帶有控溫裝置的反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型帶有控溫裝置的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體上設(shè)有反應(yīng)器夾套，在反應(yīng)器夾套上設(shè)有進(jìn)口和出口，其特征在于該反應(yīng)器還包括溫感裝置、循環(huán)水泵、控制器、電加熱器、加熱水箱、熱水管路、冷卻水管路、進(jìn)水管和出水管；所述溫感裝置置于反應(yīng)器本體的側(cè)壁上，溫感裝置的一端與控制器相連；所述加熱水箱設(shè)置于反應(yīng)器本體外部，加熱水箱上設(shè)有出水端、進(jìn)水端和循環(huán)水入口，加熱水箱內(nèi)設(shè)置有電加熱器和液位計(jì)，所述控制器安裝在加熱水箱的外側(cè)，且與電加熱器相連；反應(yīng)器夾套的進(jìn)口連接進(jìn)水管的一端，進(jìn)水管的另一端同時(shí)連接熱水管路和冷卻水管路，冷水管路通過冷水閥門與外部水源連接，熱水管路上經(jīng)過熱水閥門與循環(huán)水泵的一端連接。
【專利說明】
帶有控溫裝置的反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及帶有控溫裝置的反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]材料化工領(lǐng)域，在許多化學(xué)反應(yīng)過程中，需要在不同實(shí)驗(yàn)步驟中保持不同的環(huán)境溫度。目前這類化學(xué)反應(yīng)采用雙層帶夾套反應(yīng)容器，即雙層玻璃反應(yīng)釜，再外接恒溫加熱裝置，使介質(zhì)在夾套間流動(dòng)保持反應(yīng)釜內(nèi)需求的溫度。已有的控溫裝置是反應(yīng)器外接恒溫油域。恒溫油域槽由加熱器和溫控裝置組成，工作時(shí)，加熱器對(duì)槽內(nèi)介質(zhì)導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱。采用導(dǎo)熱油為導(dǎo)熱介質(zhì)，能夠保持反應(yīng)所需的高溫。當(dāng)反應(yīng)需要常溫或者低溫時(shí)，關(guān)閉恒溫油域的開關(guān)，仍用導(dǎo)熱油作為循環(huán)介質(zhì)。但導(dǎo)熱油不易由高溫狀態(tài)降至常溫或者低溫，用作冷卻介質(zhì)，帶走熱量，使得反應(yīng)進(jìn)行的非常緩慢。例如在溶膠的制備過程中以導(dǎo)熱油作為導(dǎo)熱介質(zhì)能夠保持反應(yīng)所需的80-90°C高溫，但在溶膠制備過程中，加入環(huán)氧丙烷后放出大量熱量，溶膠溫度達(dá)到80°C，而此時(shí)溶膠制備的適宜溫度是40°C以下，需要夾層內(nèi)介質(zhì)冷卻溶膠帶走熱量。由此來看反應(yīng)器加熱后又要求降溫，而導(dǎo)熱油不易由高溫狀態(tài)降至常溫，再用于冷卻溶膠，使得反應(yīng)無法進(jìn)行。導(dǎo)熱油作為循環(huán)介質(zhì)需要在高溫和低溫狀態(tài)切換，耗時(shí)長，效率低，而且反應(yīng)器溫度不宜控制，不能達(dá)到所需的理想環(huán)境溫度?，F(xiàn)有的可控高溫反應(yīng)器如申請(qǐng)?zhí)枮?015208857732的中國專利中通過在反應(yīng)器桶體周圍布置一組冷卻水管代替夾套降溫，但這種降溫方式并不能提供穩(wěn)定的溫度場，由此可能產(chǎn)生一些反應(yīng)的副產(chǎn)品。再如申請(qǐng)?zhí)枮?014106628692的中國專利公開了一種相變吸熱的控溫反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過換熱換內(nèi)水轉(zhuǎn)化為蒸汽發(fā)生相變吸熱及時(shí)移走催化劑床層內(nèi)反應(yīng)熱量，該反應(yīng)器針對(duì)的是CO變換反應(yīng)器進(jìn)行的改進(jìn)，只適用于氣體的反應(yīng)，并不適用于一些液體或固體的反應(yīng)，且結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜并不適用于某些不同實(shí)驗(yàn)步驟中保持不同的環(huán)境溫度的化學(xué)反應(yīng)，如溶膠的制備等。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問題是，提供一種帶有控溫裝置的反應(yīng)器。該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，能實(shí)現(xiàn)恒溫循環(huán)控溫的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)中溫度不宜控制，循環(huán)介質(zhì)導(dǎo)熱油不能在高低溫快速轉(zhuǎn)換的問題。
[0004]為解決上述問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種帶有控溫裝置的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體上設(shè)有反應(yīng)器夾套，在反應(yīng)器夾套上設(shè)有進(jìn)口和出口，其特征在于該反應(yīng)器還包括溫感裝置、循環(huán)水栗、控制器、電加熱器、加熱水箱、熱水管路、冷卻水管路、進(jìn)水管和出水管;所述溫感裝置置于反應(yīng)本體的側(cè)壁上，溫感裝置的一端與控制器相連;所述加熱水箱設(shè)置于反應(yīng)器本體外部，加熱水箱上設(shè)有出水端、進(jìn)水端和循環(huán)水入口，加熱水箱內(nèi)設(shè)置有電加熱器和液位計(jì)，所述控制器安裝在加熱水箱的外側(cè)，且與電加熱器相連；
[0005]反應(yīng)器夾套的進(jìn)口連接進(jìn)水管的一端，進(jìn)水管的另一端同時(shí)連接熱水管路和冷卻水管路，冷水管路通過冷水閥門與外部水源連接，熱水管路上經(jīng)過熱水閥門與循環(huán)水栗的一端連接，循環(huán)水栗的另一端接加熱水箱的出水端;加熱水箱的進(jìn)水端通過第二進(jìn)水閥門與外部水源連接；
[0006]所述反應(yīng)器夾套的出口連接出水管的一端，出水管的另一端通過排水閥門通向排水處，同時(shí)出水管的另一端通過循環(huán)水閥門接加熱水箱的循環(huán)水入口。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在現(xiàn)有反應(yīng)器的基礎(chǔ)上加設(shè)控溫裝置，能夠簡便快捷地實(shí)現(xiàn)同一反應(yīng)器本體的升溫與降溫，操作方便，成本低。具體有益效果是:
[0008]I)加熱保溫時(shí)，設(shè)置溫感裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱環(huán)路的控制，可以保持反應(yīng)器本體內(nèi)部的溫度穩(wěn)定。
[0009]2)適應(yīng)性強(qiáng)，反應(yīng)器本體環(huán)境由高溫到低溫狀態(tài)轉(zhuǎn)換快，提供反應(yīng)進(jìn)行過程中所需的各種環(huán)境溫度，效率更高。
[0010]3)循環(huán)介質(zhì)以水代替導(dǎo)熱油，可以大大降低冷卻時(shí)所需要的時(shí)間，而且水與導(dǎo)熱油相比價(jià)格低廉。
[0011 ] 4)由兩個(gè)環(huán)路代替原有的一個(gè)環(huán)路，加熱和冷卻兩個(gè)過程相互獨(dú)立，互不影響，可以快速的切換兩種不同的狀態(tài)。除此之外，該反應(yīng)器適用性更為廣泛，當(dāng)需要更低溫度的環(huán)境時(shí)，可以在冷卻環(huán)路中通冷凍水以滿足要求。
[0012]5)加熱水箱代替了原有的恒溫油域使得成本大大降低。
【附圖說明】
[0013]圖1本實(shí)用新型帶有控溫裝置的反應(yīng)器的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是使用本實(shí)施例反應(yīng)器和現(xiàn)有的導(dǎo)熱油加熱的反應(yīng)器進(jìn)行鋯硼溶膠制備過程中的冷卻效果對(duì)比圖。
[0015]圖中1、反應(yīng)器本體，2、反應(yīng)器夾套，3、溫感裝置，4、排水閥門，5、循環(huán)水閥門，6、循環(huán)水栗，7、控制器，8、電加熱器，9、加熱水箱，1、液位計(jì)，11、熱水管路，12、冷卻水管路，13、進(jìn)水管，14、出水管，15、熱水閥門，16第一進(jìn)水閥門，17、第二進(jìn)水閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但并不以此作為對(duì)本申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定。
[0017]本實(shí)用新型帶有控溫裝置的反應(yīng)器(簡稱反應(yīng)器，參見圖1)包括反應(yīng)器本體I，反應(yīng)器本體I上設(shè)有反應(yīng)器夾套2，在反應(yīng)器夾套2上設(shè)有進(jìn)口和出口，其特征在于該反應(yīng)器還包括溫感裝置3、循環(huán)水栗6、控制器7、電加熱器8、加熱水箱9、熱水管路11、冷卻水管路12、進(jìn)水管13和出水管14;所述溫感裝置3置于反應(yīng)本體I的側(cè)壁上，溫感裝置3的一端與控制器7相連;所述加熱水箱9設(shè)置于反應(yīng)器本體外部，加熱水箱9上設(shè)有出水端、進(jìn)水端和循環(huán)水入口，加熱水箱9內(nèi)設(shè)置有電加熱器8和液位計(jì)10，所述控制器7安裝在加熱水箱9的外側(cè)，且與電加熱器8相連，便于通過控制器控制電加熱器的工作情況;液位計(jì)10用于檢測加熱水箱9中的液位情況；
[0018]反應(yīng)器夾套2的進(jìn)口連接進(jìn)水管13的一端，進(jìn)水管13的另一端同時(shí)連接熱水管路11和冷卻水管路12，冷水管路12通過冷水閥門與外部水源(自來水)連接，熱水管路11上經(jīng)過熱水閥門15與循環(huán)水栗6的一端連接，循環(huán)水栗6的另一端接加熱水箱9的出水端;加熱水箱9的進(jìn)水端通過第二進(jìn)水閥門17與外部水源(自來水)連接；
[0019]所述反應(yīng)器夾套2的出口連接出水管14的一端，出水管14的另一端通過排水閥門4通向排水處，同時(shí)出水管14的另一端通過循環(huán)水閥門5接加熱水箱9的循環(huán)水入口。
[0020]本實(shí)用新型中所述的溫感裝置3可采用溫度傳感器，本申請(qǐng)中的溫度裝置和控制器的型號(hào)與根據(jù)不同的反應(yīng)要求可以進(jìn)行相應(yīng)的選擇，本實(shí)用新型所用到的元器件均可商購獲得。本實(shí)用新型反應(yīng)器選擇水作為加熱、冷卻介質(zhì)，根據(jù)不同的加熱、冷卻溫度要求，還可以選擇冰水混合物作為冷卻介質(zhì)。選擇哪種冷卻介質(zhì)與所需冷卻的溫度有關(guān)。
[0021 ]本實(shí)用新型中的溫感裝置3、循環(huán)水栗6、控制器7、電加熱器8、加熱水箱9、熱水管路11、冷卻水管路12、進(jìn)水管13和出水管14共同構(gòu)成本申請(qǐng)的控溫裝置，本實(shí)用新型共有兩個(gè)循環(huán)環(huán)路，分別為加熱環(huán)路和冷卻環(huán)路。加熱環(huán)路由加熱水箱9、水栗6、熱水閥門15、熱水管路U、進(jìn)水管13、出水管14和循環(huán)水閥門5組成。自來水由加熱水箱9加熱至所需溫度后，經(jīng)由水栗6、熱水閥門15、進(jìn)水管13，從反應(yīng)器夾套的進(jìn)口進(jìn)入反應(yīng)器夾套2，加熱完反應(yīng)物后在反應(yīng)器夾套的出口經(jīng)出水管14，循環(huán)水閥門5再返回到加熱水箱9。冷卻環(huán)路由第一進(jìn)水閥門16、冷卻水管路12、進(jìn)水管13、出水管14和排水閥門4組成。自來水經(jīng)第一進(jìn)水閥門16進(jìn)入到冷卻管路12通過進(jìn)水管13進(jìn)入反應(yīng)器夾套2冷卻反應(yīng)物，在反應(yīng)器夾套的出口經(jīng)出水管14、排水閥門4通向排水處，將冷水直接排放走。在反應(yīng)器本體I中設(shè)立溫感裝置3來檢測反應(yīng)器本體內(nèi)的溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給控制器7，控制器7接收到該溫度信號(hào)控制電加熱器8加熱循環(huán)介質(zhì)水。冷卻環(huán)路中采用常溫水，反應(yīng)器需要常溫環(huán)境時(shí)，關(guān)閉加熱環(huán)路，開啟冷卻環(huán)路進(jìn)行冷卻。加熱水箱中含有液位計(jì)，時(shí)刻監(jiān)測加熱水箱內(nèi)的液位，防止水箱燒干。
[0022]本實(shí)用新型帶有控溫裝置的反應(yīng)器的工作原理為:當(dāng)溫感裝置3檢測到反應(yīng)器本體I內(nèi)部溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，溫感裝置3將溫度信號(hào)傳遞給控制器7，控制器7接收到該溫度信號(hào)后，通過控制電加熱器8來調(diào)節(jié)反應(yīng)器夾套內(nèi)循環(huán)介質(zhì)水的溫度以維持反應(yīng)器本體內(nèi)所需的溫度。當(dāng)反應(yīng)器本體經(jīng)過高溫環(huán)境后又急需低溫環(huán)境時(shí)，將反應(yīng)器夾套中的熱水泄回加熱水箱9，關(guān)閉熱水環(huán)路，開啟冷卻水環(huán)路，常溫水源作為冷卻介質(zhì)通過反應(yīng)器夾套進(jìn)行冷卻降溫。
[0023]反應(yīng)器本體中的反應(yīng)物需要加熱保溫時(shí)，熱水閥門15和循環(huán)水閥門5開啟，第一進(jìn)水閥門16和排水閥門4關(guān)閉，設(shè)置反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)所需要的加熱溫度，熱水通過熱水管路11進(jìn)入反應(yīng)器夾套2流經(jīng)整個(gè)夾套在反應(yīng)器夾套的出口處經(jīng)出水管14流回加熱水箱，提供穩(wěn)定的環(huán)境溫度，使反應(yīng)器本體內(nèi)正常進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。進(jìn)行下一步反應(yīng)需要降溫時(shí)，將電加熱器8關(guān)閉，反應(yīng)器夾套內(nèi)熱水回流至加熱水箱9內(nèi)。將熱水閥門15和循環(huán)水閥門5關(guān)閉，第一進(jìn)水閥門16和排水閥門4打開，直接使常溫水經(jīng)由冷卻環(huán)路進(jìn)入反應(yīng)器夾套2帶走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，使反應(yīng)器本體內(nèi)快速降溫，帶走熱量的冷卻水直接排放掉。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例帶有控溫裝置的反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體1、溫感裝置3、循環(huán)水栗6、控制器7、電加熱器8、加熱水箱9、熱水管路11、冷卻水管路12、進(jìn)水管13和出水管14，反應(yīng)器本體I上設(shè)有反應(yīng)器夾套2，在反應(yīng)器夾套2上設(shè)有進(jìn)口和出口；所述溫感裝置3置于反應(yīng)本體I的側(cè)壁上，溫感裝置3的一端與控制器7相連;所述加熱水箱9設(shè)置于反應(yīng)器本體外部，加熱水箱9上設(shè)有出水端、進(jìn)水端和循環(huán)水入口，加熱水箱9內(nèi)設(shè)置有電加熱器8和液位計(jì)10，所述控制器7安裝在加熱水箱9的外側(cè)，且與電加熱器8相連，便于通過控制器控制電加熱器的工作情況;液位計(jì)10用于檢測加熱水箱9中的液位情況；
[0026]反應(yīng)器夾套2的進(jìn)口連接進(jìn)水管13的一端，進(jìn)水管13的另一端同時(shí)連接熱水管路11和冷卻水管路12，冷水管路12通過冷水閥門與自來水連接，熱水管路11上經(jīng)過熱水閥門15與循環(huán)水栗6的一端連接，循環(huán)水栗6的另一端接加熱水箱9的出水端;加熱水箱9的進(jìn)水端通過第二進(jìn)水閥門17與自來水連接；
[0027]所述反應(yīng)器夾套2的出口連接出水管14的一端，出水管14的另一端通過排水閥門4通向排水處，同時(shí)出水管14的另一端通過循環(huán)水閥門5接加熱水箱9的循環(huán)水入口。
[0028]本實(shí)施例中所述溫感裝置3選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，控制器7的型號(hào)為TC200。
[0029]本實(shí)施例的反應(yīng)器應(yīng)用到鋯硼溶膠制備過程中，鋯硼溶膠制備過程中不同階段對(duì)反應(yīng)溫度的要求是:鋯溶膠加熱保溫時(shí)溫度為90°C ;硼溶膠加熱保溫時(shí)溫度為80°C ;兩溶膠混合時(shí)冷卻降溫的終溫度為25°C。
[0030]圖2是使用本實(shí)施例反應(yīng)器和現(xiàn)有的導(dǎo)熱油加熱的反應(yīng)器進(jìn)行鋯硼溶膠制備過程中的冷卻效果對(duì)比圖。圖中，縱軸為冷卻所需的時(shí)間，單位(S)，橫軸為冷卻的終溫度，單位(°C)，從圖中可以看出，無論是導(dǎo)熱油冷卻還是水進(jìn)行冷卻，所需冷卻的終溫越低，所用的時(shí)間越長，同為20°C的水和導(dǎo)熱油冷卻混合溶膠至50°C以下時(shí)，水比導(dǎo)熱油需要的時(shí)間始終要短，且通過本反應(yīng)器進(jìn)行冷卻至50°C時(shí)的時(shí)間僅需要l_2min，當(dāng)需要的終溫溫度越低時(shí)，本實(shí)施例反應(yīng)器與導(dǎo)熱油加熱的反應(yīng)器冷卻鋯硼溶膠所需時(shí)間的差距越大，表明本實(shí)施例反應(yīng)器在選擇水作為冷卻介質(zhì)時(shí)，冷卻效果顯著，所需冷卻時(shí)間顯著縮短，效率高。此夕卜，選擇導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱和冷卻，所消耗的電能顯著增加，冷卻過程需要耗費(fèi)的時(shí)間較長，且導(dǎo)熱油本身成本較高，也容易污染反應(yīng)器，不易清洗。本實(shí)施例反應(yīng)器選擇水作為循環(huán)介質(zhì)，清潔水源，反應(yīng)器本身易清洗，成本低，且冷卻效果顯著，大大節(jié)約了制備溶膠的時(shí)間，提尚效率。
[0031 ]本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有控溫裝置的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體上設(shè)有反應(yīng)器夾套，在反應(yīng)器夾套上設(shè)有進(jìn)口和出口，其特征在于該反應(yīng)器還包括溫感裝置、循環(huán)水栗、控制器、電加熱器、加熱水箱、熱水管路、冷卻水管路、進(jìn)水管和出水管;所述溫感裝置置于反應(yīng)本體的側(cè)壁上，溫感裝置的一端與控制器相連;所述加熱水箱設(shè)置于反應(yīng)器本體外部，加熱水箱上設(shè)有出水端、進(jìn)水端和循環(huán)水入口，加熱水箱內(nèi)設(shè)置有電加熱器和液位計(jì)，所述控制器安裝在加熱水箱的外側(cè)，且與電加熱器相連； 反應(yīng)器夾套的進(jìn)口連接進(jìn)水管的一端，進(jìn)水管的另一端同時(shí)連接熱水管路和冷卻水管路，冷水管路通過冷水閥門與外部水源連接，熱水管路上經(jīng)過熱水閥門與循環(huán)水栗的一端連接，循環(huán)水栗的另一端接加熱水箱的出水端;加熱水箱的進(jìn)水端通過第二進(jìn)水閥門與外部水源連接； 所述反應(yīng)器夾套的出口連接出水管的一端，出水管的另一端通過排水閥門通向排水處，同時(shí)出水管的另一端通過循環(huán)水閥門接加熱水箱的循環(huán)水入口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有控溫裝置的反應(yīng)器，其特征在于所述溫感裝置為溫度傳感器。
【文檔編號(hào)】B01J19/00GK205517688SQ201620363171
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】楊華, 劉敏, 孫策
【申請(qǐng)人】河北工業(yè)大學(xué)