一种一体式石墨反应器的制作方法

本发明涉及一种反应器，尤其涉及一种一体式石墨反应器。

背景技术：

目前，公知的反应器有石墨反应器、搪瓷反应器等，这些反应器都是通过夹套内的介质传热给釜内，但由于石墨反应器筒体较厚，导致传热效果不理想。而无法高效地对反应器内进行热传导，就使得传热效果不能满足工艺要求。针对这种现状，厂房一般只能通过增设外置的循环反应换热系统进行换热，如图1所示，该系统需要一台反应器、一台换热器、循环管道、泵等组成，系统成本及占地空间都非常大。因此，为了降低生产成本和生产空间，亟需开发一种新型的石墨反应器。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种一体式石墨反应器。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种一体式石墨反应器，包括上封头、下封头，还包括石墨筒体、搅拌装置；石墨筒体为圆柱形，石墨筒体的外侧套置有同为圆柱形的金属夹套；石墨筒体的外壁与金属夹套的内壁之间具有间隔；

石墨筒体和金属夹套的上端设置有上封头、下端设置有下封头；下封头的下端设置有下盖板；搅拌装置设置于石墨筒体的内部中间；

石墨筒体的外壁圆周上从上向下开设有多个横向孔道及纵向孔道；横向孔道及纵向孔道交叉规则排列，使石墨筒体与金属夹套内的冷却水或者蒸汽能够在孔道内形成液膜，增加热传导面积并提高换热效率。

下盖板上开设有圆柱形凹陷，石墨筒体的底端嵌置于圆柱形凹陷内，且金属夹套的下端与下盖板的外侧边缘紧固相接。

金属夹套的上端通过连接件紧固设置于石墨筒体上；连接件与上封头的外侧边缘通过金属拉杆紧固相接。

横向孔道的深度小于石墨筒体的壁厚。

石墨筒体的外壁上盘旋开设有纤维增强沟槽，纤维增强沟槽内缠绕设置有纤维增强材料。或者，石墨筒体的外壁上直接缠绕有纤维增强材料；纤维增强材料缠绕于石墨筒体外侧的横向孔道之间。

纤维增强材料为碳纤维或者玻璃纤维。

纤维增强材料缠绕的方式为湿法缠绕或缠绕以后整体浸渍。

本发明增加了石墨筒体的强度，并且能够更加高效的对反应器内的物料进行热传导，将换热和反应在一台设备中实现，减少了外置的换热器及配套的泵和管道，有效降低了成本，减少了能耗，而且极大地节约了建筑空间。

附图说明

图1为常规换热系统的结构示意图。

图2为本发明的整体剖面结构示意图。

图3为实施例一中石墨筒体的剖面结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为石墨筒体上纵孔道及横孔道的排列方式图。

图中：1、常规反应器；2、换热器；3、循环管道；4、泵；5、上封头；6、石墨筒体；7、搅拌装置；8、金属夹套；9、下封头；10、下盖板；11、纵向孔道；12、横向孔道；13、纤维增强沟槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一、

图2所示的一种一体式石墨反应器，包括上封头5、下封头9，还包括石墨筒体6、搅拌装置7；石墨筒体6为圆柱形，石墨筒体6的外侧套置有同为圆柱形的金属夹套8；石墨筒体6的外壁与金属夹套8的内壁之间具有间隔；

石墨筒体6和金属夹套8的上端设置有上封头5、下端设置有下封头9；下封头9的下端设置有下盖板10；搅拌装置7设置于石墨筒体6的内部中间；

石墨筒体6的外壁圆周上从上向下开设有多个横向孔道12及纵向孔道11；横向孔道12及纵向孔道11交叉规则排列，使石墨筒体6与金属夹套8内的冷却水或者蒸汽能够在孔道内形成液膜，增加热传导面积并提高换热效率。

横向孔道12的深度小于石墨筒体6的壁厚。由于横向孔道12具有一定深度，该结构的热传导距离大大缩短，使得热传导效率大幅度提高，并且对整体结构强度的削弱也非常有限。当蒸汽或者冷却水通入石墨筒体与金属夹套的夹层时，可以在纵横孔道内自由流通，该设计缩短了金属夹层与石墨筒体之间的热传导距离，提高了换热效率。

下盖板10上开设有圆柱形凹陷，石墨筒体6的底端嵌置于圆柱形凹陷内，且金属夹套8的下端与下盖板10的外侧边缘紧固相接。

金属夹套8的上端通过连接件紧固设置于石墨筒体6上；连接件与上封头5的外侧边缘通过金属拉杆紧固相接。

石墨筒体6的外壁上盘旋开设有纤维增强沟槽13，纤维增强沟槽13内缠绕设置有纤维增强材料。形成的新型复合浸渍增强石墨，可以有效增强石墨筒体6的耐压强度。

纤维增强材料为碳纤维或者玻璃纤维等纤维材料。

纤维增强材料缠绕的方式为湿法缠绕或缠绕以后整体浸渍。

石墨筒体6的具体加工方式为：先加工拼接石墨筒体所需要的石墨砖，按照要求在石墨砖上加工横向孔道和纵向孔道(图5)，再将石墨砖拼接成圆筒形，加工至相应尺寸(图3)。加工后，在石墨筒体盘旋开设纤维增强沟槽，并缠绕碳纤维或者玻璃纤维等纤维材料，湿法缠绕或者缠绕后浸渍，成为新型复合浸渍增强石墨筒体。

实施例二、

本实施例与实施例一的不同之处在于：石墨筒体6的外壁上直接缠绕有纤维增强材料，无需开设纤维增强沟槽；纤维增强材料直接缠绕于石墨筒体外侧的横向孔道12之间。

本发明通过缩短金属夹层与石墨筒体之间的热传导距离，增加热传导面积，使孔道内形成液膜来提高换热效率，将反应器外置换热器的结构形式在一台设备中实现，具有结构简单、加工方便、使用效果好、结构耐腐蚀、使用寿命长等优点，能够填补搪瓷反应器对介质中含氟离子时无法使用的情况，有更高的耐压能力，且能够承受更强的热冲击。经验证，本发明可以使得传热效率在传统石墨反应器的基础上增加30％以上。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种一体式石墨反应器，包括石墨筒体、搅拌装置；石墨筒体为圆柱形，石墨筒体的外侧套置有金属夹套；石墨筒体和金属夹套的上端设置有上封头、下端设置有下封头；下封头的下端设置有下盖板；搅拌装置设置于石墨筒体的内部中间；石墨筒体的外壁圆周上从上向下开设有多个横向孔道及纵向孔道；在横向孔道之间缠绕纤维材料，浸渍或者湿法缠绕成复合浸渍增强石墨；横向孔道及纵向孔道交叉规则排列。本发明增加了石墨筒体的强度，并且能够更加高效的对反应器内的物料进行热传导，将换热和反应在一台设备中实现，减少了外置的换热器及配套的泵和管道，有效降低了成本，减少了能耗，而且极大地节约了建筑空间。

技术研发人员：冯圣君;蔡远航;章钱;施忠
受保护的技术使用者：南通三圣石墨设备科技股份有限公司
技术研发日：2018.04.26
技术公布日：2018.11.16