。
33.进一步地，混料釜体110上还设置有用于输送惰性气体的气体输送管路140，以待混料均匀后驱动混合物料从混合物料输送管路120进入反应器210中。惰性气体可以为常用
的氩气、氮气等，在调节阀121开启之后，开启调节阀141输入惰性气体提供气体输送的驱动力，另一方面让惰性气体和反应液混合，惰性气体和反应液一起进入反应器210中，提供保护作用。
34.在本实用新型较佳的实施例中，混料模块100还包括用于提供加热介质的恒温槽150，围绕混料釜体110的外壁设置有加热壳层111，加热壳层111上设置有第一介质进口112和第一介质出口113，恒温槽150的出料口与加热壳层111的第一介质进口112连通，加热壳层111的第一介质出口113与恒温槽150的进料口连通。利用恒温槽150提供加热用介质，如水、油等，通入加热壳层111之后对混料釜体110进行加热，以保持混料的温度(防止温度过低容易凝结，会增大搅拌的难度；防止温度过高提前反应)，具体温度不限，一般低于反应温度。
35.具体地，恒温槽150为具有加热功效的容器，其能够保持加热介质的温度维持的适宜的范围内，其为现有结构，在此不做过多赘述。
36.进一步地，反应模块200包括反应器210和用于对反应器210升温的加热器220，反应器210具有进料口和出料口，混料模块100与反应器210的进料口连通，反应器210的出料口与冷凝器300连通。利用加热器220使反应器210持续处于反应温度中，待物料输送过来之后可以实现快速升温。
37.在本实用新型较佳的实施例中，反应器210呈管状结构，且反应器210位于加热器220内，并从加热的一端延伸至相对的另一端，管状结构在加热器220相对的两个内壁之间呈往复弯折的形状。利用弯折的管状结构能够显著增加加热面积，实现快速升温，同时利用管状结构的长度等参数可以控制反应时间。
38.具体地，加热器220的具体加热方式不限，可以采用现有的结构，加热原理可以为电加热、油浴加热或微波加热等。
39.进一步地，冷凝器300上设置有冷凝介质进口301和冷凝介质出口302，混料釜体110的加热壳层111上还设置有第二介质进口114和第二介质出口115，加热壳层111上的第二介质出口115与冷凝器300的冷凝介质进口301连通，冷凝介质出口302与加热壳层111上的第二介质进口114连通。恒温槽150、加热壳层111和冷凝器300可以共用介质，能够进一步简化装置结构，实现能源的循环利用。
40.具体地，冷凝器300可以为列管冷凝器、盘管冷凝器、直管冷凝器等。
41.在本实用新型较佳的实施例中，还包括存储罐400，冷凝器300上设置有产物进口303和产物出口304，产物进口303与反应器210的出料口连通，产物出口304与存储罐400的进料口402连通。存储罐400用于将冷却后的产物进行暂时的存储，待进入下一工序。
42.具体地，图1中的调节阀的形式不限，可以采用现有的调节阀结构，如球阀、蝶阀、电磁阀、电动球阀、电动蝶阀、气动球阀、气动蝶阀等。
43.本实用新型还提供一种合成系统，包括上述合成装置，还可以包括原料的预处理单元以及产物的进一步处理单元。
44.需要说明的是，本实用新型实施例提供的合成装置的工作原理如下：(1)将原料放入混料釜体110中，开启恒温槽150，以使混料釜体110内的温度维持在一定温度下以使物料混合均匀；(2)待混合若干时间之后，溶液呈现均匀状，开启调节阀141通过惰性气体维持混料釜体110内的压力，打开调节阀121可以将惰性气体和反应液压入一直处于高温状态的反
应器210中进行反应，通过对反应器210的长短、粗细、弯盘形状等来进一步控制反应时间；(3)反应结束后，将产物输送至冷凝器300中进行快速降温后汇集至存储罐400中。
45.综上所述，本实用新型实施例提供的一种合成装置，其通过混料模块进行原料的充分混合，通过加热器维持反应器一直处于反应温度，待混合均匀之后通入反应模块的反应器内进行反应，反应完成之后进入冷凝器快速冷却。该合成装置将原料的混合和反应分开进行，可以分别控温，保证了原料的充分混合又能够待混合均匀之后实现快速升温，反应完成之后还可以利用冷凝器实现快速降温。
46.本实用新型提供的合成装置以及合成系统能够实现反应物料的快速升温并在反应之后快速降温，特别适合于反应时间较短的反应类型，如量子点合成的反应。
47.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。