专利名称：模拟工业化生产的中试试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验装置，特别是一种用于医药、农药、石化、染料及其他精细化工产品的单元操作、开发、生产、研究和教学的介于小试和中试的模拟工业化生产的中试试验装置。
背景技术：
制药、石化、精细化工的生产工艺中往往有化学反应、分离、混合、结晶、加热和冷却等工艺过程。新产品的开发和工艺参数的优化一般都需经过小试、中试研究和大规模工业生产应用三个步骤，每个步骤都需要与上述工艺配套的试验或生产装置。这些装置均为玻璃设备要有专用的框架及支撑系统，现场安装较为麻烦、需要调换又十分困难。这些装置中中试装置的规模比较大，与实验室小试用的反应瓶等绝然不同、差异很大，而与大规模工业生产应用的设备比较接近，比如需要反应器、计量槽、换热器、相分离器、真空罐/集液罐等。一般中试的放大效应相对较小，中试研究对工业生产有较大的指导意义，中试的结果直接影响工业化生产的效果。但实验室小试到中试装置的放大效应难以确定，中试设计中缺少可靠的依据，中试研究风险较大、费用较高。目前缺少一种能很好地解决中试的动量传递、热量传递和质量传递的放大效应，能为中试和工业化生产装置的建立提供设计依据的试验装置，即能满足医药和食品行业的要求，又可在该类装置上进行小批量生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能有效解决小试到中试的动量传递、热量传递和质量传递的放大效应，降低中试和工业化生产的研究风险、减少中试费用，提高中试对工业化生产的指导效果的方便的、实用的、试验过程能随意组合的、适用范围广的模拟工业化生产的中试试验装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该模拟工业化生产的中试试验装置，包括用于化学反应和/或物理反应的器件、连接各器件的管道、阀门，其结构特点是所述的器件采用模块式组装，按照试验工艺流程的要求安装在大小可调的、可自由组合的管网架上。该中试装置能按需组装、调换较为方便、适用范围较广。
本发明所述的管网架主要由立杆、横杆、吊杆、支承杆和连接件构成，主杆和横杆通过一种连接件连接、吊杆和横杆或主杆通过另一种连接件连接、支承杆和主杆通过第三种连接件连接，所述的器件按照试验工艺流程的要求固定在主杆和/或横杆和/或吊杆和/或支承杆上。
本发明所述的连接件系能绕着主杆作360°旋转、沿着主杆轴向移动的连接件。以此实现管网架以及整个试验装置的可调性。
本发明所述的器件主要为反应器、计量槽、换热器、相分离器、真空罐/集液罐，反应器带有反应器夹套和搅拌器置于升降机构上，该升降机构主要由平台、可升降支架、带滚轮的底板和调节杆组成，可升降支架连接平台和底板，调节杆穿过可升降支架固定在可升降支架两侧面支杆上，反应器夹套置于平台上。使反应器的升降和移动变的很方便。
本发明所述的器件带有控制机构，所述的控制机构有在线取样分析器、加热/冷却温控器、压力报警器和搅拌定时器。控制机构既方便了试验参数的调整、控制，又利于试验数据的积累。
本发明所述的管道带有支撑卡，该支撑卡与管道之间设有缓冲橡胶层。这方便了管道的安装，又使玻璃管道的抗冲击性能有了很大的提高。
本发明所述的管网架采用不锈钢管材，连接件采用标准件，器件、管道采用耐腐蚀、耐温差大、透光性强的玻璃制作，管道口及密封圈做成球面、其上密封圈和阀门采用聚四氟乙烯材料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果和优点该模拟工业化生产的中试试验装置采用模块式组装方式，器件固定于大小可调的管网架上，能方便地根据中试和工业化生产的需要随意调整器件的配置及大小，使一套装置既能满足试验要求、又可进行小批量生产；能有效解决小试到中试的动量传递、热量传递和质量传递的放大效应，既降低了中试和工业化生产的研究风险、减少中试费用，又能提高中试对工业化生产的指导效果。该试验装置具有试验过程能随意组合、适用范围广，能拆卸运输、随地组装，使用方便、经济实用等优点。
图1为本发明实施例结构示意图。
图2为图1中连接件5a放大图。
图3为图1中连接件5b放大图。
图4为图1中连接件5c放大图。
图5为本发明实施例升降机构结构示意图。
具体实施例方式
实施例参见图1-图5。该模拟工业化生产的中试试验装置，包括用于化学反应和/或物理反应的器件、管道8、阀门和管网架13。器件采用模块式组装，按照试验工艺流程的要求安装在大小可调的、可自由组合的管网架13上，各器件之间通过管道8连接。本装置可实现蒸馏、化学反应、精馏、分离、混合、加热、冷却等物理和化学过程。
实施例的管网架13用不锈钢材料制作。管网架13的组合采用活动连接，可根据需要随意更改长、宽、高等尺寸，同一套装置可根据生产工艺方便地重组，以满足不同的流程要求。管网架主要由立杆12、横杆7、吊杆6、支承杆11和连接件5a、5b、5c构成。主杆12和横杆7通过连接件5a连接、吊杆6和横杆7或主杆12通过连接件5b连接、支承杆11和主杆12通过连接件5c连接，连接件5a、5b、5c系能绕着主杆12作360°旋转、沿着主杆12轴向移动的连接件。
管网架13的设计使用标准的连接件，采取国际通行的拼装方法。这种拼装具有随意性，可随器件的改变而改变，从而满足器件安装的需要。其连接件充分满足支撑、稳定的需要，而且不需要现场加工、制作、焊接，使安装更加快捷安全。
在大型玻璃塔中，由于设备自身的重量及填料的重量易造成器件过载，严重威胁着器件的安全运行，为此，管网架设计有重量平衡系统。将重量均布在几个支撑点中，保证在任何情况下，使每个点都处于承重状态，有效地减少玻璃塔支撑点上的载荷，防止设备过载，避免玻璃设备载荷不均匀而造成的损坏。
实施例设计了管道支撑卡，在支撑卡与管道8之间设有缓冲橡胶层，使玻璃管道的抗冲击性能有了很大的提高，同时这种专用管道支撑卡也大大方便了安装。
该实施例的器件为反应器3、计量槽10、换热器9，根据所需试验的要求还可设置相分离器、真空罐/集液罐等。计量槽10、换热器9、相分离器、真空罐/集液罐可以按照试验工艺流程的需要固定在主杆12和/或横杆7和/或吊杆6和/或支承杆11上。反应器3带有反应器夹套2和搅拌器4，为满足工艺要求反应器夹套2内放置有加热器或冷却器。反应器3的放料阀的阀芯与反应器3的底部平，确保底部不存在反应物料死角，产品余渣不会结在未加热的玻璃表面上。实施例用耐腐蚀、耐温差变化大、透光性强的优质玻璃硼硅玻璃即3.3玻璃制作计量槽10、反应器3、换热器9、相分离器、真空罐/集液罐、管道8和阀门。用聚四氟乙烯制作阀门的阀心和密封件，可达到高真空的要求，使得接口的抗温、抗老化、抗腐蚀能力有了很大的提高。管口型式即密封面采用球面，可修正制造和安装误差，使紧固时的径向力大大减少，有效防止了在紧固时造成的器件损坏，这种接口方式安装时可以摆动3°，保证接口不泄漏，这就使安装变得更加方便。
反应器3安装在一个可升降、平移的升降机构1上。该升降机构1主要由平台17、可升降支架16、带滚轮18的底板14和调节杆15组成。可升降支架16连接平台17和底板14，调节杆15穿过可升降支架16固定在可升降支架16两侧面支杆上，反应器3置于反应器夹套2内安放在平台17上。反应器3的容积有10L、15L、30L、60L、100L、160L和250L几种，使用时的温度范围为-20℃-200℃。
该试验装置带有控制机构，有在线取样分析器、加热/冷却温控器、压力报警器和搅拌定时器。控制器都采用较为先进的设备，能很好地模拟工业化生产过程。该控制机构的加热/冷却温控器的面板布置如下PV显示器，显示测量温度或根据仪表状态显示各类提示符。
SV显示器，显示设定温度或根据仪表状态显示定时时间、各类参数。
指示灯 RUN工作时指示灯，自整定工作时闪烁。
HAT加热输出灯，工作输出时亮。
ALM报警灯，工作输出时亮，蜂鸣器响。
SET功能键，用于设定值修改，参数的调出、修改、确认。
加、减键，用于设定值、控制参数的修改或进入自整定状态。
其中功能键能设定温度、设定加热/冷却时间、设置控制参数等。
实施例中试试验装置适应中试和生产的需要，使用上明显优于实验室反应瓶，整个装置根据工业化生产装置按比例缩小并能让研究者观察容器内部的流体过程，考察动量传递、热量传递和质量传递的放大效应，为中试和工业化生产装置的建立提供设计依据。该装置有很强的耐蚀性，很高的真空度，很广的适用性，各部件按标准件配置，可按需要任意装配。适用的工艺过程为普通蒸馏，共沸蒸馏，化学反应，液体/固体混合，结晶，加热和冷却，精馏，萃取/反应容器中的相分离，进料容器的搅拌等等。
权利要求
1.一种模拟工业化生产的中试试验装置，包括用于化学反应和/或物理反应的器件、连接各器件的管道、阀门，其特征在于所述的器件采用模块式组装，按照试验工艺流程的要求安装在大小可调的、可自由组合的管网架(13)上。
2.根据权利要求1所述的模拟工业化生产的中试试验装置，其特征在于所述的管网架主要由立杆(12)、横杆(7)、吊杆(6)、支承杆(11)和连接件(5a、5b、5c)构成，主杆(12)和横杆(7)通过连接件(5a)连接、吊杆(6)和横杆(7)或主杆(12)通过连接件(5b)连接、支承杆(11)和主杆(12)通过连接件(5c)连接，所述的器件按照试验工艺流程的要求固定在主杆(12)和/或横杆(7)和/或吊杆(6)和/或支承杆(11)上。
3.根据权利要求2所述的模拟工业化生产的中试试验装置，其特征在于所述的连接件(5a、5b、5c)系能绕着主杆(12)作360°旋转、沿着主杆(12)轴向移动的连接件。
4.根据权利要求1所述的模拟工业化生产的中试试验装置，其特征在于所述的器件主要为反应器(3)、计量槽(10)、换热器(9)、相分离器、真空罐/集液罐，反应器(3)带有反应器夹套(2)和搅拌器(4)置于升降机构(1)上，该升降机构(1)主要由平台(17)、可升降支架(16)、带滚轮(18)的底板(14)和调节杆(15)组成，可升降支架(16)连接平台(17)和底板(14)，调节杆(15)穿过可升降支架(16)固定在可升降支架(16)两侧面支杆上，反应器夹套(2)置于平台(17)上。
5.根据权利要求1或4所述的模拟工业化生产的中试试验装置，其特征在于所述的器件带有控制机构，所述的控制机构有在线取样分析器、加热/冷却温控器、压力报警器和搅拌定时器。
6.根据权利要求1所述的模拟工业化生产的中试试验装置，其特征在于所述的管道(8)带有支撑卡，该支撑卡与管道(8)之间设有缓冲橡胶层。
7.根据权利要求1或2所述的模拟工业化生产的中试试验装置，其特征在于所述的管网架(13)采用不锈钢管材，连接件(5a、5b、5c)采用标准件，器件、管道(8)采用耐腐蚀、耐温差大、透光性强的玻璃制作，管道口及密封圈做成球面、其上密封圈和阀门采用聚四氟乙烯材料。
全文摘要
本发明公开了一种模拟工业化生产的中试试验装置，用于医药、农药、石化、染料及其他精细化工产品的开发、生产、研究和教学。该试验装置，包括用于化学反应和/或物理反应的器件、连接各器件的管道、阀门，其结构特点是所述的器件采用模块式组装，按照试验工艺流程的要求安装在大小可调的、可自由组合的管网架(13)上。该试验装置能方便地根据中试和工业化生产的需要随意调整器件的配置及大小，使一套装置既能满足试验要求、又可进行小批量生产；能有效解决小试到中试的放大效应，降低中试和工业化生产的研究风险、减少试验费用；具有试验过程能随意组合、适用范围广，能拆卸运输、随地组装，使用方便、经济实用等优点。
文档编号G01M99/00GK1580729SQ20031010878
公开日2005年2月16日 申请日期2003年11月21日 优先权日2003年11月21日
发明者苏为科, 高增梁, 郑齐星, 肖杰明, 徐华岳 申请人:苏为科