[实用新型]带搅拌的换热板传热反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带搅拌的传热反应器，尤其是一种适合加氢、聚合、氧化、发酵等有换热要求的传热反应。

背景技术

反应换热是在石化、精细化工、生物化工、医药化工经常碰到的一种反应现象，典型的应用有催化加氢、氧化、聚合、发酵等过程，其共同的特点是换热效果显著影响反应速率的高低及产品质量。

反应搅拌过程常伴有放热或吸热现象，有时还需要将釜内的物料维持在一定的温度下，以利于反应进行。这样就需要对釜内的物料进行加热或冷却，因此多数搅拌反应器要设置传热原件。搅拌过程传热性能主要取决于传热元件，搅拌物料的物性，容器的几何形状，搅拌器的结构尺寸与转速，并根据相应传热元件的传热系数关联式计算所需设置的换热面积。

搅拌的目的之一是减小搅拌设备内的物料温度梯度。这是因为多数伴有热效应的搅拌过程，往往需要将全（或部分）过程维持在一定温度下，这样就存在着对设备内物料的加热或冷却过程。

搅拌设备传热方式中，最常用的是在设备内设置盘管。盘管有横向的，也有纵向的，国内反应器对于高度放热的反应多数内置2～3层的内盘管，但在某些剧烈换热反应情况下，大量盘管的内置减少了有效反应容积的同时，也导致搅拌效果受盘管占用路径的影响。由于换热问题得不到有效解决，以至反应速率放慢。这也是为何传统的反应器反应容积受制约的原因所在。

传统的如氢化反应器一般采用内盘管来进行热交换。盘管的缺点是热交换面积受到一定的限制，按容量面积比来计算，最多达到6-7m²/m³，显然对于一些高放热的氢化反应是远远不足够的，如硝基或腈基还原等。

中国专利文献CN2617462Y公开了一种高效节能反应釜，采用盘管在反应器内进行换热。CN202099218U公布专利只提到换热板，但没有任何说明。

中国专利文献CN101444715、CN101439275等公开了一些自吸排气式搅拌反应装置，大多采用空心搅拌桨与下层搅拌桨的双层桨结构，空心搅拌桨置于上层以带入更多的气体，下桨叶为三叶或四叶推进式搅拌，在反应器中设置扰流板以期更好的混合反应。

目前国内各种专利所述的传热反应器，没有专利报道关于换热板在反应器内代替盘管使用，也没有专利报道研究将这种换热板置于容器内这种安装结构以及和自吸排气搅拌或实心轴搅拌共同使用。

搅拌设备内的流型取决于搅拌方式，搅拌器、釜、挡板等的几何特征，流体性质以及转速等因素。在一般情况下，搅拌轴安装在釜中心时，搅拌将产生三种基本流型：切向流、 轴向流和径向流。上述三种基本流型，通常可能同时存在。其中，轴向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑制，可通过加人挡板削弱切向流，以增强轴向流与径向流。不同的桨型和桨径对流型有重要的影响。

对气液分散体系，要求气体分散造成足够的相际接触面，搅拌槽内的气液传质大都由液侧阻力控制，比界面积越大，传质能力越强。因此比界面积直接决定了传质速率，而比界面积又是由气液分散决定的。

当搅拌器沿中心线安装，搅拌转动时，液体将随着桨叶旋转方向一起运动，为消除搅拌容器内液体的打旋现象，使被搅拌的液体上下翻腾而达到均匀的混合，通常需要再搅拌容器内加挡板。通常挡板的宽度约为容器内直径的1/12～1/5，其中设备内的附件如温度计、传热蛇管或各种支撑体也可以起到一定的挡板作用的，但往往达不到“全挡板条件”。通常增加挡板数计其宽度，功率消耗也会增加，但增加到一定值以后，功率消耗就不会再增加。

以上现有技术的反应釜内换热及搅拌反应装置仍存在以下技术问题：

1、反应器换热效果不理想，不能及时将热量带走，影响反应效果。

2、现有自吸排气式搅拌桨在气体分散方面效果不十分理想。

3、需要搅拌器能提供较高的气液分散能力，增加气体的停留时间。

4、为避免形成液体回转，一般要另外安装挡板。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，通过将换热板置于反应釜内，同时将换热板与搅拌器相结合，提供了一种带搅拌的换热板传热反应器。

本发明的具体技术方案是：

带搅拌的换热板传热反应器，主要由筒体、安装于筒体中部的搅拌装置及设于筒体内的换热板装置组成，搅拌装置包括搅拌轴和设置于搅拌轴上的搅拌桨叶，其特征在于所述换热装置主要由设置于筒体内呈扇面排布的若干换热板组成。换热板呈挡板状固定于筒体内，呈扇面排布的换热板，既能起到换热作用，又能起到挡板效果。