一种多功能连续流反应系统

摘要

本发明涉及化工制药技术领域，具体涉及一种多功能连续流反应系统，包括多级进料装置、多级混合装置、多级预热装置、多级反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置，反应装置内的反应管通过连通装置依次连通，根据化学反应需要的各原料浓度配比及相应的反应条件，借助软件和通用的硬件平台对所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置进行控制。本发明的多功能连续流反应系统，混合效果好，反应条件控制精确，传热混合均匀，体积和占地空间较小，生产成本低，能够连续实现多级化学反应，并可高效清楚反应系统内的反应物残留，保持反应系统的内部洁净。

权利要求

1.一种多功能连续流反应系统，其特征在于：包括多级进料装置、多级混合装置、多级预热装置、多级反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置；

每级所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置依次连通，第一级混合装置与所述CIP清洗装置、吹扫干燥装置相连通，每级反应装置与后一级混合装置相连通，最后一级的反应装置与所述淬灭装置相连通；

每级所述进料装置包括一组或多组依次连接的原料罐、进料泵和流量控制器，所述每个原料罐用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器用于控制所述进料泵从所述原料罐中以一定速率抽取反应溶液；

每级所述混合装置用于将从所述原料罐中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；

每级所述预热装置包括预热管程和预热壳程，所述预热管程用于流通从所述混合装置导入的混合溶液，所述预热壳程用于流通用于预热反应物的预热介质，将混合溶液预热至反应活性临界温度；

每级所述反应装置包括反应器壳体，所述反应器壳体的下部设置有壳程入口，反应器壳体的上部设置有壳程出口，反应器壳体的壳程内部用于流通用于加热反应物的加热介质；反应器壳体的上下两端均连接有管板和连通装置，反应器壳体的内部设置有用于流通反应物的反应管组，所述反应管组包括多根反应管，每根反应管的上下两端穿过并固定连接于所述管板上，所有反应管通过所述连通装置依次连通。

2.如权利要求1所述的一种多功能连续流反应系统，其特征在于：所述反应器壳体下端的连通装置上设置有反应物入口和反应物出口，所述反应物入口连通所述预热装置，所述反应物出口连通后一级混合装置或淬灭装置。

3.如权利要求1所述的一种多功能连续流反应系统，其特征在于：所述反应器壳体上端的连通装置上设置有温度检测仪表、压力检测仪表和酸碱度检测仪表，用于测量所述反应管内的温度、压力和酸碱度数据。

4.如权利要求1-3中任一项所述的一种多功能连续流反应系统，其特征在于：所述连通装置采用折流管箱，所述折流管箱上设置有多个与所述反应管连通方向上相邻两根反应管相对应的折流槽，所有反应管通过折流管箱上的折流槽依次连通。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种多功能连续流管式反应系统，其特征在于：所述多根反应管以一定螺旋升角缠绕设置。

6.如权利要求1所述的一种多功能连续流管式反应系统，其特征在于：所述CIP清洗装置包括多个原料溶剂清洗装置，用于置换清洗所述混合装置、预热装置、反应装置内的不同原料溶液残留。

7.如权利要求1所述的一种多功能连续流管式反应系统，其特征在于：所述吹扫干燥装置包括惰性气体发生器和气体预热器，用于产生热风，对所述混合装置、预热装置、反应装置进行烘干。

8.如权利要求1所述的一种多功能连续流管式反应系统，其特征在于：最后一级所述反应装置与所述淬灭装置之间设置有湿度检测仪，用于对所述吹扫干燥装置启动后的气体湿度进行检测。

说明书

一种多功能连续流反应系统

技术领域

[0001] 本发明涉及化工制药技术领域，具体涉及一种连续流反应系统。

背景技术

[0002] 化工制药技术领域常用的反应器设备包括管式反应器和釜式反应器等，其中釜式反应器常在反应釜中装入搅拌装置，用于液相反应物混合，其合成物纯度、反应转化率较低，能耗和污染较为严重。由于化工制药领域对产品的纯度等要求较高，因此常使用的反应器设备为连续流管式反应器。

[0003] 管式反应器内的化学反应物浓度与反应速率随管长变化，因此管式反应器需要满足化学反应所需要的管长，现有的直管反应器或U形管反应器由于弯折部分生产工艺的限制，要做到较长的管长，则反应器的体积较大。另外，现有的管式反应器功能单一，且无法很好的完成化学反应所需要的反应条件，如传质、传热所需要的充分混合、精确控温、足够的反应管长度以及在线检测相应的数据等。

发明内容

[0004] 本发明提出一种多功能连续流反应系统，以解决现有的管式反应系统占地面积大，传质、传热混合不够均匀，无法做到精确控温和在线监测，清洗和干燥、淬灭和多次混合等技术问题。

[0005] 本发明的多功能连续流反应系统，包括多级进料装置、多级混合装置、多级预热装置、多级反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置；

[0006] 每级所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置依次连通，第一级混合装置与所述CIP清洗装置、吹扫干燥装置相连通，每级反应装置与后一级混合装置相连通，最后一级的反应装置与所述淬灭装置相连通；

[0007] 每级所述进料装置包括一组或多组依次连接的原料罐、进料泵和流量控制器，所述每个原料罐用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器用于控制所述进料泵从所述原料罐中以一定速率抽取反应溶液；

[0008] 每级所述混合装置用于将从所述原料罐中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；

[0009] 每级所述预热装置包括预热管程和预热壳程，所述预热管程用于流通从所述混合装置导入的混合溶液，所述预热壳程用于流通用于预热反应物的预热介质，将混合溶液预热至反应活性临界温度；

[0010] 每级所述反应装置包括反应器壳体，所述反应器壳体的下部设置有壳程入口，反应器壳体的上部设置有壳程出口，反应器壳体的壳程内部用于流通用于加热反应物的加热介质；反应器壳体的上下两端均连接有管板和连通装置，反应器壳体的内部设置有用于流通反应物的反应管组，所述反应管组包括多根反应管，每根反应管的上下两端穿过并固定连接于所述管板上，所有反应管通过所述连通装置依次连通。

[0011] 作为优选，所述反应器壳体下端的连通装置上设置有反应物入口和反应物出口，所述反应物入口连通所述预热装置，所述反应物出口连通后一级混合装置或淬灭装置。

[0012] 作为优选，所述反应器壳体上端的连通装置上设置有温度检测仪表、压力检测仪表和酸碱度检测仪表，用于测量所述反应管内的温度、压力和酸碱度数据。

[0013] 作为优选，所述连通装置采用折流管箱，所述折流管箱上设置有多个与所述反应管连通方向上相邻两根反应管相对应的折流槽，所有反应管通过折流管箱上的折流槽依次连通。

[0014] 作为优选，所述多根反应管以一定螺旋升角缠绕设置。

[0015] 作为优选，所述CIP清洗装置包括多个原料溶剂清洗装置，用于置换清洗所述混合装置、预热装置、反应装置内的不同原料溶液残留。

[0016] 作为优选，所述吹扫干燥装置包括惰性气体发生器和气体预热器，用于产生热风，对所述混合装置、预热装置、反应装置进行烘干。

[0017] 作为优选，最后一级所述反应装置与所述淬灭装置之间设置有湿度检测仪，用于对所述吹扫干燥装置启动后的气体湿度进行检测。

[0018] 本发明的多功能连续流反应系统在使用时，根据化学反应需要的各原料浓度配比及相应的反应条件，借助软件和通用的硬件平台对所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置进行控制。原料溶液首先从第一级进料装置按照确定的流量比例进入第一级混合装置；混合完全后，混合溶液进入预热装置，并预热至反应活性临界温度；预热完成的混合溶液随后进入第一级反应装置，在预设的温度、压力、酸碱度条件下充分进行化学反应，得到第一级产物；第一级产物和第二级原料溶液共同进入第二级混合装置进行混合，重复上述步骤，直至得到最终产物；最终产物进入淬灭装置，得到冷却后的最终产物；反应结束后，软件和通用的硬件平台控制CIP清洗装置输出原料溶剂清洗液，对混合装置、预热装置、反应装置内的不同原料溶液残留进行置换清洗，清洗完毕后，再启动吹扫干燥装置，对混合装置、预热装置、反应装置进行烘干，防止残留液体影响下一次化学反应的进行。

[0019] 本发明的多功能连续流反应系统，具有如下优点：

[0020] (1)通过设置混合装置，使多种反应溶液充分混合，提高反应效率。

[0021] (2)通过设置预热装置，使混合后的反应溶液在进入反应器前提前升温，进入反应器后尽快达到反应温度，提高反应效率。

[0022] (3)反应装置采用连续流管道，连续流管道通过折流管箱连通，大大减小了相邻反应管之间的距离，使单位体积内反应管的长度大大增长，在满足同样化学反应的条件下，本发明的体积和占地空间更小，生产成本更低。

[0023] (4)反应管呈螺旋状缠绕，反应物沿着螺旋管形成螺旋状切线运动，使反应物在低流速情况下获得高雷诺数，大大提高湍流效果，在不断流动反应中仍能不间断混合；另外，缠绕式反应管组整体呈弹簧形，可以消除反应传热产生的热应力，不会将热应力传导至管板端，大大提高了设备的使用寿命。

[0024] (5)CIP清洗装置和吹扫干燥装置可以高效清除系统中上次反应的反映溶液残留，保持反应系统的内部洁净，避免影响反应系统下一次反应的进行。

[0025] (6)多级进料装置、混合装置、预热装置和反应装置，通过连续流管道相连通，适用于多级反应的持续进行，减少了重复存料、进料的步骤，并能充分利用上一级反应的余热，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

[0026] 图1为本发明的多功能连续流反应系统的整体结构示意图；

[0027] 图2为本发明的多功能连续流反应系统的反应装置的结构示意图；

[0028] 图3为本发明的多功能连续流反应系统的折流管箱横向剖面结构示意图。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 实施例1：

[0031] 如图1-2所示，本实施例的多功能连续流反应系统，包括一级进料装置1、一级混合装置2、一级预热装置3、一级反应装置4、二级进料装置10、二级混合装置20、二级预热装置30、二级反应装置40、淬灭装置5、CIP清洗装置6和吹扫干燥装置7；

[0032] 所述一级进料装置1、一级混合装置2、一级预热装置3、一级反应装置4依次连通，所述二级进料装置10、二级混合装置20、二级预热装置30、二级反应装置40依次连通，所述CIP清洗装置6、吹扫干燥装置7与所述一级混合装置2相连通，所述一级反应装置4与二级混合装置20相连通，所述二级反应装置40与所述淬灭装置5相连通；

[0033] 一级进料装置1、二级进料装置10均包括一组或多组依次连接的原料罐100、进料泵101和流量控制器102，所述每个原料罐100用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器102用于控制所述进料泵101从所述原料罐100中以一定速率抽取反应溶液；

[0034] 一级混合装置2、二级混合装置20用于将从所述原料罐100中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；

[0035] 一级预热装置3、二级预热装置30均包括预热管程300和预热壳程301，预热管程300用于流通从所述一级混合装置2、二级混合装置20导入的混合溶液，预热壳程301用于流通用于预热反应物的预热介质，将混合溶液预热至反应活性临界温度；

[0036] 一级反应装置4、二级反应装置40均包括反应器壳体400，反应器壳体400的下部设置有壳程入口401，上部设置有壳程出口402，反应器壳体400的壳程内部用于流通用于加热反应物的加热介质；反应器壳体400的上下两端均连接有管板403和连通装置，反应器壳体400的内部还设置有用于流通反应物的反应管组，所述反应管组包括多根反应管404，每根反应管404的上下两端穿过并固定连接于所述管板403上，所有反应管404通过所述连通装置依次连通。

[0037] 进一步的，本实施例中的反应器壳体400下端的连通装置上设置有反应物入口405和反应物出口406，反应物入口405连通预热装置，一级反应装置4的反应物出口406连通二级混合装置20，二级反应装置40的反应物出口406连通淬灭装置5。

[0038] 进一步的，本实施例中的反应器壳体400上端的连通装置上设置有温度检测仪表407、压力检测仪表408和酸碱度检测仪表409，用于测量所述反应管404内的温度、压力和酸碱度数据。

[0039] 进一步的，本实施例中的连通装置采用折流管箱410，折流管箱410上设置有多个与所述反应管404连通方向上相邻两根反应管404相对应的折流槽411，所有反应管404通过折流管箱410上的折流槽411依次连通。采用折流槽411连通相邻的反应管404，克服了现有技术弯折部生产工艺的限制，可以大大减小相邻反应管404之间的距离，使单位体积内反应管的长度大大增长，在满足同样化学反应的条件下，本实施例中的反应装置的体积和占地空间更小。

[0040] 进一步的，本实施例中的多跟反应管404以一定螺旋升角缠绕设置，形成缠绕式反应管组，缠绕式反应管组呈螺旋状缠绕，反应物沿着螺旋管形成螺旋状切线运动，使反应物在低流速情况下获得高雷诺数，大大提高湍流效果，在不断流动反应中仍能不间断混合；另外，缠绕式反应管组整体呈弹簧形，可以消除反应传热产生的热应力，不会将热应力传导至管板端，大大提高了设备的使用寿命。

[0041] 进一步的，本实施例中的CIP清洗装置6包括多个原料溶剂清洗装置60，用于置换清洗混合装置、预热装置、反应装置内的不同原料溶液残留。

[0042] 进一步的，本实施例中的吹扫干燥装置7包括惰性气体发生器和气体预热器，用于产生热风，对混合装置、预热装置、反应装置进行烘干。

[0043] 进一步的，本实施例中的二级反应装置40与淬灭装置5之间设置有湿度检测仪8，用于对吹扫干燥装置启动后的气体湿度进行检测。

[0044] 本实施例的多功能连续流反应系统在使用时，根据化学反应需要的个原料浓度配比及相应的反应条件，借助软件和通用的硬件平台对所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置、淬灭装置5、CIP清洗装置6和吹扫干燥装置7进行控制。原料溶液首先从一级进料装置1按照确定的流量比例进入一级混合装置2；混合完全后，混合溶液进入一级预热装置3，并预热至反应活性临界温度；预热完成的混合溶液随后进入一级反应装置4，在预设的温度、压力、酸碱度条件下充分进行化学反应，得到一级产物；一级产物和二级原料溶液共同进入二级混合装置20进行混合，重复上述步骤，直至得到最终产物；最终产物进入淬灭装置
5，得到冷却后的最终产物；反应结束后，软件和通用的硬件平台控制CIP清洗装置6输出原料溶剂清洗液，对混合装置、预热装置、反应装置内的不同原料溶液残留进行置换清洗，清洗完毕后，再启动吹扫干燥装置7，对混合装置、预热装置、反应装置进行烘干，防止残留液体影响下一次化学反应的进行。

[0045] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应视为包含在本发明的保护范围之内。