專利名稱：恒溫絕熱兩用反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種既可恒溫，又可絕熱的兩用反應(yīng)器，該反應(yīng)器尤其適用于石油化工研究中的中小型試驗過程。
目前，中小型試驗裝置的反應(yīng)器具有兩種結(jié)構(gòu)一種為多段電爐加熱反應(yīng)器，它可分為恒溫反應(yīng)器和絕熱反應(yīng)器。其中絕熱反應(yīng)器在放熱或吸熱反應(yīng)過程中，能夠及時監(jiān)測沿物料流動方向因放熱或吸熱反應(yīng)所導(dǎo)致的溫升或溫降，但該反應(yīng)器的缺點(diǎn)是反應(yīng)器采用多段溫度控制，溫度控制回路多，電爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難，一旦電爐失控，反應(yīng)器容易飛溫，且目前的電爐式絕熱反應(yīng)器，絕熱效果不十分理想；電爐式恒溫反應(yīng)器，電爐結(jié)構(gòu)相對簡單，但催化劑床層等溫效果不理想，同時具有電爐式絕熱反應(yīng)器的缺點(diǎn)。另一種為液浴恒溫反應(yīng)器，該反應(yīng)器具有溫控簡單，反應(yīng)器床層等溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，但該類反應(yīng)器的缺點(diǎn)是由于化學(xué)反應(yīng)具有放熱(或吸熱)特征，當(dāng)反應(yīng)器中原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱被反應(yīng)器周圍的等溫場吸收，反應(yīng)熱的大小不能直觀測出。此外，這兩類反應(yīng)器所存在的一個主要缺陷是在中小型實驗過程中，需要考察和研究的反應(yīng)過程、反應(yīng)條件等各種因素較多，有時需要靈活調(diào)整，而這兩類反應(yīng)器的功能單一，適應(yīng)性較差。
例如，USP 3,967,936公開了一種催化反應(yīng)器，該反應(yīng)器屬于絕熱反應(yīng)器，在反應(yīng)器中催化劑分層裝填，各層之間注入冷氫以調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。這種反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實驗室中小型裝置上不易實現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是克服上述反應(yīng)器的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)更加合理易于在實驗室中小型裝置上實現(xiàn)，操作簡單、可適合不同試驗需要的恒溫絕熱兩用反應(yīng)器。
本發(fā)明提供的恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器包括反應(yīng)筒、絕熱層、加熱層、電加熱器，蓄存層，真空泵，氣源；所述反應(yīng)筒內(nèi)部設(shè)置裝有熱電偶的保護(hù)管，反應(yīng)筒外壁也設(shè)置裝有熱電偶的保護(hù)管，所述絕熱層緊貼反應(yīng)筒，在絕熱層內(nèi)頂部設(shè)有緩沖室，氣源和真空泵分別與緩沖室相連接，其中氣源與緩沖室是通過截止閥相連的，所述絕熱層外圍是充滿介質(zhì)的加熱層，加熱層外圍還設(shè)有充有介質(zhì)的蓄存層，兩者通過隔板相隔，蓄存層與絕熱層利用截止閥相連，蓄存層底部設(shè)有排料閥，所述電加熱器應(yīng)插入加熱層內(nèi)介質(zhì)中，加熱層頂部設(shè)有裝料口，底部設(shè)有排料閥，蓄存層外層設(shè)有保溫層。
為了保證實際操作時反應(yīng)筒內(nèi)絕熱或等溫效果，所述反應(yīng)筒(1)兩端最好有一部分筒體直接處于加熱層(3)的介質(zhì)中，其每端處于加熱層(3)介質(zhì)中的筒體長度應(yīng)為反應(yīng)筒外徑的1～4倍。
所述加熱層和蓄存層內(nèi)的介質(zhì)可采用常用的傳熱和流動性能好，易于操作的各種傳熱介質(zhì)，例如鹽、油、水等，它們是通過所述裝料口和排料閥進(jìn)出加熱層的。
為了使加熱層介質(zhì)溫度均勻，可在加熱層底部設(shè)置副電加熱器。當(dāng)然也可在加熱層介質(zhì)中設(shè)置攪拌器等設(shè)備，達(dá)到使介質(zhì)溫度均勻的目的。
為了準(zhǔn)確監(jiān)控絕熱層的壓力，最好在真空泵與絕熱層相連的管線上設(shè)置壓力表。
為了準(zhǔn)確監(jiān)控絕熱層內(nèi)介質(zhì)的液面高度，防止加熱介質(zhì)抽出反應(yīng)器加熱筒上方，還可在蓄存層內(nèi)設(shè)置液面檢測器。
所述反應(yīng)筒內(nèi)部的熱電偶保護(hù)管一般可置于反應(yīng)筒中心，反應(yīng)筒壁熱電偶保護(hù)管緊貼反應(yīng)筒外壁，利用反應(yīng)筒內(nèi)外熱電偶管中的熱電偶可準(zhǔn)確測出反應(yīng)筒床層的軸向及徑向溫度變化情況。
在所述蓄存層上端最好設(shè)有管道，由此可通入隋性氣體，以防止加熱層和蓄存層內(nèi)部的加熱介質(zhì)氧化。
為了充分利用反應(yīng)器內(nèi)的熱量，所述反應(yīng)筒的進(jìn)料可以通過穿過所述加熱層的進(jìn)料管進(jìn)入。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為(1)既可作為恒溫反應(yīng)器，又可作為絕熱反應(yīng)器；(2)本裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、操作靈活；(3)采用副加熱器和(或)攪拌器，可使加熱介質(zhì)溫度更為均勻；(4)可以測量反應(yīng)熱的大?。?5)將恒溫和絕熱兩種反應(yīng)器結(jié)合為一體，可節(jié)省投資和占地。
下面通過附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
由圖1可知，反應(yīng)筒1內(nèi)部裝有熱偶的保護(hù)管7，緊貼反應(yīng)筒1的外壁設(shè)置裝有熱偶的保護(hù)管8，反應(yīng)筒1周圍設(shè)有絕熱層2，絕熱層2外部是裝有介質(zhì)的加熱層3，加熱層3頂部設(shè)有裝料閥15，底部設(shè)有排料閥18，加熱層3外圍是蓄存層4，兩者之間通過隔板14相隔，絕熱層2與蓄存層4之間由截止閥13相連，蓄存層4底部設(shè)有排料閥18，加熱層3內(nèi)設(shè)有電加熱器5，在其下方裝有副電加熱器6，蓄存層4內(nèi)設(shè)有液面檢測器16，蓄存層4頂部設(shè)有隋性氣體管道20，絕熱層2內(nèi)上方的緩沖室17分別連接真空泵9和氣源11，真空泵9與緩沖室17相連的管線上設(shè)有壓力表10，氣源11通過截止閥12與緩沖室17相連。進(jìn)料管19穿過加熱層2與反應(yīng)筒1相連，蓄存層4外圍設(shè)有保溫層22，反應(yīng)筒1兩端部分筒體直接處于加熱層3的介質(zhì)中，其每端處于加熱層3介質(zhì)中的筒體長度為反應(yīng)筒外徑的3倍。
圖1所示恒溫絕熱兩用反應(yīng)器工作狀態(tài)為利用電加熱器5和副電熱器6使加熱介質(zhì)充分融化，加熱層3中介質(zhì)受熱融化，介質(zhì)體積膨脹至隔板14上沿時，多余的介質(zhì)可流入蓄存層4內(nèi)，另外加熱介質(zhì)受熱引起介質(zhì)頂部氣體膨脹，膨脹的氣體可通過裝料口15排出，保持壓力與大氣壓相同。當(dāng)需要使用恒溫反應(yīng)器時，打開截止閥13，同時關(guān)閉截止閥12，利用真空泵9將蓄存層4內(nèi)的液體介質(zhì)抽入絕熱層2，形成恒溫反應(yīng)器，此時反應(yīng)筒1內(nèi)各床層等溫性能良好。絕熱層2頂部緩沖室17，可以防止加熱介質(zhì)吸入真空泵9及管線內(nèi)。當(dāng)需要使用絕熱反應(yīng)器時，打開截止閥12，利用氣源11將絕熱層2內(nèi)的液體介質(zhì)壓入蓄存層4，通過蓄存層4內(nèi)的液位檢測器16，可以觀察到蓄存層內(nèi)的介質(zhì)液位情況，關(guān)閉截止閥13和12，絕熱層2內(nèi)充滿氣體，此時即為絕熱反應(yīng)器。為了絕熱效果良好，也可采用真空泵將絕熱層2內(nèi)氣體抽成真空，可以通過壓力表10檢測絕熱層內(nèi)的壓力。進(jìn)料通過進(jìn)料管19利用加熱層3內(nèi)介質(zhì)充分預(yù)熱后，進(jìn)入反應(yīng)筒1，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，這時利用反應(yīng)筒1內(nèi)裝有熱電偶的保護(hù)管7內(nèi)熱電偶和反應(yīng)筒1外壁裝有熱電偶的保護(hù)管8內(nèi)熱電偶可準(zhǔn)確測量反應(yīng)筒1床層軸向溫度變化及徑向溫差，直觀測出反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)熱大小。如果需要保護(hù)加熱層3及蓄存層4內(nèi)加熱介質(zhì)不被空氣氧化，可從隋性氣體管路20通入惰性氣體，使介質(zhì)液面與空氣隔開，排放閥18和排放閥21可分別將蓄存層4和加熱層3內(nèi)的加熱介質(zhì)排出，最外層的保溫層對整個反應(yīng)筒起到保溫作用。
權(quán)利要求
1.一種恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，包括反應(yīng)筒(1)、絕熱層(2)、加熱層(3)、電加熱器(5)，其特征在于還設(shè)有蓄存層(4)，真空泵(9)，氣源(11)；所述反應(yīng)筒(1)內(nèi)部設(shè)置裝有熱電偶的保護(hù)管(7)，反應(yīng)筒(1)外壁設(shè)置裝有熱電偶的保護(hù)管(8)，所述絕熱層(2)緊貼反應(yīng)筒(1)，在絕熱層(2)內(nèi)頂部設(shè)有緩沖室(17)，氣源(11)和真空泵(9)與緩沖室(17)相連接，氣源(11)與緩沖室(17)通過截止閥(12)相連，絕熱層(2)外圍是充滿介質(zhì)的加熱層(3)，加熱層(3)外圍還設(shè)有充有介質(zhì)的蓄存層(4)，兩者通過隔板(14)相隔，蓄存層(4)與絕熱層(2)利用截止閥(13)相連，蓄存層(4)底部設(shè)有排料閥(18)，所述電加熱器(5)應(yīng)插入加熱層(3)內(nèi)介質(zhì)中，加熱層(3)頂部設(shè)有裝料口(15)，底部設(shè)有排料閥(21)，蓄存層(4)外層設(shè)有保溫層(22)。
2.按照權(quán)利要求1所述的恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)筒(1)兩端部分筒體直接處于加熱層(3)的介質(zhì)中，其每端直接處于加熱層(3)介質(zhì)中的筒體長度應(yīng)為反應(yīng)筒外徑的1～4倍。
3.按照權(quán)利要求1所述的恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，其特征在于所述加熱層(3)底部還設(shè)有副電加熱器(6)。
4.按照權(quán)利要求1所述的恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，其特征在于所述蓄存層(4)內(nèi)設(shè)有介質(zhì)液面檢測器(16)。
5.按照權(quán)利要求1所述的恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，其特征在于在加熱層(3)上端設(shè)有管道(20)使加熱層(3)和蓄存層(4)內(nèi)部與大氣連通，或通入隋性氣體保護(hù)加熱層(3)和蓄存層(4)。
6.按照權(quán)利要求1所述的恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，其特征在于所述真空泵(9)與緩沖室(17)相連的管線上設(shè)有壓力表(10)。
7.按照權(quán)利要求1所述的恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)筒(1)的進(jìn)料是通過穿過加熱層(3)的進(jìn)料管(19)進(jìn)入的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒溫、絕熱兩用反應(yīng)器，包括反應(yīng)筒1、絕熱層2、加熱層3、蓄存層4、電加熱器5，真空泵9，氣源11等，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)為(1)既可作為恒溫反應(yīng)器，又可作為絕熱反應(yīng)器；(2)本裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活；(3)可以測量反應(yīng)熱的大小；(4)將恒溫和絕熱兩種反應(yīng)器結(jié)合為一體，可節(jié)省投資和占地。
文檔編號B01J19/00GK1475301SQ0111416
公開日2004年2月18日 申請日期2001年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月2日
發(fā)明者王春生, 吳宜東, 曾榕輝, 于丹, 賈立明 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院