本實用新型涉及化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種硫酰氟反應(yīng)器及反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

硫酰氟，在常溫常壓下為無色無味的氣體。在400℃時仍是穩(wěn)定的，反應(yīng)性不太強。由于硫酰氟具有擴散滲透性強、廣譜殺蟲、用藥量省、殘留量低、殺蟲速度快、散氣時間短、低溫使用方便、對發(fā)芽率沒有影響和毒性較低等特點，越來越廣泛地應(yīng)用于倉庫、貨船、集裝箱和建筑物、水庫堤壩、白蟻防治以及園林越冬害蟲、活樹蛀干性害蟲的防治。

硫酰氟合成的工藝路線有以下幾種：以二氧化硫和氟氣為主要原料的直接氟化工藝；以二氧化硫、氯氣和無水氫氟酸為原料的無水氫氟酸工藝；以二氧化硫和亞硝酰氟為主要原料的亞硝酰氟工藝；硫酰氯通過氟化合成硫酰氟；以氟磺酸和氯化鋇為主要原料的氟磺酸工藝等，相對來說，前兩者合成工藝報道較多。

直接氟化法，以二氧化硫和氟氣為原料，在氟化氫和堿金屬氟化物(如氟化鉀等)存在的條件下合成，反應(yīng)溫度－60～50℃。反應(yīng)式如下：

SO₂+F₂→SO₂F₂

該工藝雖然收率較高，但是在目前的情況下氟氣生產(chǎn)成本較高，使硫酰氟生產(chǎn)成本過高而缺乏市場競爭力。

無水氟化氫工藝，以二氧化硫、氯氣、無水氫氟酸為原料，在催化劑作用下合成，反應(yīng)溫度為150～200℃。反應(yīng)式如下：

主反應(yīng)：SO₂+Cl₂+2HF→SO₂F₂+2HCl

副反應(yīng)：SO₂+Cl₂+2HF→SO₂ClF₂+HCl

副反應(yīng)主要在較低的溫度下才會顯著發(fā)生。該工藝具有原料成本較低、反應(yīng)條件溫和、工藝操作簡單等特點，目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用，其中催化劑是影響成本的關(guān)鍵因素。

硫酰氯氟化法，以硫酰氯、三乙胺－氟化氫鹽為原料，在室溫下反應(yīng)得到硫酰氟，反應(yīng)式如下：

NEt₃.2.6HF+SO₂Cl₂→SO₂F₂

該工藝主原料硫酰氯難以合成，不宜工業(yè)化生產(chǎn)。

氟磺酸法

2HSO₃F+B_aCl₂→SO₂F₂+B_aSO₄+2HCl

該工藝同樣存在著主原料氟磺酸不宜得到且有強烈的腐蝕性，對反應(yīng)釜材質(zhì)有較高的要求，不宜工業(yè)化生產(chǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中硫酰氟反應(yīng)器的缺點有：催化劑裝卸比較繁瑣，反應(yīng)散熱不均，反應(yīng)器中間溫度無法散熱，容易導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生，影響產(chǎn)品品質(zhì)，使用完廢料在裝卸時與操作人員直接接觸，存在較大安全隱患，催化劑分布及散熱不均勻，有副反應(yīng)發(fā)生等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供硫酰氟反應(yīng)器及反應(yīng)裝置，以緩解了現(xiàn)有技術(shù)中存在的硫酰氟反應(yīng)器反應(yīng)物升溫不均勻的技術(shù)問題。

本實用新型提供的硫酰氟反應(yīng)器，包括筒體、上封頭、下封頭，所述筒體、所述上封頭和所述下封頭通過焊接連接；

換熱管穿過從上到下依次設(shè)置在所述筒體內(nèi)多孔板、第一管板和第二管板且分別與所述第一管板和所述第二管板焊接；

所述上封頭上設(shè)有催化劑進口，反應(yīng)氣進口和用于放置溫度計的溫度計口；

所述筒體上設(shè)有反應(yīng)氣出口、換熱介質(zhì)出口和催化劑出口，且所述有反應(yīng)氣出口設(shè)置在所述多孔板和所述第一管板之間，所述換熱介質(zhì)出口設(shè)置在所述第一管板和所述第二管板之間；

所述下封頭上設(shè)有換熱介質(zhì)進口。

進一步地，還包括溫度計，所述溫度計從溫度計口伸入到所述筒體內(nèi)。

進一步地，所述換熱管與所述第一管板通過第一定位板固定連接；

所述換熱管與所述第二管板通過第二定位板固定連接。

進一步地，還包括換熱介質(zhì)排盡口，所述換熱介質(zhì)排盡口的通道設(shè)置在所述第二管板內(nèi)，出口設(shè)置在筒體上。

進一步地，所述換熱管上設(shè)有翅片。

進一步地，所述第一管板的上端和所述第二管板的下端面分別設(shè)有絕熱層。

進一步地，所述換熱管在所述筒體內(nèi)均勻等間距設(shè)置。

進一步地，所述多孔板和所述第一管板之間設(shè)有鋼管。

進一步地，所述筒體、所述上封頭和所述下封頭的外表面依次設(shè)有保溫層和防腐涂層。

本實用新型還提供了一種反應(yīng)裝置，包括所述的硫酰氟反應(yīng)器。

本實用新型帶來的有益效果為：

本實用新型提供的硫酰氟反應(yīng)器，包括筒體、上封頭、下封頭，筒體、上封頭和下封頭通過焊接連接。換熱管穿過從上到下依次設(shè)置在筒體內(nèi)多孔板、第一管板和第二管板且分別與第一管板和第二管板焊接；上封頭上設(shè)有催化劑進口，反應(yīng)氣進口和用于放置溫度計的溫度計口；筒體上設(shè)有反應(yīng)氣出口、換熱介質(zhì)出口和催化劑出口，且有反應(yīng)氣出口設(shè)置在多孔板和第一管板之間，換熱介質(zhì)出口設(shè)置在第一管板和第二管板之間；下封頭上設(shè)有換熱介質(zhì)進口。使用時，將催化劑從催化劑入口裝填，催化劑進入筒體內(nèi)，落入到多孔板上，催化劑裝卸方法簡單，并且催化劑加入量大，加熱冷卻介質(zhì)從換熱介質(zhì)進口進入，經(jīng)過換熱管后從換熱介質(zhì)出口排出，形成循環(huán)，裝載催化劑時，可以通入冷的換熱介質(zhì)，催化劑裝好后，通入熱的換熱介質(zhì)，將反應(yīng)物氣體從反應(yīng)氣進口通入，氣體經(jīng)過筒體內(nèi)的催化劑，進行反應(yīng)后，從反應(yīng)氣出口排出。通過換熱管的設(shè)置，使反應(yīng)器內(nèi)的物料升溫及散熱均勻防止副反應(yīng)發(fā)生，提高生產(chǎn)效率。使用完卸載催化劑時，從催化劑出口卸載，可以避免與操作人員直接接觸，安全隱患小。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，同等體積下反應(yīng)器內(nèi)部空間足夠裝下更多的催化劑，反應(yīng)器升溫及散熱足夠均勻，方便裝卸催化劑，安全隱患小。

本實用新型還提供了一種反應(yīng)裝置，包括所述的硫酰氟反應(yīng)器。使用本實用新型提供的硫酰氟反應(yīng)器的反應(yīng)裝置在同等體積下反應(yīng)器內(nèi)部空間足夠裝下更多的催化劑，反應(yīng)器升溫及散熱足夠均勻，方便裝卸催化劑，安全隱患小。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的硫酰氟反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1 a處的放大圖；

圖3為本實用新型實施例提供的換熱管分布的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的第一管板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：1－筒體；2－上封頭；3－下封頭；4－換熱管；5－多孔板；6－第一管板；7－第二管板；8－溫度計；9－催化劑；11－反應(yīng)氣出口；12－換熱介質(zhì)出口；13－催化劑出口；14－換熱介質(zhì)排盡口；21－催化劑進口；211－反應(yīng)氣進口；22－溫度計口；31－換熱介質(zhì)進口；61－第一定位板；62－鋼管；71－第二定位板；

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

圖1為本實用新型實施例提供的硫酰氟反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1 a處的放大圖；圖3為本實用新型實施例提供的換熱管分布的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的第一管板的結(jié)構(gòu)示意圖。

實施例一

如圖1－4所示，本實用新型提供的硫酰氟反應(yīng)器，包括筒體1、上封頭2、下封頭3，筒體1、上封頭2和下封頭3通過焊接連接。換熱管4穿過從上到下依次設(shè)置在筒體1內(nèi)多孔板5、第一管板6和第二管板7且分別與第一管板6和第二管板7焊接；上封頭2上設(shè)有催化劑進口21，反應(yīng)氣進口211和用于放置溫度計8的溫度計口22；筒體1上設(shè)有反應(yīng)氣出口11、換熱介質(zhì)出口12和催化劑出口13，且有反應(yīng)氣出口11設(shè)置在多孔板5和第一管板6之間，換熱介質(zhì)出口12設(shè)置在第一管板6和第二管板7之間；下封頭3上設(shè)有換熱介質(zhì)進口31。

使用時，將催化劑9從催化劑9入口裝填，催化劑9進入筒體1內(nèi)，落入到多孔板5上，催化劑9裝卸方法簡單，并且催化劑9加入量大，加熱冷卻介質(zhì)從換熱介質(zhì)進口31進入，經(jīng)過換熱管4后從換熱介質(zhì)出口12排出，形成循環(huán)，裝載催化劑9時，可以通入冷的換熱介質(zhì)，催化劑9裝好后，通入熱的換熱介質(zhì)，將反應(yīng)物氣體從反應(yīng)氣進口211通入，氣體經(jīng)過筒體1內(nèi)的催化劑9，進行反應(yīng)后，從反應(yīng)氣出口11排出。通過換熱管4的設(shè)置，使反應(yīng)器內(nèi)的物料升溫及散熱均勻防止副反應(yīng)發(fā)生，提高生產(chǎn)效率。使用完卸載催化劑9時，從催化劑出口13卸載，可以避免與操作人員直接接觸，安全隱患小。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，同等體積下反應(yīng)器內(nèi)部空間足夠裝下更多的催化劑9，反應(yīng)器升溫及散熱足夠均勻，方便裝卸催化劑9，安全隱患小。

換熱管4是換熱器的元件之一，置于筒體1之內(nèi)，用于介質(zhì)之間熱量的交換，換熱管4上還可以設(shè)置翅片管、螺紋管、螺旋槽管等。

換熱管4常用的尺寸(外徑x壁厚)主要為Φ19mmx2mm、Φ

25mmx2.5mm和Φ38mmx2.5mm的無縫鋼管62以及Φ25mmx2mm和Φ

38mmx2.5mm的不銹鋼管62。采用小管徑，可使單位體積的傳熱面積增大、結(jié)構(gòu)緊湊、金屬耗量減少、傳熱系數(shù)提高。據(jù)估算，將同直徑換熱器的換熱管4由Φ25mm改為Φ19mm，其傳熱面積可增加40％左右，節(jié)約金屬20％以上。但小管徑流體阻力大，不便清洗，易結(jié)構(gòu)堵塞。

換熱管4常用材料有碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金、鈦等。此外還有一些非金屬材料，如石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等。設(shè)計時應(yīng)該根據(jù)工作壓力、溫度和介質(zhì)腐蝕性等選用合適的材料。

需要說明的是第一管板6和第二管板7分別與筒體1焊接。

本實施例的可選方案中，還包括溫度計8，溫度計8從溫度計口22伸入到筒體1內(nèi)。

反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置溫度計8使溫度點監(jiān)測比較到位；方便控制溫度，防止副反應(yīng)發(fā)生。

本實施例的可選方案中，換熱管4與第一管板6通過第一定位板61固定連接；換熱管4與第二管板7通過第二定位板71固定連接。

第一定位板61和第二定位板71可以對換熱管4起支撐作用，防止管束震動和彎曲。

換熱管4分別與第一管板6和第二管板7的連接方法可以采用強度脹接、強度焊接和脹焊并用。

強度脹接是為保證換熱管4與第一管板6或第二管板7連接的密封性能及抗拉脫強度的脹接。利用脹管器插入管口旋轉(zhuǎn)，將穿入管板孔內(nèi)的管端部脹大，使管子達到塑性變形，同時管板孔被脹大，產(chǎn)生彈性變形。脹管器退出后，第一管板6或第二管板7彈性恢復(fù)，換熱管4與第一管板6或第二管板7的接觸表面產(chǎn)生很大的擠壓力，使換熱管4與第一管板6或第二管板7牢固地結(jié)合在一起，達到既密封又能抗拉脫力兩個目的。

焊接法加工簡便，連接強度好，在高溫高壓時也能保證連接處的緊密性與抗拉脫能力。

脹接與焊接方法都有各自的優(yōu)點與缺點，而采用脹焊結(jié)合的方法，不僅能提高連接處的抗疲勞性能，還可消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命

本實施例的可選方案中，還包括換熱介質(zhì)排盡口14，換熱介質(zhì)排盡口14的通道設(shè)置在第二管板7內(nèi)，出口設(shè)置在筒體1上。

換熱介質(zhì)排盡口14用于將換熱介質(zhì)排干凈，在檢修或者清洗時，使排出換熱介質(zhì)更加方便。

本實施例的可選方案中，換熱管4上設(shè)有翅片。

翅片在需要進行熱傳遞的換熱裝置表面通過增加導(dǎo)熱性較強的金屬片，可以增大換熱裝置的換熱表面積。

本實施例的可選方案中，第一管板6的上端和第二管板7的下端面分別設(shè)有絕熱層。

絕熱層可以是絕熱材料，絕熱材料是指能阻滯熱流傳遞的材料，又稱熱絕緣材料。傳統(tǒng)絕熱材料，如玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽等，新型絕熱材料，如氣凝膠氈、真空板等。

本實施例的可選方案中，換熱管4在筒體1內(nèi)均勻等間距設(shè)置。

本實施例的可選方案中，多孔板5和第一管板6之間設(shè)有鋼管62。鋼管62對多孔板5起支撐作用。

本實施例的可選方案中，筒體1、上封頭2和下封頭3的外表面依次設(shè)有保溫層和防腐涂層。

保溫層可以是保溫材料，保溫材料具有導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、柔韌性高、防火防水等特性。其常溫導(dǎo)熱系數(shù)0.018W/(K·m)且絕對防水，保溫性能是傳統(tǒng)材料3￣8倍。

防腐涂層是由各類高性能抗蝕材料與改性增韌耐熱樹脂進行共聚反應(yīng)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，有效提高聚合物的抗腐蝕性能的功能涂層。

本實施例的可選方案中，所述第一管板6和所述第二管板7上設(shè)有防松吊耳。在第一管板6和所述第二管板7外圓上加防松支耳用帶肩螺栓將管束固定在殼體法蘭上可以防止換熱管4在筒體1內(nèi)下落。

放松吊耳對第一管板6和第二管板7可以起到定位的作用。相對于帶肩螺柱來說可以放松和便于擰緊。

本實施例的可選方案中，筒體1上設(shè)有吊耳。筒體1上的吊耳用于整臺設(shè)備的起吊。

實施例二

本實用新型還提供了一種反應(yīng)裝置，包括的硫酰氟反應(yīng)器。

使用本實用新型提供的硫酰氟反應(yīng)器的反應(yīng)裝置在同等體積下反應(yīng)器內(nèi)部空間足夠裝下更多的催化劑9，反應(yīng)器升溫及散熱足夠均勻，方便裝卸催化劑9，安全隱患小。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。