大容量高溫高壓溶劑熱反應釜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，包括反應釜本體和法蘭蓋，所述反應釜本體的頂部帶有開口，并且反應釜本體的頂部具有與法蘭蓋相對應的法蘭盤，所述法蘭蓋連接在反應釜本體頂部的法蘭盤上，并形成工作容積≥1000L的密閉腔室；法蘭蓋上設置有電加熱管，所述電加熱管伸入反應釜本體內(nèi)，用于對輸送到反應釜本體內(nèi)的物料進行加熱，并產(chǎn)生工作溫度為450℃、工作壓力為43MPa的溶劑熱反應條件。本發(fā)明采用反應釜內(nèi)的電加熱管直接對物料進行加熱，相比外加熱而言，不會出現(xiàn)反應釜外部溫度大大高于工作溫度的情況，提高了反應釜的安全性；同時本發(fā)明直接對流體物料體系進行加熱，傳熱速度快，熱效率高，節(jié)能效果好。
【專利說明】大容量高溫高壓溶劑熱反應釜
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)反應容器，特別是涉及一種工作容積> 1000L的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，以滿足納米溶膠等特殊材料的制備要求。
[0002]
【背景技術】
[0003]目前，工作容積≥1000L、最高工作溫度為450°C、最高工作壓力為43MPa的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜在我國化工行業(yè)仍處于空白狀態(tài)，只能依賴于進口，這種特種反應釜的缺乏嚴重制約了我國納米材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，同時，目前國內(nèi)外常用的大容量高溫高壓反應釜尚存在如下不足:(1)由于這種工作容積≥1000L、最高工作溫度為450°C、最高工作壓力為43MPa的大容量高溫高壓反應釜屬于高壓反應容器，因此需要較大的壁厚才能滿足高壓條件要求(通常這種大容量高溫高壓反應釜的壁厚在200-500mm的范圍內(nèi))，而現(xiàn)有的大容量高溫高壓反應釜通常是采用外加熱，外加熱由于受到傳熱溫度梯度的影響，就必然會使反應釜外壁一定厚度的溫度大大高于反應釜內(nèi)的工作溫度，然而材料在高溫條件下(例如450°C以上)的強度會大大下降，因此這種外加熱的方式就必然會更大程度地破壞反應釜外壁的強度，從而影響反應釜的使用安全性；同時由于外加熱的熱量是由外向內(nèi)傳遞，因此傳熱速度慢，能耗較大；(2)由于反應釜內(nèi)的反應介質(zhì)在高溫高壓條件下具有較強的腐蝕性，因此需要在反應釜的內(nèi)壁增加防腐內(nèi)襯，然而目前采用的防腐內(nèi)襯材料的防腐性能較差，不能滿足納米溶膠等特殊材料的制備需求。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，解決現(xiàn)有反應釜采用外加熱容易導致外壁一定厚度的溫度過高而影響反應釜的強度、傳熱速度慢、能耗大等問題、同時解決反應釜在高溫高壓條件下防腐蝕能力較差的問題，彌補我國在大容量高溫高壓反應釜領域的技術空白。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下的技術方案:
一種大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，包括反應釜本體和法蘭蓋，所述反應釜本體的頂部帶有開口，并且反應釜本體的頂部具有與法蘭蓋相對應的法蘭盤，所述法蘭蓋連接在反應釜本體頂部的法蘭盤上，并形成工作容積≥ 1000L的密閉腔室；法蘭蓋上設置有電加熱管，所述電加熱管伸入反應釜本體內(nèi)，用于對輸送到反應釜本體內(nèi)的物料進行加熱。
[0007]進一步，所述法蘭蓋上設置有十二根直管式電加熱管，所述電加熱管以法蘭蓋的中心為圓心繞同一圓周均勻分布。
[0008]進一步，所述電加熱管的外部設置有由耐腐蝕材料制成的套管。
[0009]進一步，所述套管采用哈氏合金或鉭合金制成。
[0010]進一步，所述電加熱管通過焊接或螺紋連接的方式固定在法蘭蓋上。[0011 ] 進一步，所述反應釜本體的內(nèi)壁設置有防腐蝕層。
[0012]進一步，所述防腐蝕層采用哈氏合金或鉭合金堆焊而成。
[0013]進一步,所述防腐蝕層的厚度為4_6mm。
[0014]進一步，所述法蘭蓋的頂部設置有與所述密閉腔室連通的進料管，所述反應釜本體的底部設置有與所述密閉腔室連通的出料管。
[0015]進一步，所述法蘭蓋與反應釜本體頂部的法蘭盤之間設置有墊片，所述墊片采用哈氏合金或鉭合金制成。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明采用反應釜內(nèi)的電加熱管直接對物料進行加熱，相比外加熱而言，不會出現(xiàn)反應釜外部溫度大大高于工作溫度的情況，最大程度地降低了高溫對反應釜強度的影響，保證了反應釜的強度，提高了反應釜的使用安全性；同時本發(fā)明直接對流體物料進行加熱，傳熱速度快，減少了由外向內(nèi)進行熱傳導而產(chǎn)生的能耗，節(jié)能效果好。
[0017](2)本發(fā)明的電加熱管連接在法蘭蓋上，安裝時，首先將電加熱管固定在法蘭蓋上，然后將電加熱管伸入反應釜本體內(nèi)，同時通過螺栓和螺母將法蘭蓋連接在反應釜本體頂部的法蘭盤上，此種設計方便對電加熱管進行安裝，同時也方便后期檢修。
[0018](3)本發(fā)明的反應釜本體內(nèi)壁設置有由哈氏合金或鉭合金制成的防腐蝕層，而哈氏合金或鉭合金相比一般的防腐蝕材料(例如聚四氟乙烯)而言，在高溫高壓條件下具有較強的耐腐蝕性，因此采用由哈氏合金或鉭合金制成的防腐蝕內(nèi)襯能夠提高反應釜的防腐蝕性能，以滿足納米溶膠等特殊材料的制備要求。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的結(jié)構原理示意圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0022]參見圖1，一種大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，包括反應釜本體I和法蘭蓋2，反應釜本體I的頂部帶有開口，并且反應釜本體I的頂部具有與法蘭蓋2相對應的法蘭盤，法蘭蓋2通過螺栓連接在反應釜本體頂部的法蘭盤上，并形成工作容積> 1000L的密閉腔室；法蘭蓋2上設置有電加熱管3，電加熱管3伸入反應釜本體I內(nèi)，使用時，首先將流體物料輸送到反應釜本體I內(nèi)，然后再將法蘭蓋2固定到反應釜本體頂部的法蘭盤上，此時電加熱管3伸入反應釜本體I內(nèi)與流體物料接觸，用于對反應釜本體I內(nèi)的流體物料進行加熱，產(chǎn)生工作溫度為450°C、工作壓力為43MPa的溶劑熱反應條件。本發(fā)明通過反應釜本體I內(nèi)的電加熱管3直接對流體物料進行加熱，相比外加熱而言，不會出現(xiàn)反應釜外部溫度大大高于工作溫度的情況，最大程度地降低了高溫對反應釜強度的影響，保證了反應釜的強度，提高了反應釜的使用安全性；同時本發(fā)明直接對流體物料進行加熱，傳熱速度快，熱效率高，減少了由外向內(nèi)進行熱傳導而產(chǎn)生的能耗，節(jié)能效果好。
[0023]作為優(yōu)選，法蘭蓋2上設置有十二根直管式電加熱管3，電加熱管3的功率為15KW，電加熱管3以法蘭蓋2的中心為圓心繞同一圓周均勻分布，為了保證電加熱管3都能伸入反應釜本體I內(nèi)，電加熱管3分布的圓周直徑小于反應釜本體頂部開口的直徑。采用此種設計方式能夠更大程度地使反應釜本體I內(nèi)的溶劑受熱更加均勻。
[0024]作為優(yōu)選，電加熱管3的外部設置有由耐腐蝕材料制成的套管，套管用于對電加熱管3進行保護，避免電加熱管3被反應釜內(nèi)的腐蝕性介質(zhì)腐蝕。安裝時，直接將電加熱管3插入套管即可，安裝方便。在本實施例中，套管采用哈氏合金或鉭合金(Ta> 90wt%)制成，而哈氏合金或鉭合金相比一般的防腐蝕材料(例如聚四氟乙烯)而言，在高溫高壓條件下防腐蝕性能更好，更能夠有效對電加熱管3進行保護。
[0025]作為優(yōu)選，電加熱管3通過焊接或螺紋連接的方式固定在法蘭蓋2上，安裝時，首先將電加熱管3固定在法蘭蓋2上，然后將電機熱管3伸入反應釜本體I內(nèi)，同時通過螺栓和螺母將法蘭蓋2連接在反應釜本體頂部的法蘭盤上，這種設計方式更加合理，方便對電加熱管進行安裝，同時也方便后期檢修。為了使電加熱管3能夠和外部電源連接，法蘭蓋2上具有十二個沿法蘭蓋厚度方向延伸并將其貫穿的通孔2a，電加熱管3的連接線通過通孔2a伸出與外部電源連接。在本實施例中，電加熱管3通過螺紋連接的方式固定在法蘭蓋2上，即電加熱管3的一端帶有外螺紋，通孔2a內(nèi)帶有螺紋，安裝時，直接將電加熱管3擰緊在法蘭蓋2上即可，這樣電加熱管3方便安裝和拆卸。
[0026]作為優(yōu)選，反應釜本體I的內(nèi)壁設置有防腐蝕層，防腐蝕層用以防止腐蝕性介質(zhì)對反應釜本體I的內(nèi)壁進行腐蝕。在本實施例中，防腐蝕層采用哈氏合金或鉭合金(Ta ^ 90wt%)制成，而哈氏合金或鉭合金相比一般的防腐蝕材料(例如聚四氟乙烯)而言，在高溫高壓條件下防腐蝕性能更好，更能夠有效對反應釜本體I的內(nèi)壁進行保護。優(yōu)選地，防腐蝕層的厚度為4-6mm，本實施例中防腐蝕層的厚度為5mm，加工時，可將堆焊機的懸臂伸入反應釜本體I內(nèi)進行堆焊。
[0027]作為優(yōu)選，法蘭蓋2的頂部中心設置有進料管4，反應釜本體I的底部中心設置有出料管5，安裝時，將法蘭蓋2固定在反應釜本體頂部的法蘭盤上，并形成工作容積> 1000L的密閉腔室，進料管4和出料管5均與該密閉腔室連通。值得說明的是，反應釜本體I上還設置有用于檢測反應釜內(nèi)部溫度的熱電偶6、與密閉腔室連通的壓力變送器連接管7和與密閉腔室連通的安全閥連接管8，其中，熱電偶6用于檢測反應釜內(nèi)部的溫度，當溫度達到工作溫度時，電加熱管3停止加熱；壓力變送器連接管7與壓力變送器相連，壓力變送器用于檢測反應釜內(nèi)部的壓力；安全閥連接管8上設置有安全閥，當反應釜內(nèi)部的壓力達到最大工作壓力時，打開安全閥進行卸壓以消除安全隱患。本發(fā)明的反應釜在工作時，反應釜本體I通過支撐機構固定在地面上，物料借助泵經(jīng)進料管4輸送到反應釜本體I內(nèi)，然后電加熱管3通電對物料進行加熱，當熱電偶6檢測到反應釜內(nèi)部的溫度達到工作溫度時，電加熱管3停止加熱，同時，在加熱過程中，反應釜內(nèi)部的壓力增大，當反應釜內(nèi)的壓力達到最大工作壓力時，打開安全閥進行卸壓；物料反應完成后，打開出料管5上的閥門，將反應后生成的物料排放到產(chǎn)品儲罐中；另外，反應釜本體I的外部設置有冷卻盤管9，在物料反應完成后，儲水罐內(nèi)的循環(huán)水輸送到冷卻盤管9中對反應釜進行冷卻。由于在反應釜本體I上設置了進料管4和出料管5，這樣更有利于實現(xiàn)自動進料和出料。
[0028]作為優(yōu)選，法蘭蓋2與反應釜本體頂部的法蘭盤之間設置有墊片，安裝時，通過螺栓和螺母將法蘭蓋2連接在反應釜本體頂部的法蘭盤上，墊片用于增加上、下兩法蘭盤之間的密封效果。在本實施例中，墊片采用哈氏合金或鉭合金(Ta ^ 90wt%)制成,而哈氏合金或鉭合金相比一般的防腐蝕材料(例如聚四氟乙烯)而言，在高溫高壓條件下防腐蝕性能更好，能夠有效地防止被腐蝕，從而更好地保證了上、下兩個法蘭盤之間的密封效果。
[0029]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制技術方案，盡管 申請人:參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種大容量高溫高壓溶劑熱反應爸，包括反應爸本體(1)，其特征在于，還包括法蘭蓋(2)，所述反應釜本體(1)的頂部帶有開口，并且反應釜本體(1)的頂部具有與法蘭蓋(2)相對應的法蘭盤，所述法蘭蓋(2)連接在反應釜本體頂部的法蘭盤上，并形成工作容積≥ 1000L的密閉腔室；法蘭蓋(2)上設置有電加熱管(3)，所述電加熱管(3)伸入反應釜本體(1)內(nèi)，用于對輸送到反應釜本體(1)內(nèi)的物料進行加熱。
2.根據(jù)權利要求1所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述法蘭蓋(2)上設置有十二根直管式電加熱管(3)，所述電加熱管(3)以法蘭蓋(2)的中心為圓心繞同一圓周均勻分布。
3.根據(jù)權利要求1所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述電加熱管(3)的外部設置有由耐腐蝕材料制成的套管。
4.根據(jù)權利要求3所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述套管采用哈氏合金或鉭合金制成。
5.根據(jù)權利要求1所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述電加熱管(3)通過焊接或螺紋連接的方式固定在法蘭蓋(2)上。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述反應釜本體(1)的內(nèi)壁設置有防腐蝕層。
7.根據(jù)權利要求6所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述防腐蝕層采用哈氏合金或鉭合金堆焊而成。
8.根據(jù)權利要求6所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述防腐蝕層的厚度為4-6mm。
9.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述法蘭蓋(2)的頂部設置有與所述密閉腔室連通的進料管(4)，所述反應釜本體(1)的底部設置有與所述密閉腔室連通的出料管(5 )。
10.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的大容量高溫高壓溶劑熱反應釜，其特征在于，所述法蘭蓋(2)與反應釜本體頂部的法蘭盤之間設置有墊片，所述墊片采用哈氏合金或鉭合金制成。
【文檔編號】B01J3/04GK103801226SQ201410089470
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日
【發(fā)明者】韓志范, 芶洪俊 申請人:重慶市中工新材料有限公司