專利名稱：夾套間歇式反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種化學反應器，具體地說就是一種用于高傳熱和傳質速度反應的夾套間歇式反應器，屬于一種化工反應設備。
在傳熱和傳質速度的反應中，提高反應生產率和產品質量的關鍵是減少付反應。大量的研究表明，除介質的PH值以外，反應溫度過高和反應時間過長，是使付反應增加的重要因素。例如，在有劇烈放熱反應的反應過程，若不能及時移走反應熱，必將使溫度偏高且時間過長，良好的傳熱效果使反應熱移去較快，介質溫度不致過高，加料速度可以提高，從而縮短了反應時間。在冷卻溫度固定的情況下，提高傳熱效率的措施一是增大傳熱面積，二是提高傳熱系數(shù)，而傳熱系數(shù)的提高主要靠提高攪拌效果，以使物料在缸內成端流狀態(tài)運動。這樣做同時也提高了傳質速度，使反應物混合更均勻，也避免了局部作用物濃度過大而形成溫度過高的現(xiàn)象。
在實際生產過程中，鑒于夾套式反應釜的傳熱面積不夠大，往，往在釜內安裝冷卻蛇管，然而限于釜的直徑，若裝管層數(shù)少，傳熱面積提高有限，若排管層數(shù)增多，則管間距太小，管的阻力使攪拌效果降低，而良好的攪拌又是提高傳熱系數(shù)和傳質速度的重要因素。美國專利3,355,486中公開了一種用于連續(xù)反應的十字管形反應器雖然簡單，但只適用于小批量連續(xù)生產，難以工業(yè)實施，且反應效率較低，西德專利2736943報道了一種套管式連續(xù)反應器，中心管內裝有攪拌器，夾套中通冷凍液，反應物料由數(shù)個垂直分布的側管進入，這種反應設備中心管內不設冷卻管，當其管徑大時，將不能及時移走反應熱，而保持高的生產能力，在管徑小的情況下，既使延長反應器，也不能使加料速度提得太高，否則會造成上部反應過熱而引起付反應，欲提高生產能力，需要增加反應個數(shù)，增加了設備投資和操作上的困難。
本實用新型的目的就是為了解決上述技術之不足，而提供一種用于高傳熱和傳質速度反應的反應器設計。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的。
一種適用于間歇式操作反應器，在一稍稍拉長的反應釜內視反應釜容積大小裝置數(shù)層冷卻蛇管，釜的外部是通冷卻液的外層夾套，釜的內層是通冷卻液的內層夾套，內層夾套的中下部開有若干個反應液回流孔道，兩層夾套間留有縫隙，是反應液的外循環(huán)回路。內層夾套底部還開有軸流口，攪拌器的漿葉深入到釜下部，軸流口的直徑不大于攪拌器漿葉直徑。
釜內排列的數(shù)層冷卻蛇管的下口與冷卻液入口相通，上口與冷卻液出口相通。
兩層夾套間的縫隙一般3-5mm為宜。
本實用新型的優(yōu)點是單位容積換熱面積大，攪拌效果好，反應物收率高，容易工業(yè)實施，反應時間比普通的間歇式反應釜大為縮短，提高了生產能力和產品質量。
下面將以用于硫脲和過氧化氫水溶液合成二氧化硫脲的反應為例，詳細描述本實用新型的具體結構(以500升容積反應釜為例)。
附圖是本實用新型一實施例的結構示意圖參照附


圖1、釜體，2內夾套(夾層4-5mm)，3、外夾套(夾層4-5mm)，4、軸流口(口徑300-380mm)，5、冷卻蛇管(直徑32mm)，6、三漿葉推進式攪拌器(漿葉直徑360-400mm)，7、反應液回流孔，8、9、10、進料口，11、冷卻鹽水入口，12、冷卻鹽水出口。
經計算，這樣的反應器總傳熱面積18M2，有效容積0.6M3，有效容積與換熱面積之比為30。
用于本反應每一周期的操作過程如下由進料口8通過環(huán)形管加入一定量的予置水，啟動鹽水泵，開動攪拌，由進料口9加入一定量的硫脲(大約為予置水的重量的10％)，待物料溫度升至0-2℃時，由進料口10控制加入30％的雙氧水(直接加到攪拌器漿葉上方)，加入速度以不使反應溫度超過15℃為宜；雙氧水加入量與已加入的硫脲接近化學計量比時再加入固體硫脲，重復上述過程，直至原料全部加完，繼續(xù)攪拌約10分鐘，溫度降至2-3℃時，關閉鹽水。釜內溫度降至0--1℃時，即可放料過濾。
用于該反應過程的本實用新型的反應器，由于單位容積換熱面積大，攪拌效果好，高速旋轉的推進式螺漿將物料沿軸向壓入，送入外循環(huán)夾層，在這里保持湍流狀態(tài)，雙氧水直接加入到釜下部攪拌器的渦流區(qū)，很快分散到介質中去，反應主要在這里及環(huán)形外循環(huán)回路中完成，當物料由下部回流孔返回中心釜時，反應已基本完成，不會再產生溫升，余下是如何將物料進一步冷卻的問題。這時雖然遇到多層盤管的阻隔，但循環(huán)沖力及重力相加，可保持一定流速，無論液位高低，全部蛇管都能起到冷卻作用。用這樣的反應器進行生產，產品二氧化硫脲的溶解損失比美國專利文獻報導的設備大大減少，生產能力較西德專利介紹的大，容易工業(yè)實施，而且操作方便。
本實用新型所述的反應器還可以避免由于不慎使液位過低時，循環(huán)回路與釜主體之間的孔道，可使液體循環(huán)，每次出料如能保持一部分在釜內，則無須再加予置物料，可以直接進行下一周期生產。
應需指出，本實用新型所述的反應器除特別適用于如二氧化硫脲生產外，還適用于如硝化、璜化反應等其它高傳熱和傳質速度的反應。就本實用新型的具體結構而言，象反應物料的進口位置和設置多少以及冷卻液的進口和出口分布，內夾套上所開的反應液回流孔的大小和多少可視具體反應而定，說明書附圖中只是給出了一種形式，實際中不應受此限制。
權利要求1.一種間歇式反應器，它包括釜體、加料口、冷卻蛇管、攪拌器，其特征在于它還包括有內夾套(2)和外夾套(3)、內夾套(2)的中下部開有若干個反應液回流孔(7)，內夾套2的底部開有軸流口(4)，軸流口(4)的直徑不大于攪拌器(6)的漿葉直徑，內外夾套之間留有空隙。
2.按權利要求1所述的反應器，其特征在于所說的冷卻蛇管在釜體(1)成盤狀放置，下口與冷卻液入口(11)相通，上口與冷卻液出口(12)相通。
3.按權利要求1所述的反應器，其特征在于內夾套(2)同外夾套(3)之間的縫隙為3-5mm。
專利摘要一種夾套間歇式反應器，在釜體的內側和外側分別設有內外兩層夾套，內夾套底部開有軸流口，內夾套的中下部開有若干個反應液回流孔，兩層夾套間留有空隙，構成反應液的外循環(huán)回路，釜中安裝攪拌器，并設置數(shù)排冷卻盤管，冷卻盤管的上口和下口分別與冷卻液的出口和入口相通，本實用新型的反應器可保證反應在最佳條件下進行，單位容積換熱面積大、攪拌效果好、產品收率高，生產能力大，容易操作，特別適用于如二氧化硫脲生產及象硝化、磺化等需要高傳熱和傳質速度的反應，是一新型的化工反應設備。
文檔編號B01J14/00GK2067601SQ8922027
公開日1990年12月19日 申請日期1989年11月25日 優(yōu)先權日1989年11月25日
發(fā)明者張海峰, 劉亨遠, 侯鈺, 高銀萍 申請人:河北師范大學