一種半實物仿真的氯化反應(yīng)釜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及化工實訓教學領(lǐng)域，具體講設(shè)及一種半實物仿真的氯化反應(yīng)蓋。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高?；嵱柦虒W領(lǐng)域，由于化工生產(chǎn)行業(yè)本身的特殊性，操作狀態(tài)常常是高 溫高壓、物料體系有毒有害，存在著安全隱患。若完全將實訓裝置做成冷模，給學生的真實 感不強，影響學生對工程知識的掌握，特別是對反應(yīng)熱效應(yīng)缺乏較為直觀的認知途徑。例如 氯乙酸作為一種重要的化工原料，用途廣泛，氯乙酸實訓教學也變得十分重要。工業(yè)上常見 的生產(chǎn)氯乙酸工藝是氯氣和乙酸催化反應(yīng)生成氯乙酸。但由于原料氯氣有毒性，乙酸有較 強的腐蝕性與刺激性，因此在實訓教學過程中如果采用真實物料進行實驗危險性較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的正是針對上述現(xiàn)有存在的不足之處而提供一種半實物仿真的 氯化反應(yīng)蓋，通入空氣、水作為模擬仿真反應(yīng)原料，根據(jù)加料配比計算出反應(yīng)熱，在氯化反 應(yīng)蓋內(nèi)置入可W程序控溫的電加熱器，真實再現(xiàn)反應(yīng)熱效應(yīng)，讓學生在綠色安全的環(huán)境下 學習工業(yè)氯乙酸生產(chǎn)過程的反應(yīng)熱效應(yīng)，更直觀地認識實際化工反應(yīng)過程。
[0004] 本實用新型的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(xiàn)：
[0005] 本實用新型的半實物仿真的氯化反應(yīng)蓋，其特征在于：它包括由蓋體、蓋蓋構(gòu)成的 氯化反應(yīng)蓋，與所述氯化反應(yīng)蓋共軸線方式設(shè)置、且一端向上延伸至蓋蓋外部的攬拌軸，安 裝在所述攬拌軸頂端的攬拌電機，安裝在所述攬拌軸底端的攬拌獎，設(shè)置在蓋體內(nèi)腔底部 的電加熱器，設(shè)置在蓋體外部的熱效應(yīng)程序控制器，所述電加熱器通過電連接方式分別與 熱效應(yīng)程序控制器和外部電源相連接；在所述蓋體的外部套裝有蓋夾套，所述蓋夾套與蓋 體之間形成冷卻腔，在蓋夾套的底部連接有冷卻水入口管，在蓋夾套的頂部連接有冷卻水 出口管；在所述蓋蓋的頂部開設(shè)有分別用于連接進液管、出氣管和溫度傳感器的功能口，在 所述蓋體的底部開設(shè)有分別用于連接進氣管和出料管的功能口。
[0006] 本實用新型中所述熱效應(yīng)程序控制器的型號為KC01，WSTC51系列單片機為核 屯、。
[0007] 本實用新型中所述溫度傳感器用于實時檢測仿真反應(yīng)過程中的物料溫度；所述熱 效應(yīng)程序控制器用于控制電加熱器的發(fā)熱。
[0008] 本實用新型的原理如下：
[0009] 本實用新型通過熱效應(yīng)程序控制器對電加熱器進行程序控溫，W水模擬乙酸，空 氣模擬氯氣，真實再現(xiàn)了氯氣和乙酸催化反應(yīng)生成氯乙酸的反應(yīng)熱效應(yīng)。更具體講，本實用 新型經(jīng)進液管通入一定體積的水來模擬乙酸，經(jīng)進氣管鼓入一定流量的空氣來模擬氯氣； 由熱效應(yīng)程序控制器控制電加熱器發(fā)熱，并啟動攬拌電機帶動攬拌獎均勻攬拌物料；隨著 反應(yīng)熱的不斷釋放，還需要經(jīng)冷卻水入口管給蓋夾套的冷卻腔中通入冷卻水進行降溫，使 氯化反應(yīng)蓋內(nèi)的物料維持最適合的催化反應(yīng)溫度范圍；再由溫度傳感器實時檢測仿真反應(yīng) 過程的物料溫度。
[0010] 其中，熱效應(yīng)程序控制器接收模擬的氯氣質(zhì)量流量信號或上位機設(shè)定的流量信 號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后存入單片機。W反應(yīng)方程式泌餅站r+巧3--打說站f+.島巧計 算的理論反應(yīng)熱為目標，經(jīng)邏輯運算輸出PWM控制信息，驅(qū)動功率調(diào)節(jié)器控制電加熱器產(chǎn) 生對應(yīng)的熱功率。從而真實再現(xiàn)反應(yīng)過程的熱效應(yīng)。由于仿真過程是W水代替乙酸進行模 擬，兩種物質(zhì)比熱不同，而溫度傳感器檢測的是水中的溫度，所W通過反應(yīng)方程式計算的理 論反應(yīng)熱需要經(jīng)過修正，使得水的表觀溫度與實際物系的溫度一致，修正后的熱效應(yīng)參數(shù) 經(jīng)計算后，適量調(diào)整PWM的輸出。乙酸總量參數(shù)是仿真反應(yīng)的結(jié)束條件，在工作過程中，根 據(jù)氯氣質(zhì)量的累計數(shù)據(jù)實時計算乙酸的消耗，當乙酸消耗完時反應(yīng)過程結(jié)束，單片機停止 PWM信號輸出，則仿真過程也隨之終止。
[0011] 本實用新型的有益效果如下：
[0012] 由于本實用新型通過熱效應(yīng)程序控制器對電加熱器進行程序控溫，W水模擬乙 酸，空氣模擬氯氣，真實再現(xiàn)了氯氣和乙酸催化反應(yīng)生成氯乙酸的反應(yīng)熱效應(yīng)，所W便于學 生在綠色安全的環(huán)境下學習工業(yè)氯乙酸生產(chǎn)過程的反應(yīng)熱效應(yīng)，更直觀地認識實際化工反 應(yīng)過程。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2是熱效應(yīng)程序控制器的工作原理圖。
[0015] 圖中序號：1、攬拌獎，2、蓋夾套，3、進液管，4、攬拌電機，5、溫度傳感器，6、出氣 管，7、氯化反應(yīng)蓋，7-1、蓋體，7-2、蓋蓋，8、冷卻水出日管，9、電加熱器，10、出料管，11、冷卻 水入口管，12、熱效應(yīng)程序控制器，13、進氣管，14、攬拌軸。
【具體實施方式】
[0016] 本實用新型W下將結(jié)合實施例（附圖）作進一步描述：
[0017] 如圖1所示，本實用新型的半實物仿真的氯化反應(yīng)蓋，其特征在于：它包括由蓋體 (7-1)、蓋蓋（7-2)構(gòu)成的氯化反應(yīng)蓋（7)，與所述氯化反應(yīng)蓋（7)共軸線方式設(shè)置、且一端 向上延伸至蓋蓋（7-2)外部的攬拌軸（14)，安裝在所述攬拌軸（14)頂端的攬拌電機（4)，安 裝在所述攬拌軸（14)底端的攬拌獎（1)，設(shè)置在蓋體（7-1)內(nèi)腔底部的電加熱器（9)，設(shè)置 在蓋體（7-1)外部的熱效應(yīng)程序控制器（12)，所述電加熱器（9)通過電連接方式分別與熱 效應(yīng)程序控制器（12)和外部電源相連接；在所述蓋體（7-1)的外部套裝有蓋夾套（2)，所述 蓋夾套（2)與蓋體（7-1)之間形成冷卻腔，在蓋夾套（2)的底部連接有冷卻水入口管（11)， 在蓋夾套（2)的頂部連接有冷卻水出口管（8);在所述蓋蓋（7-2)的頂部開設(shè)有分別用于連 接進液管（3)、出氣管（6)和溫度傳感器（5)的功能口，在所述蓋體（7-1)的底部開設(shè)有分別 用于連接進氣管（13)和出料管（10)的功能口。
[0018] 本實用新型中所述熱效應(yīng)程序控制器（12)的型號為KC01，WSTC51系列單片機為 核屯、。
[0019]本實用新型中所述溫度傳感器（5)用于實時檢測仿真反應(yīng)過程中的物料溫度；所 述熱效應(yīng)程序控制器（12)用于控制電加熱器（9)的發(fā)熱。
[0020] 本實用新型的具體使用情況如下：
[0021] 本實用新型通過熱效應(yīng)程序控制器（12)對電加熱器（9)進行程序控溫，W水模擬 乙酸，空氣模擬氯氣，真實再現(xiàn)了氯氣和乙酸催化反應(yīng)生成氯乙酸的反應(yīng)熱效應(yīng)。更具體 講，本實用新型經(jīng)進液管（3)通入一定體積的水來模擬乙酸，經(jīng)進氣管（13)鼓入一定流量 的空氣來模擬氯氣；由熱效應(yīng)程序控制器（12)控制電加熱器（9)發(fā)熱，并啟動攬拌電機（4) 帶動攬拌獎（1)均勻攬拌物料；隨著反應(yīng)熱的不斷釋放，還需要經(jīng)冷卻水入口管（11)給蓋 夾套（2)的冷卻腔中通入冷卻水進行降溫，使氯化反應(yīng)蓋內(nèi)的物料維持最適合的催化反應(yīng) 溫度范圍；再由溫度傳感器（5)實時檢測仿真反應(yīng)過程的物料溫度。
[0022] 如圖2所示，熱效應(yīng)程序控制器（12)接收模擬的氯氣質(zhì)量流量信號或上位機設(shè) 定的流量信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后存入單片機。W反應(yīng)方程式 CHi€OOH\Cl2--狂-f好a計算的理論反應(yīng)熱為目標，經(jīng)邏輯運算輸出PWM控制信息，驅(qū)動功率調(diào)節(jié)器控制電加熱器（9)產(chǎn)生對應(yīng)的熱功率。從而真實再現(xiàn)反應(yīng)過程的 熱效應(yīng)。由于仿真過程是W水代替乙酸進行模擬，兩種物質(zhì)比熱不同，而溫度傳感器（5)檢 測的是水中的溫度，所W通過反應(yīng)方程式計算的理論反應(yīng)熱需要經(jīng)過修正，使得水的表觀 溫度與實際物系的溫度一致，修正后的熱效應(yīng)參數(shù)經(jīng)計算后，適量調(diào)整PWM的輸出。乙酸總 量參數(shù)是仿真反應(yīng)的結(jié)束條件，在工作過程中，根據(jù)氯氣質(zhì)量的累計數(shù)據(jù)實時計算乙酸的 消耗，當乙酸消耗完時反應(yīng)過程結(jié)束，單片機停止PWM信號輸出，則仿真過程也隨之終止。
[0023] 本實用新型的有益效果如下：
[0024] 由于本實用新型通過熱效應(yīng)程序控制器對電加熱器進行程序控溫，W水模擬乙 酸，空氣模擬氯氣，真實再現(xiàn)了氯氣和乙酸催化反應(yīng)生成氯乙酸的反應(yīng)熱效應(yīng)，所W便于學 生在綠色安全的環(huán)境下更直觀地認識實際化工反應(yīng)過程。
【主權(quán)項】
1. 一種半實物仿真的氯化反應(yīng)釜，其特征在于：它包括由釜體（7-1)、釜蓋（7-2)構(gòu)成 的氯化反應(yīng)釜（7)，與所述氯化反應(yīng)釜（7)共軸線方式設(shè)置、且一端向上延伸至釜蓋（7-2) 外部的攪拌軸（14)，安裝在所述攪拌軸（14)頂端的攪拌電機（4)，安裝在所述攪拌軸（14) 底端的攪拌槳（1)，設(shè)置在釜體（7-1)內(nèi)腔底部的電加熱器（9)，設(shè)置在釜體（7-1)外部的熱 效應(yīng)程序控制器（12)，所述電加熱器（9)通過電連接方式分別與熱效應(yīng)程序控制器（12)和 外部電源相連接；在所述釜體（7-1)的外部套裝有釜夾套（2)，所述釜夾套（2)與釜體（7-1) 之間形成冷卻腔，在釜夾套（2)的底部連接有冷卻水入口管（11)，在釜夾套（2)的頂部連接 有冷卻水出口管（8 );在所述釜蓋（7-2 )的頂部開設(shè)有分別用于連接進液管（3 )、出氣管（6 ) 和溫度傳感器（5 )的功能口，在所述釜體（7-1)的底部開設(shè)有分別用于連接進氣管（13 )和 出料管（10)的功能口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半實物仿真的氯化反應(yīng)釜，其特征在于：所述熱效應(yīng)程序控 制器（12)的型號為KC01，以STC51系列單片機為核心。
【專利摘要】本實用新型公開一種半實物仿真的氯化反應(yīng)釜。它包括由釜體、釜蓋構(gòu)成的氯化反應(yīng)釜，與氯化反應(yīng)釜共軸線方式設(shè)置、且一端向上延伸至釜蓋外部的攪拌軸，安裝在攪拌軸頂端的攪拌電機，安裝在攪拌軸底端的攪拌槳，設(shè)置在釜體內(nèi)腔底部的電加熱器，設(shè)置在釜體外部的熱效應(yīng)程序控制器，電加熱器通過電連接方式分別與熱效應(yīng)程序控制器和外部電源相連接；在釜體的外部套裝有釜夾套，在釜夾套的底部連接有冷卻水入口管，在釜夾套的頂部連接有冷卻水出口管；在釜蓋的頂部開設(shè)有分別用于連接進液管、出氣管和溫度傳感器的功能口，在釜體的底部開設(shè)有連接進氣管和出料管的功能口。本實用新型便于學生在綠色安全的環(huán)境下更直觀地認識實際化工反應(yīng)過程。
【IPC分類】C07C51/363, C07C53/16, B01J19/18
【公開號】CN204891874
【申請?zhí)枴緾N201520606483
【發(fā)明人】王金葉, 李應(yīng)選, 張子謙, 高領(lǐng), 張秀濤, 陳媛媛
【申請人】河南萊帕克化工設(shè)備制造有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月13日