连续流反应设备的制作方法

1.本实用新型涉及连续流反应设备技术领域，特别涉及一种连续流反应设备。


背景技术：

2.连续流反应设备是化工、制药、新材料等领域常用的生产制造设备，随着微化工技术发展，连续流反应设备朝着微型化、智能化发展。微通道反应器是连续反应设备中的杰出代表。为了解决微通道反应器的不足，具有传质传热强化的小型连续流反应器迅速发展，通过主动混合以强化气液固三相传质。但是这种连续流反应器在低流速的情况下，容易造成固体颗粒发生沉降、混合效果差、堵塞管路等问题；在高流下，虽然颗粒混合效果好，但是反应物在管道内停留时间短，无法满足反应时间要求，造成反应效率低的技术问题。还有的连续流反应器通过在管内增加搅拌轴，以径向剪切反应物增加混合效果而达到增强传质传热的目的，但这种连续流反应器的结构复杂，且还会存在轴向密封的问题，不适合有气体参与的多相反应，在应用上仍受到限制。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种连续流反应设备，旨在优化连续流反应装置的结构，提升连续流反应器的应用范围和反应效率。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的连续流反应设备，包括：
5.至少一个反应管，所述反应管内形成用于容置反应物的容纳腔，所述反应管设有轴向方向和径向方向，所述反应管还设有连通所述容纳腔的进料口和出料口，所述进料口和所述出料口分别设于所述反应管轴向方向的两端；
6.所述反应管内设有多个阻流件，多个所述阻流件沿所述反应管的轴向方向间隔排布，所述阻流件沿所述反应管的径向方向延伸设置，以将所述容纳腔分隔为多个依次设置且相连通的反应区；以及
7.驱动装置，所述驱动装置与所述反应管连接，并驱动所述反应管沿径向方向往复运动。
8.在本实用新型的一实施例中，所述阻流件为阻流板，所述阻流板的边缘与所述容纳腔的腔壁连接，所述阻流板设有通孔，以使相邻的所述反应区连通设置。
9.在本实用新型的一实施例中，所述通孔的数量为一个，并设于所述阻流板几何中心；
10.或者，所述通孔的数量为间隔设置的多个。
11.在本实用新型的一实施例中，所述阻流件为阻流板，所述阻流板的边缘设有缺口，以使相邻的两反应区连通设置。
12.在本实用新型的一实施例中，所述缺口呈半圆形设置，以使所述阻流板形成半圆形板结构，相邻的两所述半圆形板沿所述反应管的轴向方向对称设置；
13.或者，所述缺口小于半圆设置，相邻两所述阻流板的缺口呈错开设置。
14.在本实用新型的一实施例中，所述连续流反应设备还包括换热装置，所述换热装置设于所述反应管的表面。
15.在本实用新型的一实施例中，所述驱动装置包括：
16.机架，所述机架设有机台；
17.驱动机构，所述驱动机构可伸缩设于所述机台的底部；
18.传动件，所述传动件设于所述机台上方，并与所述驱动机构传动连接；以及
19.固定架，所述固定架与所述传动件传动连接，所述反应管轴向方向的两端均与所述固定架可拆卸连接。
20.在本实用新型的一实施例中，所述驱动装置还包括多组导向机构，所述导向机构可伸缩地固定于机架，多组所述导向机构沿所述传动件的周向间隔均布。
21.在本实用新型的一实施例中，所述导向机构包括导套和导杆，所述导套固定于所述机台的底部，所述导杆与所述导套连接，并贯穿所述机台与所述传动件连接。
22.在本实用新型的一实施例中，所述驱动装置还包括缓冲件，所述缓冲件套设于所述导杆的表面，并与所述机台和所述导套弹性抵接。
23.本实用新型技术方案中的连续流反应设备包括至少一个反应管和驱动装置。其中，反应管内形成容纳腔，并在反应管的轴向方向的两端分别设置进料口和出料口，使得物料经由进料口进入容纳腔后，需要经过较长的距离才能从出料口离开容纳腔，从而使物料进入容纳腔后能在容纳腔中停留的时间更长，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。进一步，通过在反应管内设有多个阻流件，多个阻流件沿反应管的轴向方向间隔排布，容纳腔分隔为多个依次设置且相连通的反应区。阻流件的设置可以阻止容纳腔液体沿反应管的轴向方向的流动速度，进一步延长反应物在容纳腔内的停留时间，使得连续流反应设备可以适用于慢反应领域，扩大了连续流反应设备的应用领域。同时，还设置了驱动装置，驱动装置与反应管连接，并驱动反应管沿径向方向往复运动，以提高反应腔内的气体和液体之间的接触时间和传质效率，从而提升了反应效率。
附图说明
24.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。
25.图1为本实用新型连续流反应设备第一视角的结构示意图；
26.图2为图1中本实用新型连续流反应设备第二视角的结构示意图；
27.图3为本实用新型连续流反应设备中反应管的结构示意图；
28.图4为本实用新型连续流反应设备中反应管一实施例的剖视图；
29.图5为本实用新型连续流反应设备反应管再一实施例的剖视图；
30.图6为本实用新型连续流反应设备中反应又一实施例的剖视图；
31.图7为本实用新型连续流反应设备反应管另一实施例的剖视图。
32.附图标号说明：
33.标号名称标号名称
100连续流反应设备50驱动装置10反应管51机架11容纳腔511机台13进料口52驱动机构15出料口53传动件30阻流件54固定架31通孔55导向机构33缺口551导套40换热装置553导杆
34.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
35.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。
36.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。
37.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。
38.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。
39.本实用新型提出一种连续流反应设备100。
40.参照图1至图7，本实用新型提出的连续流反应设备100，包括：至少一个反应管10和驱动装置50，所述反应管10内形成用于容置反应物的容纳腔11，所述反应管10设有轴向方向和径向方向，所述反应管10还设有连通所述容纳腔11的进料口13和出料口15，所述进料口13和所述出料口15分别设于所述反应管10轴向方向的两端；所述反应管10内设有多个阻流件30，多个所述阻流件30沿所述反应管10的轴向方向间隔排布，所述阻流件30沿所述反应管10的径向方向延伸设置，以将所述容纳腔11分隔为多个依次设置且相连通的反应区(未标示)，所述驱动装置50与所述反应管10连接，并驱动所述反应管10沿所述径向方向往
复运动。
41.本实用新型技术方案中的连续流反应设备100包括至少一个反应管10和驱动装置50。其中，反应管10内形成容纳腔11，并在反应管10的轴向方向的两端分别设置进料口13和出料口15，使得物料可经由进料口13进入容纳腔11后，需要经过较长的距离才能从出料口15离开容纳腔11，从而使物料进入容纳腔11后能在容纳腔11中停留的时间更长，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。并且，通过在反应管10内设有多个阻流件30，多个阻流件30沿反应管10的轴向方向间隔排布，容纳腔11分隔为多个依次设置且相连通的反应区。阻流件30的设置可以阻止容纳腔11液体沿反应管10的轴向方向的流动速度，进一步延长反应物在容纳腔11内的停留时间，使得连续流反应设备100可以适用于慢反应领域，扩大了连续流反应设备100的应用领域。同时，还设置了驱动装置50，驱动装置50与反应管10连接，并驱动反应管10沿径向方向往复运动，以提高反应腔内的气体和液体之间的接触时间和传质效率，从而提升了反应效率。
42.可以理解地，反应管10呈长形的管状结构，反应管10呈卧式设置。反应管10的数量也可以是多个，多个反应管10串联以延长反应物的反应时间；或者是，多个反应管10可以是并联设置以增加反应产物。技术人员可以根据实际需要进行合理地设置。可以理解地，反应管10还包括管体和设于管体两端的法兰盖(未标示)，管体(未标示)和两端的法兰盖围合形成容纳腔11。反应管10与驱动机构52连接时，可以与管体直接连接。
43.驱动装置50与反应管10呈竖直方向布置，即驱动装装置驱动反应管10于竖直方向往复运动。通常，液体比重大，在重力作用下会在容纳腔11的底部，气体会在容纳腔11的顶部，如果液体中的固体颗粒与液体比重差异大，固体颗粒会沉降到液体的底部，从而形成多层分布，混合效果差。而驱动装置50驱动反应管10沿径向方向往复运动时，例如，驱动装置50驱动反应管10向上运动时，可以使得容纳腔11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，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，液体在与容纳腔11顶部的腔壁碰撞后快速往下运动，使得气体和液体再次形成对流，液体与容纳腔11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内的气液混合效率，极大提升了传质传热效率。
44.驱动装置50通过驱动反应管10在径向方向上往复运动，使得反应管10内分层设置的各层反应物产生反对流，从而提升了反应物的混合程度，强化了传质传热，有效地在改变各反应环境的条件下提升了反应的效率。
45.进一步，阻流件30可以是阻流板，阻流板沿反应管10的径向方向延伸设置，并将反应管10内的反映腔分隔成多个依次串联设置的反应区，如此，经由进料口13进入容纳腔11的反应物在流体动力的驱动下沿反应管10的轴向方向依次经由各个反应区后，从出料口15流出。阻流板可以有效地阻挡液体在反应管10轴向方向的流动速度，结合驱动装置50的作用，可以使得物料在轴向速度非常小的情况下获得强烈的径向混合，有效地解决了反应物在反应管10内因停留时间短、混合效果不好而带来的反应效果不好等问题。因此，本方案中的连续流反应设备100可应用于生物、制药、化工、材料、食品、环境等众多应用领域中的气液固多相混合、反应、结晶、萃取、吸收等工艺流程，大大地提升了使用范围。
46.进一步，参照图4和图5，在本实用新型的一实施例中，所述阻流件30为阻流板，所
述阻流板的边缘与所述容纳腔11的腔壁连接，所述阻流板设有通孔31，以使相邻的所述反应区连通设置。
47.在本实用新型一实施例的技术方案中，阻流板和反应管10的材质均为塑料、金属、玻璃、碳化硅等材质，阻流板可以是通过超声波熔融、3d打印等技术实现粘合固定于反应腔的内侧壁。当然，也可以是通过在容纳腔11的腔壁设置固定槽(未图示)，阻流板的边缘的插设固定于固定槽内部，或者是，阻流板还可以是通过其他的结构实现与反应管10固定连接，在此不一一列举。
48.阻流板的形状呈圆形设置，且阻流板与反应管10的横截面的形状大致相同。如此，多个阻流板可以将容纳腔11分隔为多个不连通的反应区。进一步，通过在阻流板上设置通孔31，通孔31可以将相邻的两个反应区连通，以实现容纳腔11内的反应物得以在相邻的反应区中流动。其中，通孔31的形状可以孔、方孔或者是异形孔等。
49.进一步，阻流板上通孔31可以是一个，当只设置一个通孔31时，该通孔31位于阻流板的几何中心设置，如此，阻流板大致形成为环形板的结构。可以理解得，当阻流板上只设置有一个通孔31时，通孔31的孔径稍大，使得固体反应物在通过阻流板时候不会发生堵塞。当然，阻流板上的通孔31的数量也可以是间隔设置的多个，同样，通孔31的孔径也可以根据反应物中的固体颗粒进行合理设置。当然，通孔31孔径的大小不仅要考虑反应物中的固体颗粒的大小，还应当考虑容纳腔11内液体流动速的，以实现对反应物反应时间的控制。
50.进一步，参照图6和图7，在本实用新型的一实施例中，所述阻流件30为阻流板，所述阻流板的边缘设有缺口33，以使相邻的两反应区连通设置。
51.在本实用新型一实施例的技术方案中，阻流板将容纳腔11分隔为多个不连通的反应区，通过在阻流板的边缘设置有缺口33，使得相邻的反应区得以连通，便于反应物中的液体经过该缺口33在相邻的反应区之间流动。进一步，该缺口33的形状可以是多种形状，如半圆形(1/2圆形)，当缺口33的形状为半圆形时，即阻流板也呈半圆形设置，此时，相邻的两半圆形板沿所述反应管10的轴向方向对称设置，这样，避免所有的缺口33形成沿轴向方向一致的位置，从而降低了阻流的效果。通过在阻流板的边缘设置缺口33，即能实现良好的阻流作用，又便于流体中的固体颗粒在相邻的反应区之间的流动。
52.进一步，缺口33的形状还可以是其他的小于半圆形的形状，例如，缺口33的形状可以是1/3圆形、1/4圆形或者是1/5圆形等，并且，各个阻流板的缺口33呈错开设置。这里所说的各缺口33程错开设置，指的是相邻的阻流板上所形成的缺口33的几个中心不再同一轴线上，轴线指的是沿反应管10的轴向方向延伸的轴线。如此，既能确保阻流板有良好的阻流效果，同时也不影响液体中的固体颗粒的流动。缺口33的形状除了是圆弧形状外，还可以是方形、异形等，在此不一一列举。
53.参照图1至图7，在本实用新型的一实施例中，所述连续流反应设备100还包括换热装置40，所述换热装置40设于所述反应管10的表面。
54.在本实用新型一实施例的技术方案中，换热装置40可以是套设于反应管10的外表面的换热夹或者换热管，换热装置40与反应管10的外表面围合形成换热腔，换热腔用于容置换热介质。换热介质可以是换热流体，例如水、油等。通过在感应管的表面设置换热装置40，可以使得换热介质与反应管10内的反应物进行均匀地换热，从而使得该连续流反应设备100适用于慢反应中反应物平缓放热或吸热。在一实施例中，为了更好地提升换热效率，
还可以在换热装置40上设置与换热腔连通的换热进口(未图示)和换热出口(未图示)，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。
55.在一实施例中，换热装置40还可以采用电加热的方式实现对换热装置40的温度控制等。
56.参照图1和图2，在本实用新型的一实施例中，所述驱动装置50包括：
57.机架51，所述机架51设有机台511；
58.驱动机构52，所述驱动机构52可伸缩设于所述机台511的底部；
59.传动件53，所述传动件53设于所述机台511上方，并与所述驱动机构52传动连接；以及
60.固定架，所述固定架与所述传动件53传动连接，所述反应管10轴向方向的两端均与所述固定架可拆卸连接。
61.在本实用新型一实施例的技术方案中，机架51大致呈方形的框架式的结构，机台511设于机架51的顶部，机架51为驱动机构52、反应管10以及反应控制系统提供了安装载体。机架51的材质可以是金属材质，也可以是大理石等，这样确保机架51的强度和寿命。机架51还可以通过螺栓等连接件固定于地面，还可以在地面设置有对应的限位结构，以限制机架51在振动的过程中出现移动从而对反应装置造成影响等情况。机台511还设有让位口，以便于驱动机构52穿过让位口与设于机台511上方的传动件53连接，并驱动传动件53运动。传动件53大致呈板状结构，并与机台511呈平行设置。固定架包括两相对的固定板54，固定板54通过螺钉等连接件固定于传动件53背离机台511的表面。固定板54设有用于卡持固定反应管10的卡孔(未标示)，如此，可以实现对反应管10轴向方向两端分别进行卡紧固定。可以理解地，固定架可以同时固定多个反应管10，多个反应管10沿竖直方向间隔排布。在一实施例，每一的传动件53上可以固定多个固定架，多个固定架并列设置。如此，进一步增加反应管10的数量，进而可以提升生产效率。
62.进一步，驱动机构52可以升降气缸，也可以直线电机，还可以是凸轮机构等，只要能实现驱动反应管10沿反应器径向方向快速地往复运动即可。
63.进一步，参照图1和图2，在本实用新型的一实施例中，所述驱动装置50还包括多组导向机构55，所述导向机构55可伸缩地固定于机架51，多组所述导向机构55沿所述传动件53的周向间隔均布。
64.在本实用新型一实施例的技术方案中，导向机构55可以对传动件53的上升或者下降运动进行引导，以使得驱动机构52、传动件53、固定架以及固定于固定架上的反应管10的运动平稳。可以理解地，多组导向机构55沿传动件53的周向间隔设置，可以对传动件53各个方向进行导向，进而确保传动件53能够在驱动机构52的驱动下平稳地上升或者下降运动，进而带动固定于传动件53上的固定架以及反应管10平稳地上升或下降。具体地，导向机构55包括导套551和导杆553，其中，导套551通过螺钉等连接件可拆卸地固定于机台511的底部，导杆553与导套551连接，并贯穿机台511连接于传动件53的边缘。在驱动机构52的驱动下，导杆553可相对导套551伸缩运动，确保传动件53能保持平稳地上升或下降。进一步，还可以导向机构55上设置缓冲件，所述缓冲件套设于所述导杆553的表面，并与所述机台511和所述导套551弹性抵接。缓冲件可以是弹簧或者是橡胶套等。缓冲件能有效地减小驱动机构52运动对机架51造成的冲击，同时，缓冲件还能降低驱动机构52的负载。
65.在一实施例中，反应管10的内径为10mm-200mm，反应管10内的液体占体积比10％至90％；浆体浓度不高于30％；粘度不高于100cp。驱动机构52驱动参数对反应管10内反应物混合效果也存在影响。例如，当驱动机构52的行程为1mm时，频率在5hz时，反应管10内的重相和轻相不能形成对流，而在驱动机构52的行程达到20mm时，频率在3hz至5hz时，反应管10内的重相和轻相能形成对流，达到良好的混合效果。当驱动机构52的行程超过60mm时，振幅增大对重相和轻相对流影响变小。而当驱动机构52的振幅和频率同时增大时，可以得到强烈的重相和轻相对流，强化传质传热。因此，在一较优的实施例中，驱动机构52的行程大于30mm，振动频率大于5hz，此时，反应管10内的重相反应物和轻相反应物能产生激烈的对流，提升了重相反应物和轻相反应物的混合效果，强化了传传热，提升了反应效率。
66.进一步，在实用新型的一实施例中，还可以在反应管10的进料口13处连接进料装置，进料装置可以向进料口13持续进料，使反应装置能持续地进行反应。进一步，进料装置可以通过三通阀等结构同时向反应腔内添加液体或液体、固体的混合反应物，同时反应气体也可以通过三通阀流入使反应腔内，提升加料的方便性。
67.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。