反应装置的制作方法

1.本实用新型涉及反应装置技术领域，特别涉及一种反应装置。


背景技术：

2.在大化工领域已经完全实现连续化工艺，然而在精细化工和医药方面由于种类太多、总产量较小，工艺研究不够深入等因素，绝大多数采用传统的釜式间歇工艺。釜式反应工艺具有适应范围广的优势，但是存在返混严重、放大效应明显的缺点。工业上经常采用多釜串联方式实现工艺连续化，此方法具有釜式的适用性，同时降低了返混和放大效应的不利影响。然而，釜式串联全混流反应器(cstr)将间歇反应转变为连续反应工艺存在气液固多相混合传质效果较差，原料残余严重，推动力不足等缺点，其使用范围受限。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种反应装置，旨在提升反应装置的应用范围。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的反应装置，包括驱动机构和反应器，所述驱动机构与所述反应器连接以驱动所述反应器振动；
5.所述反应器包括多个反应管，所述反应管内部形成有用于容置反应物的反应腔，所述反应管设有连通所述反应腔的进料口和出料口，所述反应管还设有两个连通的连接口；
6.两个所述连接口关闭时，多个所述反应管可分别进行间歇反应；
7.两个所述连接口打开时，多个所述反应管可串联以进行连续流反应。
8.在本实用新型的一实施例中，所述反应管设有轴向方向和径向方向，两所述连接口分别设于所述反应管长度方向的两端。
9.在本实用新型的一实施例中，所述反应腔内还设有分散结构，所述分散结构沿所述反应管的轴向方向延伸设置。
10.在本实用新型的一实施例中，所述分散结构包括第一分散板，所述第一分散板的长度方向沿所述反应管的轴向方向延伸，所述第一分散板上还间隔的设有多个第一过孔。
11.在本实用新型的一实施例中，所述分散结构还包括多个第二分散板，多个所述第二分散板沿所述反应管的轴向方向延伸，并与所述第一分散板连接，所述第二分散板间隔设有多个第二过孔。
12.在本实用新型的一实施例中，所述反应管包括管体和两密封组件，两所述密封组件分别可拆卸地连接于所述管体轴向方向的两端，所述管体和两密封组件形成所述反应腔，所述管体设有所述进料口和所述出料口，且所述进料口和所述出料口分别设于所述管体轴向方向的两端，所述密封组件的端面设有所述连接口。
13.在本实用新型的一实施例中，所述密封组件包括：
14.端盖，所述端盖与所述管体螺纹连接，所述端盖设有安装孔；和
15.密封盖，所述密封盖包括相连接的密封部和连接部，所述密封部夹设于所述端盖
和所述管体的端面之间，所述连接部穿过所述安装孔，连接口贯穿所述连接部与所述反应腔连通。
16.在本实用新型的一实施例中，所述反应装置还包括换热机构，所述换热机构设于所述管体的表面。
17.在本实用新型的一实施例中，所述反应装置还包括进料三通阀和出料三通阀，所述进料三通阀与所述进料口连接，所述出料三通阀所述出料口连接。
18.在本实用新型的一实施例中，所述进料三通阀伸入所述反应腔的一端还连接有温度传感器，所述出料三通阀连接有压力传感器。
19.本实用新型技术方案通过采用的反应装置包括驱动机构和反应器，其中，反应包括多个反应管，反应管的内部形成有用于容置反应物的反应腔，反应管设有连通反应腔的进料口和出料口，可以通过进料口将反应物投入至反应腔内，也可以经由出料口取出反应的产物。除了进料口和出料外，还在反应管上设置有两个与反应腔连通的连接口，并且，该连接口在关闭时，多个反应管内的反应腔相互独立，此时，该反应装置可以作为间歇式反应工艺的反应设备。当两个连接口打开时，可以通过连接管将多个反应管进行串联，从而使得反应装置可以作为连续流反应设备使用，从而提升了反应装置的灵活性。并且，本实用新型技术方案的反应装置还具有管式反应器平推流的优势，其反应管内的推动力强、返混少，也不存在原料残余的问题。本实用新型技术方案中的反应装置既可以应用于间歇式反应工艺，又可以的应用于连续式反应工艺，扩大了反应装置的应用范围。并且，驱动机构还能驱动反应器往复振动，反应器往复振动进而可以带动反应腔内的反应物于反应腔内的往复运动，进而提升了反应物的混合效果，强化了反应物的传质、传热效率，提升了反应效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本实用新型反应装置一实施例的结构示意图；
22.图2为图1中反应装置一实施例的结构示意图；
23.图3为图2中反应装置的结构分解图；
24.图4为图2中反应装置的剖视图；
25.图5为本实用新型反应装置另一实施例的结构示意图；
26.图6为本实用新型分散结构的一实施例的结构示意图。
27.附图标号说明：
28.标号名称标号名称100反应装置1355连接口10反应管15分散结构11管体151第一分散板111反应腔1511第一过孔113进料口153第二分散板
115出料口1531第二过孔117第一螺纹20换热机构13密封组件21换热腔131端盖23换热进口1311安装孔25换热出口1313第二螺纹30进料三通阀135密封盖40出料三通阀1351密封部50温度传感器1353连接部60压力传感器
29.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。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。
33.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
34.本实用新型提出一种反应装置100。
35.参照图1至图6，在本实用新型的一实施例中的反应装置100包括驱动机构(未图示)和反应器(未标示)，所述驱动机构与所述反应器连接以驱动所述反应器振动；
36.所述反应器包括多个反应管10，所述反应管10内部形成有用于容置反应物的反应腔111，所述反应管10设有连通所述反应腔111的进料口113和出料口115，所述反应管10还设有两个连通的连接口1355；
37.两个所述连接口1355关闭时，多个所述反应管10可分别进行间歇反应；
38.两个所述连接口1355打开时，多个所述反应管10可串联以进行连续流反应。
39.本实用新型技术方案通过采用的反应装置100包括驱动机构和反应器，其中，反应包括多个反应管10，反应管10的内部形成有用于容置反应物的反应腔111，反应管10设有连通反应腔111的进料口113和出料口115，可以通过进料口113将反应物投入至反应腔111内，也可以经由出料口115取出反应的产物。除了进料口113和出料口115外，还在反应管10上设置有两个与反应腔111连通的连接口1355，并且，该连接口1355在关闭时，多个反应管10内的反应腔111均呈相互独立设置，此时，该反应装置100可以作为间歇式反应工艺的反应设备。当两个连接口1355打开时，此时，可以通过连接管(未图示)将多个反应管10进行串联，从而使得反应装置100可以作为连续流反应设备使用，从而提升了反应装置100的灵活性。并且，本实用新型技术方案的反应装置100还具有管式反应器平推流的优势，其反应管内的推动力强、返混少，也不存在原料残余的问题。本实用新型技术方案中的反应装置100既可以应用于间歇式反应工艺，又可以的应用于连续式反应工艺，扩大了反应装置100的应用范围。并且，驱动机构还能驱动反应器往复振动，反应器往复振动进而可以带动反应腔111内的反应物于反应腔111内的往复运动，进而提升了反应物的混合效果，强化了反应物的传质、传热效率，提升了反应效率。
40.本实用新型实施例中的反应装置100可以实现间歇反应和连续反应灵活转化，也可以在连续化工艺中可以结合间歇工艺和/或半连续工艺，大大地提升了反应装置100的灵活性，提升了反应装置100的适用范围。并且，本实用新型实施例中的反应装置还能够实现高温、高压环境，具有推动力强、能够加快反应进程，极大降低每步反应的停留时间等优点。
41.可以理解地，驱动机构可以替代传统釜式反应器内的搅拌桨对反应腔111内的反应物进行反应原料混合，增强反应腔111内反应物的混合效果。进一步，驱动机构可以是激振器、气缸、电缸等直线机构，驱动机构可以直接与反应管10连接，也可以是间接地与反应管10件连接，只要驱动机构能驱动反应管10并带动反应管10内的反应物往复运动即可，在此不对驱动机构与反应管10的连接方式进行限定。驱动机构可以驱动反应管10垂直振动，也可以是驱动反应管10水平振动。在一实施例中，反应管10轴向方向的两端均与驱动机构连接，如此，驱动机构可以驱动反应管10沿反应管10的径向方向往复运动。
42.参照图3，在本实用新型的一实施例中，所述反应管10设有轴向方向和径向方向，两所述连接口1355分别设于所述反应管10长度方向的两端。
43.在本实用新型一实施例的技术方案中，两个连接口1355分别位于反应管10的轴向方向的两端，如此，当需要进行连续式反应时，相邻两反应管10之间可以通过连接管与连接口1355连接，以实现多个反应管10的串联连接。可以理解的地，将两连接口1355分别设于反应管10轴向方向的两端，当相邻的连接管串联时，可以用u形管连接相邻两反应管10的同一侧的连接口1355，如此，便于相邻的连接管之间的连接，也可以方便连接管的排布。进一步，两连接口1355分别设于反应管10轴向方向的两端，当多个反应管10串联时，反应物在反应管10内需要经过较长的距离才能从另一端的连接口1355离开并进入下一反应管10内，从而使得反应物在反应腔111内停留的时间更长，可以使反应物有更充分的时间进行反应，以进一步提升反应物的混合效果，更有利于提升反应效率。
44.参照图6，在本实用新型的一实施例中，所述反应腔111内还设有分散结构15，所述分散结构15沿所述反应管10的轴向方向延伸设置。
45.在本实用新型一实施例的技术方案中，通过在反应腔111内设置分散结构15以替
代釜式反应器中的搅拌轴，由于没有搅拌轴，也不存在需要对搅拌轴进行轴密封问题，能很好地简化反应装置100的结构，使得反应装置100的结构简单、成本低，并且，该反应管10所适用的温度和压力范围更广，提升了反应装置100的应用范围。分散结构15沿反应管10轴向方向设置，可以对反应管10轴向方向各个位置的反应物进行分散，提升混合效果。
46.进一步，参照图6，分散结构15可以是第一分散板151，所述第一分散板151的长度方向沿所述反应管10的轴向方向延伸，所述第一分散板151上还间隔的设有多个第一过孔1511。第一过孔1511便于反应物穿过，第一过孔1511可以是圆孔，也可以是方孔、异形孔等。第一分散板151呈长方形，第一分散板151的长度方向沿反应管10的轴向方向延伸设置，第一分散板151的宽度方向沿反应管10的径向方向延伸设置，并且，第一分散板151还间隔设置有多个第一过孔1511。
47.当驱动机构驱动反应管10沿反应管10的径向方向往复运动时，第一分散板151可以对沿反应管10径向方向运动的流体反应物进行剪切，增强流体的混合效果。当反应腔111内还有气体参与反应时，当驱动机构驱动反应管10运动时，第一分散板151还能使得气体和液体产生强烈的对流，增加气液的接触面积，提升气液混合效果。
48.具体地，例如，驱动机构驱动反应管10向上运动时，可以使得反应管10内的液体获得一个向上初始速度，使得液体能克服重力和液体表面的张力，在惯性的作用下向上运动，液体受到第一分散板151的剪切后继续穿过第一过孔1511向上运动，从而挤压气体的空间，使得气体能够向下液体底部流动，形成气体和液体对流，液体在与反应腔111顶部的腔壁碰撞后快速往下运动，液体受到第一分散板151的剪切后继续穿过第一过孔1511向下运动，使得上升中的气体和液体再次形成对流，液体与反应腔111底部的腔壁抵接后再次获得向上运动的初始速度，如此往复，从而大大地增加了反应腔111内的气液混合效率，极大提升了传质传热效率。
49.参照图6，本实用新型的一实施例中，所述分散结构15还包括多个第二分散板153，多个所述第二分散板153沿所述反应管10的轴向方向延伸，并与所述第一分散板151连接，所述第二分散板153间隔设有多个第二过孔1531。
50.在本实用新型一实施例的技术方案中，通过设于多个沿反应管10轴向方向间隔设置的第二分散板153，可以有效地降低反应管10内的液体的流动速度，延长反应时间，同时第二分散板153还能降低反应管10内的流体出现返混的情况。具体地，第二分散板153的形状与反应管10的截面形状相同，即第二分散板153为圆形板，多个第二分散板153均与第一分散板151为一体结构，便于固定，减小装配的难度。
51.第二分散板153还设有便于液体通过的第二过孔1531，第二过孔1531可以是圆孔、方孔、阶梯孔等。第二分散板153可以是整个板面均设有第二过孔1531，也可以是局部区域设有第二过孔1531。
52.在一实施例中，第二分散板153可以是只有一半的区域设置有第二过孔1531。并且，相邻两第二分散板153的第二过孔1531呈错开设置，即相邻的两个第二分散板153中，其中的一个第二分散板153的第二过孔1531设于第一分散板151的上方，另一个第二分散板153的第二过孔1531设于第一分散板151的下方，如此设置，可以进一步降低反应管10内的液体的流动速度，延长反应时间。
53.参照图1和图2，在本实用新型的一实施例中，所述反应管10包括管体11和两密封
组件13，两所述密封组件13分别可拆卸地连接于所述管体11轴向方向的两端，所述管体11和两密封组件13形成所述反应腔111，所述管体11设有所述进料口113和所述出料口115，且所述进料口113和所述出料口115分别设于所述管体11轴向方向的两端，所述密封组件13的端面设有所述连接口1355。
54.在本实用新型的一实施例中，管体11的长径比2至10，可以确保反应腔111的反应空间。密封组件13和管体11为可拆卸地连接方式，以便于将分散结构15设于管体11内。密封组件13和管体11可以通过螺纹结构实现可拆卸连接，也可以是通过螺钉等结构实现与管体11的可拆卸连接。密封组件13包括端盖131和密封盖135。端盖131、密封盖135以及管体11均为金属材质。其中，端盖131的内壁面设有第一螺纹117，管体11的外侧壁设有第二螺纹1313，第一螺纹117和第二螺纹1313啮合，以实现将端盖131和管体11的可拆卸连接。端盖131和管体11通过螺纹连接，既能确保连接的可靠性，又方便于维护。
55.端盖131的端面还设有安装孔1311，密封盖135包括相连接的密封部1351和连接部1353。其中，密封部1351夹设于端盖131和管体11的端面之间，以密封管体11端部的开口，连接部1353穿过安装孔1311设置，连接口1355贯穿密封盖135的连接部1353，以实现与反应腔111连通。连接口1355可以形成阶梯孔，并且连接口1355的侧壁面还可以形成有连接螺纹，以方便与连接管连接。在一实施例中，密封组件13还设有筛板，筛板孔径范围是0.5mm至20mm。在一些实施例中，设于管体11两端连接口1355也可以为进料口113或出料口115，气体或者液体可以通过连接口1355流入或流出，筛板可以阻止固体颗粒通过。
56.进一步，参照图1至图4，在本实用新型的一实施例中，所述反应装置100还包括换热机构20，所述换热机构20设于所述管体11的表面。
57.在本实用新型一实施例的技术方案中，通过设置换热机构20，换热机构20直接套设在管体11的外表面，能实现与反应管10内的反应物进行均匀地换热，从而使得反应装置100能适用于各种温度的反应工艺，便于反应物平缓放热或吸热，提升反应装置100的使用范围。
58.具体地，换热机构20可以是换热管，也可以是换热夹，还可以是其他的结构。其中，换热夹与管体11的外表面围合形成换热腔21，换热腔21用于容置换热介质。换热介质可以是换热流体，例如水、油等。进一步，换热机构20还设置有连通换热腔21的换热进口23和换热出口25，从而有利于补充或者更换换热介质，以保障良好的换热效果。
59.在一实施例中，为了更好地提升换热效率，还可以使用连接管将多个换热腔21进行串联，使得多个换热腔21内的换热介质能够流动，从而提高换热效率。在一实施例中，换热机构20也可以采用电加热的方式实现对反应腔111内的反应温度进行控制。
60.进一步，参照图5，在本实用新型的一实施例中，所述反应装置100还包括进料三通阀30和出料三通阀40，所述进料三通阀30与所述进料口113连接，所述出料三通阀40所述出料口115连接。
61.在本实用新型一实施例的技术方案中，通过在反应管10的进料口113连接进料三通阀30，以便于向反应腔111内添加反应物。具体地，进料三通阀30为管式三通，包括有内套管和外套管，其中，内套管的一端可插入至反应腔111的内部，以便于向反应腔111内添加物料。可以理解地，固体颗粒和液体反应物可以通过进料三通阀30的同一个接口流入反应腔111中，气体反应物可以通过进料三通阀30的另一接口流入反应腔111内。由于内套管的一
端可插入至反应腔111的内部，可以直接与反应腔111内的反应物直接接触，因此，还可以在内套管伸入反应腔111的端部固定有温度传感器50，以便于测量反应腔111内的温度。
62.同样地，出料口115也连接有出料三通阀40，以方便将反应腔111内得到的反应物通过三通阀取出。可以理解地，出料三通阀40与进料三通阀30一样也为管式三通，同样包括有内套管和外套管。在本实用新型的一实施例中，可以通过出料三通对反应腔111内的反应物进行采样，以便于实时了解反应情况。在一实施例中，还在出料三通阀40设置压力传感器60，以便于对反应腔111内的压力进行监控。
63.使用本实用新型的反应装置100进行间歇反应时，可以使用堵头将各个反应管10两端的连接口1355进行封堵，此时，各个反应管10均可成为独立设置间歇式反应器。反应物料可以通过真空吸入或者是通过注射泵注入，并向反应腔111内充气至实验压力。多个平行设置的反应腔111还可以采用doe(design of experiment)实验设计方法优化反应的物料配比、溶剂类型、催化剂类型、反应压力、反应温度、反应时间等因素，快速筛选出最优工艺条件。
64.进一步，由于各个反应管10都相同，还可以通过高通量平行反应快速筛选出间歇最优化工艺条件。同时，还可以根据间歇反应条件计算连续工艺条件下的物料流量、停留时间、设定反应的温度、压力等，以便于将多个间歇反应腔111根据工艺流程串联，实现将间歇工艺与连续工艺的快速转换。
65.使用本实用新型的反应装置100进行连续反应工艺时，使用连接管连通相邻反应管10的同一侧连接口1355，便能实现将多个反应管10串联连接，形成串联的多级反应器，反应物在流体的压力下可以依次流经各个反应腔111，并从最后一个反应腔111流出。进一步，反应腔111内可以填充有催化剂，或者是在固体颗粒中混合有催化剂，在驱动机构的作用下分散到整个反应腔111内，进而实现气液固的高效传质传热，实现连续合成。可以理解地，反应管10可以平行于驱动机构台面，也可以垂直于驱动机构。反应管10呈垂直设置时，反应装置100适合于吸收反应工艺，气液通过筛板分散成微小气泡进入反应腔111内，反应腔111的底端为液体，顶端为气体，顶端再与另一个反应管10的底端相连，形成为类似多级吸收塔。而底端的液体在驱动机构的作用下不断与顶端的气体产形成气液对流，并分散成液膜或液滴，提升气液之间的接触面积，使得吸收效率极大的提升。可以理解地，在使用本实用新型的反应装置100进行连续反应工艺时，部分反应管10上连接的进料三通阀30和出料三通阀40都呈关闭设置。
66.本实用新型技术方案中的反应装置100还可以用于反应萃取耦合工艺，例如，反应管10呈垂直静止放置时，可以作为一个相分离器使用，重相和轻相分别从反应管10的底部和顶部流出。物料连续反应完成之后加入萃取剂在驱动机构的作用下充分混合，流入反应腔111内进行相分离后再次与萃取剂在下一个反应腔111内强制混合，连续多次萃取分离。
67.本实用新型技术方案中的反应装置100还可以用于反应结晶耦合工艺，例如，反应管10的两个接口呈套管，套管的内管可以做成多孔阵列，成为多孔阵列套管混合器，能够实现快速微尺度混合，实现反应快速成核。然后在反应腔111内进行连续流动熟化，宏观混合，生产成颗粒均匀的晶体。部分工艺晶体颗粒达到几十微米以上时，管体11两端的筛板还可以过滤结晶颗粒，晶体截留在反应腔111内可以进行二次洗涤。反应腔111体可以进行加热和吹氮气进行干燥处理，最终得到产物。
68.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。