一種釜內有換熱塊傳熱的石墨反應釜的製作方法

2023-06-10 01:23:16 2

本發明屬於石墨設備技術領域，具體地說是一種釜內有換熱塊傳熱的石墨反應釜。

背景技術：

當需要對反應過程中物料進行加熱或冷卻時，一般採用夾套式反應釜，由夾套內的傳熱介質(如蒸汽或冷卻水)通過反應釜主體對釜內物料進行加熱或冷卻，此時因傳熱面積較小使傳熱效率降低，延長了反應時間。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種釜內有換熱塊傳熱的石墨反應釜，解決現有技術中石墨反應釜換熱面積小，反應釜內物料受熱不均，反應速率低的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種釜內有換熱塊傳熱的石墨反應釜，包括：

石墨反應釜本體，所述石墨反應釜本體的外部設置有夾套，夾套中流動傳熱介質，夾套上設置有放空口、傳熱介質進口、傳熱介質進出口、排料口和排汙口，反應釜本體中設置有攪拌器；反應釜本體由浸漬石墨製造；

換熱塊，所述換熱塊固定設置在反應釜本體內，換熱塊的中心開設有中心通孔，攪拌器的攪拌軸穿過中心通孔設置，換熱塊上還開設有縱向孔、橫向孔和過流通道，其中，縱向孔平行換熱塊軸線貫穿開設，橫向孔的軸線與換熱塊軸線垂直，所述過流通道位於中心通孔的外周，為圓環形或圓弧形通道，橫向孔和縱向孔不相通，縱向孔和過流通道不相通，橫向孔、縱向孔以及過流通道都與中心通孔不相通；所述橫向孔包括第一橫向孔和第二橫向孔，第一橫向孔橫向貫穿換熱塊其兩端與夾套的內腔連通，第一橫向孔和過流通道不相通，第一橫向孔位於第二橫向孔的兩側，第二橫向孔位於中心通孔相對的兩側，第二橫向孔將過流通道與夾套的內腔連通，位於中心通孔兩側的第二橫向孔通過過流通道連通。

傳熱介質由夾套經橫向孔一端進入換熱塊，從橫向孔的另一端流出，再次進入夾套中，最後從夾套另一端的傳熱介質出口排出；傳熱介質的能量經橫向孔傳遞給縱向孔中的物料，由於石墨換熱塊有較多的縱向孔和橫向孔，加大了兩流體的傳熱面積，使傳熱介質熱量利用的更加充分；同時，攪拌器的對反應釜底部的物料進行攪拌，加速反應，解決了反應釜上下部分物料溫度不均勻的問題，提高了傳熱效率及反應速率。

通過在換熱塊中設置過流通道，流經第二橫向孔的傳熱介質不流入中心通孔，而是通過過流通道流入到對側的第二橫向孔再流出，不造成傳熱介質斷路，提高了換熱效果和材料利用率，同時防止傳熱介質進入反應釜中。攪拌器的軸穿過中心通孔伸入到反應釜底部，防止攪拌器與換熱塊碰撞。

進一步改進，所述石墨反應釜本體釜底的石墨板中開設有換熱孔，換熱孔的兩端均與夾套的內腔連通。對於容易結晶的物料，易在反應釜底部沉澱、結晶，影響產量，通過在反應釜本體釜底的石墨板中開設換熱孔，使夾套中傳熱介質(如蒸汽)通過反應釜底對物料進行加熱，避免了物料在釜底結晶的情況。

進一步改進，所述夾套的內腔中設置有螺旋板，螺旋板圍繞反應釜本體外壁螺旋設置。通過設置螺旋板，將夾套內腔分隔成螺旋通道，對換熱介質起到導流作用，使傳熱介質與反應釜外壁充分接觸，提高傳熱介質能量利用率。

進一步改進，所述換熱塊上開設有凹槽，凹槽上蓋設有用於密封凹槽的端蓋，凹槽與端蓋之間形成的通道為過流通道。通過設置端蓋，防止物料進入過流通道中，同時防止傳熱介質進入反應釜中。

進一步改進，所述凹槽為環繞中心通孔設置的環形槽或C形槽。

進一步改進，所述凹槽包括兩個弧形槽，兩個弧形槽位於中心通孔相對的兩側，且兩個弧形槽不相通，防止傳熱介質對流，影響能量傳遞效果。

進一步改進，還包括成槽構件，所述成槽構件包括環形板和筒狀件，筒狀件與環形板垂直同軸設置，且筒狀件的上端面與環形板內孔邊緣密封連接，成槽構件的縱向截面為∏形；所述換熱塊的中心開設有階梯孔，階梯孔貫穿換熱塊開設，成槽構件設置在階梯孔中，筒狀件的下端與階梯孔的臺階面密封粘接，環形板與階梯孔的邊緣密封粘接，成槽構件與階梯孔之間形成的通道為過流通道，筒狀件與階梯孔粘結後的中心孔為中心通孔。對於在換熱塊上開設凹槽，開設階梯孔和加工成槽更容易操作、加工工藝簡單。

進一步改進，所述筒狀件與環形板一體成型或分體成型。

進一步改進，所述筒狀件的外壁上設置有一個隔板，隔板將過流通道隔開，使過流通道呈C形。

進一步改進，所述筒狀件的外壁上相對設置有兩個隔板，兩個隔板將過流通道隔開為兩個弧形通道。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、傳熱介質進入夾套中，經橫向孔一端進入換熱塊，從橫向孔的另一端流出，再次進入夾套中，最後從夾套的傳熱介質出口排出；縱向孔作為物料孔，通過在反應釜中設置換熱塊，傳熱介質的能量經橫向孔傳遞給縱向孔中的物料，加大了與物料的接觸面積，使傳熱介質熱量利用的更加充分；同時，攪拌器對反應釜底部的物料進行攪拌，加速反應，解決了反應釜上下部分物料溫度不均勻的問題，提高了傳熱效率。

2、通過在換熱塊中設置過流通道，流經第二橫向孔的傳熱介質不流入中心通孔，而是通過過流通道流入到對側的第二橫向孔再流出，不造成傳熱介質斷路，提高了換熱效果和材料利用率，同時防止傳熱介質進入反應釜中。攪拌器的軸穿過中心通孔伸入到反應釜底部，防止攪拌器與換熱塊碰撞。

3、通過在反應釜釜底的石墨板中開設換熱孔，使夾套中傳熱介質通過釜底對物料進行加熱，避免了物料在釜底結晶的情況。

4、通過設置螺旋板，將夾套內腔分隔成螺旋通道，對傳熱介質起到導流作用，使傳熱介質與反應釜外壁充分接觸，提高傳熱效率。

附圖說明

圖1是本發明一種釜內有換熱塊傳熱的石墨反應釜釜結構示意圖。

圖2是石墨反應釜本體底部結構示意圖。

圖3是本發明一種石墨換熱塊的結構示意圖。

圖4是圖3的C-C剖視圖。

圖5是圖4的A部放大視圖。

圖6是圖3的B部放大視圖。

圖7是實施例二的結構示意圖。

圖8是實施例三的結構示意圖。

圖9是實施例四的結構示意圖。

圖10是成槽構件的結構示意圖。

圖11是實施例五的A部放大視圖。

圖12是實施例五的成槽構件的結構示意圖。

圖13是實施例六成槽構件的結構示意圖。

圖14是實施例六的B部放大視圖。

圖15是實施例七成槽構件的結構示意圖。

圖16是實施例七的B部放大視圖。

具體實施方式

為使本發明的目的和技術方案更加清楚，下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。本發明中傳熱介質為冷卻水或水蒸汽。

實施例一：

如圖1-6所示，一種釜內有換熱塊傳熱的石墨反應釜，包括：

反應釜本體11，所述反應釜本體的外部設置有夾套10，夾套10中流動傳熱介質，夾套10的上端設置有放空口12和傳熱介質入口13，夾套10的下端設置有排汙口15、排料口20和傳熱介質出口14，反應釜中設置有攪拌器16；

換熱塊18，所述換熱塊18固定設置在反應釜本體11中，換熱塊18的中心開設有中心通孔1，還開設有橫向孔、縱向孔2和過流通道3，其中，縱向孔2貫穿換熱塊上下平面，其軸線與換熱塊軸線平行，橫向孔的軸線與換熱塊18的軸線垂直，橫向孔、縱向孔2和過流通道3及中心通孔1互相均不相通；

所述橫向孔包括第一橫向孔5和第二橫向孔4，第一橫向孔5水平貫穿換熱塊18兩端與夾套10的內腔連通，第一橫向孔5和過流通道3不相通，第一橫向孔5位於第二橫向孔4的兩側，第二橫向孔4位於中心通孔1相對的兩側，第二橫向孔4將夾套10的內腔與過流通道3連通，使位於中心通孔1兩側的第二橫向孔4通過過流通道3連通。

傳熱介質經橫向孔一端進入換熱塊18中，從橫向孔的另一端流出，再次進入夾套10中，最後從夾套10的傳熱介質出口14排出；傳熱介質的能量經橫向孔傳遞給縱向孔中的物料，由於換熱塊有較多的橫向孔和縱向孔，加大了兩流體的傳熱面積，使傳熱介質熱量利用的更加充分；同時，攪拌器的對反應釜底部的物料進行攪拌，加速反應，解決了反應釜上下部分物料溫度不均勻的問題，提高了傳熱效率和反應速率。

通過在換熱塊18中設置過流通道3，流經第二橫向孔4的傳熱介質不流入中心通孔1，而是通過過流通道3流入到對側的第二橫向孔4再流出，不造成傳熱介質斷路，提高了換熱效果和材料利用率，同時防止傳熱介質進入反應釜中。攪拌器16的軸穿過中心通孔1伸入到反應釜底部，防止攪拌器16與換熱塊18碰撞。

在本實施例中，換熱塊呈圓柱狀，中心通孔1為圓孔，所述換熱塊中心開設有凹槽，凹槽上蓋設有用於密封凹槽的端蓋6，凹槽與端蓋6之間形成的通道為過流通道3。通過設置端蓋6，防止物料進入過流通道中，同時防止傳熱介質進入反應釜中，所述端蓋6為環形石墨板。端蓋6與換熱塊與之間通過環氧樹脂(或其它粘結劑)粘結。

在本實施例中，所述凹槽為環繞中心通孔1設置的環形槽，如圖4、6所示。

將該換熱塊安裝在反應釜中，攪拌軸穿過中心通孔設置，橫向孔作為傳熱介質孔，縱向孔2作為料孔，流經第二橫向孔4的換熱介質不流入中心通孔1，而是通過過流通道3流入到對側的第二橫向孔4再流出，不造成傳熱介質斷路，提高了換熱效果和材料利用率。圖中箭頭表示換熱介質流動的方向。

在本實施例中，所述石墨反應釜11釜底的石墨板中開設有換熱孔19，如圖2所示，開設有三排換熱孔19，換熱孔19的兩端均與夾套10的內腔連通。對於容易結晶的物料，易在反應釜底部沉澱、結晶，影響產量，通過在反應釜本體釜底的石墨板中開設換熱孔，使夾套中傳熱介質通過反應釜底對物料進行加熱，避免了物料在釜底結晶的情況。

在本實施例中，所述夾套10的內腔中設置有螺旋板17，螺旋板17圍繞反應釜本體11外壁盤旋設置。通過設置螺旋板17，將夾套10內腔分隔成螺旋通道，對傳熱介質起到導流作用，使傳熱介質與反應釜外壁充分接觸，提高傳熱介質能量利用率。

本實施例中，傳熱介質為水蒸汽。

實施例二：

如圖7所示，在本實施例中，所述凹槽包括兩個弧形槽，兩個弧形槽位於中心通孔1相對的兩側，兩個弧形槽與端蓋之間形成的通道即為過流通道3，兩個弧形槽不相通，防止冷取水對流，影響冷卻效果。其他部分與實施例一相同。

實施例三：

如圖8所示，在本實施例中，所述凹槽為C形槽，C形凹槽圍繞中心通孔1設置，C形槽與端蓋之間形成的通道即為過流通道3，其他部分與實施例一相同。

實施例四：

如圖9、10所示，其主要結構特點與實施例一相同，只是中心通孔與過流通道的形成略有不同。

在本實施例中，還包括成槽構件，所述成槽構件包括環形板8和筒狀件7，筒狀件7與環形板8垂直同軸設置，且筒狀件7與環形板8密封粘接，成槽構件的縱向截面為∏形；所述換熱塊的中心開設有階梯孔，階梯孔貫穿換熱塊開設，成槽構件設置在階梯孔中，筒狀件的下端與階梯孔的臺階面密封粘接，環形板8與階梯孔的邊緣密封粘接，成槽構件與階梯孔之間形成的通道為過流通道3，筒狀件7與階梯孔構成的中心孔為中心通孔1。相對於在換熱塊上開設凹槽，開設階梯孔更容易加工。在本實施例中，換熱塊呈圓柱狀，中心通孔1為圓孔。

在本實施例中，所述成槽構件中筒狀件7與環形板8分體成型，均為石墨材質，成槽構件與換熱塊與之間通過環氧樹脂粘結。

將該換熱塊安裝在反應釜中，攪拌軸穿過中心通孔1設置，橫向孔作為傳熱介質孔，縱向孔2作為料孔，流經第二橫向孔4的換熱介質不流入中心通孔1，而是通過過流通道3流入到對側的第二橫向孔4再流出，不造成傳熱介質斷路，提高了換熱效果和材料利用率。圖中箭頭表示傳熱介質流動的方向。

實施例五：

如圖11、12所示，在本實施例中，筒狀件的下端設置有凸起9，換熱塊的階梯孔的階梯面上開設有插槽，成槽構件設置在階梯孔中，凸起9插入插槽中，保證筒狀件7與換熱塊固定粘接，防止二者之間發生相對移動。其他部分與實施例四相同。

實施例六：

如圖13、14所示，在本實施例中，所述筒狀件7與環形板8一體成型。

在本實施例中，所述筒狀件7的外壁上設置一個隔板10，隔板10將過流通道3隔開，使過流通道3呈C形。其他部分如實施例四相同。

實施例七：

如圖15、16所示，在本實施例中，所述筒狀件7的外壁上相對設置有兩個隔板10，兩個隔板將過流通道3隔開為兩個弧形通道。其他部分如實施例四相同。

本發明中未做特別說明的均為現有技術或者通過現有技術即可實現，而且本發明中所述具體實施案例僅為本發明的較佳實施案例而已，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍的內容所作的等效變化與修飾，都應作為本發明的技術範疇。