[发明专利]批处理设备

说明书

目前的化学批处理技术基于间歇式反应器，此间歇式反应器通常由容器组成，反应物在此容器中处理。间歇式反应器包括：反应器容器，具有至少一个第一传热元件；可移除顶盖，用于密封反应器容器；挡板部件，具有至少一个第二传热元件；和搅拌器部件，其中，至少一个第一传热元件和至少一个第二传热元件中的每一者为独立地可控的，并且其中，间歇式反应器包括至少6:1的传热表面‑容积比。这增加间歇式反应器的传热势能和热能传递效率，从而增加生产速度和生产率。

技术领域

本发明涉及批处理设备，具体地但非排他地涉及增加批处理设备的产量、能效和/或输出质量。

背景技术

目前的化学批处理技术基于间歇式反应器，此间歇式反应器通常由具有大致标准化的几何形状并且由两种主要材料之一制成的容器组成；此两种主要材料中的一种是高合金，另一种是“玻璃衬里”钢。总体上，间歇式反应器容器具有简单的构造几何形状，其通过容器的壁执行至容器内的反应物的热能传递以及从容器内的反应物的热能传递。

间歇式反应器的总传热速率由多个因素决定，此多个因素包括：传热流体的热导率和表面流体速度；反应器容器材料的热导率和尺寸；以及处理流体的热导率和表面流体速度。虽然流体的特性变化，但间歇式反应器的总热通量能力的主导因素与间歇式反应器的与处理流体接触的传热表面的大小或面积成比例。

本发明已经认识到已知设备的缺点。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种间歇式反应器，包括：

反应器容器，具有至少一个第一传热元件；

可移除顶盖，用于密封反应器容器；

挡板部件，具有至少一个第二传热元件；和

搅拌器部件，

其中，至少一个第一传热元件和至少一个第二传热元件中的每一者为独立地可控的，并且

其中，间歇式反应器包括至少6:1的传热表面-容积比。

挡板部件可以包括：

笼元件；和

安装在笼元件上的至少一个挡板，至少一个挡板具有至少一个第二传热元件中的至少一个。

挡板部件可以适配成使得至少一个挡板与反应器容器的中心轴线径向地分隔开第一距离，第一距离等于反应器容器的半径的至少80％。

第二传热元件可以包括：

至少一个管式元件；和

至少一个板部件，板部件适配成形成挡板的外侧表面。

板部件可以包括凹入部。板部件可以包括波纹部。板部件可以包括一个或多个桨叶。

板部件可以适配成形成第二传热元件的密封表面，以及

可以还包括设置在板部件内部用于在管式元件与板部件之间交换能量的传热材料。

管式元件可以由具有以下的传热系数的材料构成：至少12W/m°K、可选地至少50W/m°K、可选地至少100W/m°K、可选地至少150W/m°K、可选地至少200W/m°K、可选地至少250W/m°K。传热材料可以包括具有以下的传热系数的材料：至少12W/m°K、可选地至少15W/m°K、可选地至少50W/m°K、可选地至少100W/m°K、可选地至少150W/m°K、可选地至少200W/m°K、可选地至少250W/m°K。

挡板部件还可以包括可操作成将挡板部件可移除地安装在反应器容器中的支撑部件。支撑部件可以适配成连接反应器容器和顶盖。支撑部件可以适配成连接至可移除顶盖。

反应器容器可以具有带有至少1.8：1的长度-直径比的大致圆筒形的几何形状。