[发明专利]光热快速升温反应器

说明书

本发明公开了一种光热快速升温反应器，包括反应管，反应管外侧对称设有加热光源，反应管顶端固定连有进气腔，进气腔顶部固定连有扭动机构，扭动机构的动力输出端固定连有连接套管，连接套管伸入反应管中，连接套中固定连有可用于夹持反应物料的测温机构，反应管底端固定连有出气管。本发明的反应器是针对体积较大的块状物料进行升温实验研究设计的，利用扭动机构能够实现快速精准的顺逆时针交替转动，同时，连接套管能够约束测温机构并带动测温机构转动，进而带动物料转动从而大幅提升了物料受热均匀性，能够实现不同实验需求，加快实验进程、降低实验成本。

技术领域

本发明涉及反应器领域，具体地指一种光热快速升温反应器。

背景技术

现代热力学和化学反应动力学实验科学研究中，反应器的设计往往至关重要。而在工业应用过程中，反应器设计和操作的好坏在很大程度上会左右整个应用过程的经济性。在化工生产设备中，反应器的投资虽只占设备总投资的一小部分，但却是化工生产的核心。化工过程研发工作，在一定程度上往往是针对化学反应过程进行的，如：反应器的选型，反应条件的优化和放大等等。

开发设计反应器主要以下三个任务：1)优化动力学特性，选择合适的反应器类型；2)结合动力学和反应器的特性，确定操作方式和优化操作条件；3)根据产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸，进行评价。由于反应物料的性质、反应条件及反应规模的不同，反应器的类型、形状、大小也各异。传统升温装置使用的反应器主要存在以下问题：1)在采用高透过率反应器的光热升温装置中，反应器壁面温度很大程度上取决于反应器内部物料受热后对周围壁面产生的热反馈，而不是光源辐照，因此光热升温装置中反应器热区范围小、受物料影响大，采用光热升温的反应装置和传统升温装置使用的反应器存在诸多差异，传统反应器适用性不强；2)与此同时，在光热升温装置中，针对不同物料、不同反应形式和不同的产物及检测设备的需求，反应器需要进行的调整也更加迫切和频繁；3)而采用光热快速升温的实验装置中，对反应器的要求更加特殊，集聚的辐照光线在增强能量密度提高升温速率的同时，也很可能导致物料受热的不均匀。目前专门针对光热升温装置，尤其是光热快速升温条件下的实验反应器依然是技术空白。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种光热快速升温反应器，该反应器在光热快速升温条件下能实现物料受热均匀，且反应器调节方便，可以实现基于光热快速升温条件下的多种实验研究。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光热快速升温反应器，包括反应管，所述反应管外侧对称设有加热光源，所述反应管顶端固定连有进气腔，所述进气腔顶部固定连有扭动机构，所述扭动机构的动力输出端固定连有连接套管，所述连接套管伸入所述反应管中，所述连接套管中固定连有可用于夹持反应物料的测温机构，所述反应管底端固定连有出气管。

本发明的反应器是针对体积较大的块状物料进行升温实验研究设计的，利用扭动机构能够实现快速精准的顺逆时针交替转动，动力成本低、控制方便、扭动机构使用寿命长，同时，连接套管能够约束测温机构并带动测温机构转动，进而带动物料转动从而大幅提升了物料在光热快速升温过程中受热的均匀性；本发明的测温机构既是温度检测组件，也是物料夹持组件，能够有效减少外接固定组件对物料气氛及受热的影响；本发明反应器部件更换和调整方便，一方面可以更便捷地针对具体实验进行反应器调节，另一方面也更有利于反应器的清理和维护；本发明反应器结构简单、操作方便、还能够通过不同的部件组合方式或部分部件的更换实现不同实验的需求，加快实验进程、降低实验成本。

进一步地，所述测温机构为呈爪形布置的多组铠装热电偶，且各组所述铠装热电偶长度不一，以测量反应物料内部温度和表面温度。

进一步地，所述反应管内进气端设有进气稳流机构，所述反应管内出气端设有出气稳流机构。设置在进气端的进气稳流机构一方面能够稳定气流，另一方面能够阻隔物料在实验过程中的气体生成物；设置在出气端的出气稳流机构能够过滤反应管的出气，有效地收集物料反应后掉落的生成物或残留物，也避免了固体颗粒进入气路堵塞气管。