可快速升降溫的反應釜裝置的製作方法

2023-10-11 17:56:09

專利名稱：可快速升降溫的反應釜裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種可快速升降溫的反應釜裝置。
背景技術：
化學反應器是實現反應過程的設備，按操作的方式主要分為間歇操作反應器，半連續操作反應器和連續操作反應器。採用間歇操作的反應器幾乎都是釜式反應器，其他類型很少見。釜式反應器主要用於小批量生產，多用於實驗室中。一般來說，其適用於反應速度慢的化學反應，主要原因在於由於自身結構設計的緣故，對釜體的升溫和降溫的速率有限。要達到反應溫度往往需要較長的時間，在此升溫過程中反應已有一定程度的發生。同時在反應完成後，降溫也需要較長的時間，在該降溫過程中反應也無法忽略。特別對於速度快的反應，本身反應需要時間短，升溫和降溫過程的反應影響更為明顯，另外，控制反應時間並非實際的反應時間，因此也給反應過程和機理的研究帶來麻煩。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種可快速升降溫的反應釜裝置，可以克服現有技術的缺陷。既能解決普通的釜式反應器無法適用於速度快的反應的問題，又可以用於研究反應的過程和機理。通過對進樣閥的原有結構進行改變，加上冷凍體降溫部分，製得可快速升降溫的反應釜裝置。加熱管直接伸入到液體中，對液體加熱，達到快速升溫的目的。在反應完成後，通過反應釜外側直接接觸冷凍體的方式，達到快速降溫的目的，大大地擴展了其應用範圍。本實用新型結構簡單，易於操作，具有廣泛的應用前景。本實用新型提供的可快速升降溫的反應釜裝置包括釜體，攪拌部分，進料部分，加熱部分，冷卻部分以及控制部分。釜體為由不鏽鋼的材料製成的容器，底部為半球形，釜體的上方與頂蓋通過法蘭的方式密封。因此它能用於高溫高壓的反應過程。攪拌部分包括處在釜體上方的轉動電機和在釜體內的轉動葉片，它們之間可以採用接觸或不接觸的兩種方式。前者是轉動電機通過相連的穿過釜蓋的連杆來控制下面的轉動葉片，攪拌釜體內樣品，連杆與釜蓋轉動連接處外部設有氣壓密封裝置。後者是通過磁性作用帶動處於釜體內的磁體和與其相連的攪拌葉片轉動。進料部分包括處於釜蓋上方用於顯示反應壓力的壓力表，和一個一根上端連有截止閥的可用於氣體進料的外接管線。加熱部分包括伸入液面下的熱電偶和至少兩根(2-10)以盲管的形式焊接在釜體底部的加熱棒，熱電偶插入另一根開口處在釜蓋上方的管線內，該管線另一端密封，伸入到液體的液面之下，這樣使得熱電偶可以很準確地測量反應的溫度。同時以盲管的形式焊接在釜體底部的這種方式不影響體系的密封。冷卻部分包括釜體外測的冷卻空間和外置的冷凍體，在降溫時，冷凍體從冷卻空間的下部冷氣的進口進去，從另一邊的上部冷氣的出口排出，同時帶走反應釜體的熱量。使用冷凍體可以是氣體，例如液氮，乾冰等；也可以是液體，例如冷凝水或冰鹽混合物等。控制部分包括轉動速率控制單元和升降溫速率控制單元，體系的轉動速率和升降溫速率可以通過相應的控制單元來檢測和控制。[0005]本實用新型提供的可快速升降溫的反應釜裝置由於釜體主要為由不鏽鋼的材料製成的半球形容器，釜體的上方與頂蓋主要是通過法蘭的方式密封。它能承受較大的反應壓力，同時具有良好的傳熱效果。加熱部分主要包括伸入液面下的熱電偶和幾塊以盲管的形式焊接在釜體底部的加熱棒，熱電偶插入另一根開口處在釜蓋的上方的管線內，該管線另一端密封，伸入到液體的液面之下，這樣使得熱電偶可以很準確地測量反應的溫度。同時以盲管的形式焊接在釜體底部的這種方式不影響體系的密封。冷卻部分主要包括釜體外測的冷卻空間和外置的冷凍體，在降溫時，冷凍體從冷卻空間的下部冷氣的進口進去，從另一邊的上部冷氣的出口排出，同時帶走反應釜體的熱量。使用冷凍體可以是氣體，例如液氮，乾冰等；也可以是液體，例如冷凝水等。體系的轉動速率和升降溫速率通過相應的控制單元來檢測和控制。利用這種結構，加熱管直接伸入到液體中，對液體加熱，並且往往可以使用多個加熱棒，因此可以達到快速升溫的目的。在反應完成後，通過反應釜外側直接接觸冷凍體的方式，可以很明顯地降低反應的溫度，因此也可以達到快速降溫的目的。這使得本實用新型反應釜裝置特別適用於研究較快反應的反應過程和機理，大大地擴展了其應用範圍。並且結構非常簡單，易於操作，因此有廣泛的應用前景。

圖1為整個反應釜裝置的組成框圖。圖2為一種結構方式的反應釜體的剖面結構示意圖。圖3為另一種結構方式的反應釜體的剖面結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進行詳細說明，但它們不是對本實用新型作任何限制。凡沒有特別說明，本實用新型中涉及到的組成部件結構採用通用設計。圖1為整個反應釜裝置的組成框架圖，由釜體1，進料部分2，攪拌部分3，加熱部分
4,冷卻部分5以及控制部分6組成。通過進料部分2向爸體I內充入反應氣後開始啟動反應，利用控制部分6來控制攪拌部分3的轉動速率，同時控制加熱部分4來提高升溫速率，以期縮短達到反應所需溫度的時間；待反應冷卻後，利用控制部分6來控制冷卻部分5，通過提高降溫速率，來實現快速的降溫，即在短時間內達到某溫度，此時反應速率幾乎可以忽略。因此要達到快速升溫和降溫的目的，反應釜體I的結構需要進行有效的設計。如圖2所示，一種結構方式的反應釜體的結構示意圖，釜體I為由不鏽鋼的材料製成的容器，底部201為半球形，釜體I的上方與頂蓋202通過法蘭203的方式密封。攪拌部分3包括處在釜體上方的轉動電機204和在釜體內的轉動葉片205，轉動電機205通過相連的穿過釜蓋的連杆206來控制下面的轉動葉片205，攪拌釜體內樣品207，連杆206與釜蓋202轉動連接處外部設有氣壓密封裝置219，使得連杆206與釜蓋202連接處密封良好，而不會出現漏氣；所述氣壓密封裝置219是利用在氣壓的作用下使內部密封圈變形壓緊而達到密封的作用。可採用簡易的氣壓密封，也可以採用申請號為CN200510049023. 2，CN200620135844. 8和CN201210154720. 4等專利中的創新方法進行設計，由於該部件並不是本專利的創新點，為便於描述，具體結構未畫出。進料部分2包括處於釜蓋202上方用於顯示反應壓力的壓力表208，和一個一根上端連有截止閥210的可用於氣體進料的外接管線209。加熱部分包括伸入液面下的熱電偶和幾塊以盲管的形式焊接在釜體底部的加熱棒215，熱電偶插入另一根開口 214處在釜蓋上方的管線212內，該管線另一端213密封，伸入到液面以下，用於測量反應的溫度。同時以盲管的形式焊接在釜體底部201的這種方式不影響體系的密封。冷卻部分5包括釜體I外測的冷卻空間216和外置的冷凍體，在降溫時，冷凍體從冷卻空間216的下部冷氣的進口 217進去，從另一邊的上部冷氣的出口 218排出，同時帶走反應釜體I的熱量。使用冷凍體可以是氣體，例如液氮，乾冰等；也可以是液體，例如冷凝水等。控制部分6由多個控制單元組成，體系的轉動速率和升降溫速率可以通過相應的控制單元來檢測和控制。轉動速率由相應的速率傳感元件和控制元件來進行控制，而升降溫速率由相應的溫度傳感元件和控制元件來進行控制。反應前，待稱好固液樣品207後，倒入釜體I內，蓋上釜蓋202，通過法蘭203的方式將整個釜體I進行密封，氣體反應物通過外接管線209的氣體進料口 211充入釜體I內，充氣時，打開截止閥210，通過反覆抽真空和充氣的方式衝洗反應釜I內空間，待洗淨後充入反應氣，再關上截止閥210。開始進行反應時，通過控制部分6來調節攪拌部分3的轉動速率，同時控制加熱部分4來控制升溫速率；待反應冷卻後，控制冷卻部分5來控制降溫速率。加熱棒215立在釜體的內壁處，不會與轉動葉片205相碰，同時也不會給洗釜帶來大的麻煩。利用這種釜體結構形式，其中加熱管215直接伸入到反應物207中，對反應物207加熱，加熱效果非常明顯，並且往往可以使用多個(2-10)加熱棒215，因此可以達到快速升溫的目的。在反應完成後，通過反應釜I外側直接接觸冷凍體的方式，可以很明顯地降低反應的溫度，因此也可以達到快速降溫的目的。如圖3所示，為另一種結構方式的反應釜體的結構示意圖，釜體I主要為由不鏽鋼的材料製成的容器，底部201為半球形，釜體I的上方與頂蓋202主要是通過法蘭203的方式密封。攪拌部分3主要包括處在釜體上方的轉動電機204和在釜體內的轉動葉片205，轉動電機204和轉動葉片205分別處在反應釜體的上下，轉動電機204通過相連的磁力耦合器220的磁場來控制下面的磁性轉動葉片205和連杆206轉動，通過磁場作用，使得轉動電機204和轉動葉片205以不接觸的方式作用，帶動處於釜體內的磁性攪拌葉片205轉動，因此對應的釜蓋202並不需要開口。磁力耦合器通過磁力作用進行能量的傳遞，使得密封釜內的磁性葉片轉動，其結構不受限制，能達到傳動目的即可，由於該部件並不是本專利的創新點，為便於描述，內部結構未畫出。進料部分2包括處於釜蓋202上方用於顯示反應壓力的壓力表208，和一個一根上端連有截止閥210的可用於氣體進料的外接管線209。加熱部分主要包括伸入液面下的熱電偶和幾塊以盲管的形式焊接在釜體底部的加熱棒215，熱電偶插入另一根開口 214處在釜蓋上方的管線212內，該管線另一端213密封，伸入到液面以下，用於測量反應的溫度。同時以盲管的形式焊接在釜體底部201的這種方式不影響體系的密封。冷卻部分5包括爸體I外測的冷卻空間216和外置的冷凍體,在降溫時,冷凍體從冷卻空間216的下部冷氣的進口 217進去，從另一邊的上部冷氣的出口 218排出，同時帶走反應釜體I的熱量。使用冷凍體可以是氣體，例如液氮，乾冰等；也可以是液體，例如冷凝水等。控制部分6由多個控制單元元件組成，體系的轉動速率和升降溫速率可以通過相應的控制單元元件來檢測和控制。轉動速率由相應的速率傳感元件和控制元件來進行控制，而升降溫速率由相應的溫度傳感元件和控制元件來進行控制。反應前，待稱好固液樣品207後，倒入釜體I內，蓋上釜蓋202，通過法蘭203的方式將整個釜體I進行密封，氣體反應物通過外接管線209的氣體進料口 211充入釜體I內，充氣時，打開截止閥210，通過反覆抽真空和充氣的方式衝洗反應釜I內空間，待洗淨後充入反應氣，再關上截止閥210。開始進行反應時，通過控制部分6來調節攪拌部分3的轉動速率，同時控制加熱部分4來控制升溫速率；待反應冷卻後，控制冷卻部分5來控制降溫速率。加熱棒215立在釜體的內壁處，不會與轉動葉片205相碰，同時也不會給洗釜帶來大的麻煩。利用這種釜體結構形式，其中加熱管215直接伸入到反應物207中，對反應物207加熱，加熱效果非常明顯，並且往往可以使用多個(2-10)加熱棒215，因此可以達到快速升溫的目的。在反應完成後，通過反應釜I外側直接接觸冷凍體的方式，可以很明顯地降低反應的溫度，因此也可以達到快速降溫的目的。
權利要求1.一種可快速升降溫的反應釜裝置，其特徵在於它包括:釜體，攪拌部分，進料部分，加熱部分，冷卻部分以及控制部分；釜體為由不鏽鋼的材料製成，底部為半球形，釜體的上方與頂蓋通過法蘭的方式密封；攪拌部分包括處在釜體上方的轉動電機和再釜體內的轉動葉片；進料部分包括處於釜蓋上方用於顯示反應壓力的壓力表，和上端連有截止閥的可用於氣體進料的外接管線；加熱部分包括伸入液面下的熱電偶和至少兩塊以盲管的形式焊接在釜體底部的加熱棒；冷卻部分包括釜體外測的冷卻空間和外置的冷凍體，在降溫時，冷凍體從冷卻空間的下部冷氣的進口進去，從另一邊的上部冷氣的出口排出，同時帶走反應釜體的熱量；控制部分包括轉動速率控制單元和升降溫速率控制單元，體系的轉動速率和升降溫速率可以通過相應的控制單元來檢測和控制。
2.按照權利要求1所述的可快速升降溫的反應釜裝置，其特徵在於所述的轉動電機和在釜體內的轉動葉片之間採用接觸或不接觸的兩種方式，前者是轉動電機通過相連的穿過釜蓋的連杆來控制下面的轉動葉片，連杆與釜蓋轉動連接處外部設有氣壓密封裝置；後者是轉動電機通過相連的磁力耦合器的磁場來控制下面的磁性轉動葉片和連杆轉動，帶動處於釜體內的磁體和與其相連的攪拌葉片轉動。
3.按照權利要求1所述的可快速升降溫的反應釜裝置，其特徵在於所述的熱電偶插入另一根開口處在釜蓋上方的管線內，該管線另一端密封，伸入到液體的液面之下，這樣使得熱電偶可以很準確地測量反應的溫度。同時以盲管的形式焊接在釜體底部的這種方式不影響體系的密封。
4.按照權利要求1所述的可快速升降溫的反應釜裝置，其特徵在於所述的冷凍體可以是氣體或液體。
5.按照權利要求1所述的可快速升降溫的反應釜裝置，其特徵在於所述的冷凍體為液氮，乾冰、冷凝水或冰鹽混合物。
6.按照權利要求1所述的可快速升降溫的反應釜裝置，其特徵在於所述的控制部分包括轉動速率控制單元和升降溫速率控制單元，體系的轉動速率和升降溫速率可以分別通過轉動速率控制單元 和升降溫速率控制單元來檢測和控制。
專利摘要本實用新型涉及一種可快速升降溫的反應釜裝置，包括釜體，攪拌部分，進料部分，加熱部分，冷卻部分以及控制部分。釜體的底部為半球形，釜體的上方與頂蓋通過法蘭的方式密封。攪拌部分包括轉動電機和轉動葉片。進料部分包括壓力表和上端連有截止閥的外接管線。加熱部分包括熱電偶和在釜體底部的加熱棒，熱電偶插入另一根開口處在釜蓋上方的管線內，該管線另一端密封，伸入到液體的液面之下。冷卻部分包括釜體外測的冷卻空間和外置的冷凍體。使用冷凍體是氣體或液體。體系的轉動速率和升降溫速率由相應的控制單元來檢測和控制。本實用新型結構簡單，易於操作，特別應用於研究反應的過程和機理，大大地擴展了其應用範圍，具有廣泛的應用前景。
文檔編號B01J19/18GK202909722SQ201220597589
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者趙鐵英 申請人:天津市先權工貿發展有限公司