一种甲烷氢氯化反应器的制作方法

1.本发明涉及甲烷氯化技术领域，尤其是涉及一种甲烷氢氯化反应器。


背景技术：

2.甲烷氯化物，是指甲烷分子中的氢原子被氯原子取代的产物，包括四种化合物：一氯甲烷(氯甲烷)、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷(四氯化碳)，工业上生产甲烷氯化物的生产方法可分未两类，一类是采用不同的原料专门生产四氯化碳或一氯甲烷，另一类是通过甲烷氯化生产四种氯甲烷。
3.工业上有使用甲烷与氯气发生取代反应制取氯甲烷的生产方法，但甲烷与氯的配比不能过小，因氯化是强放热反应，配比愈小，生成高氯化物愈多，放出的热量愈大。如不及时移走反应热，当温度高于500℃时，就会发生分解爆炸，对操作人员生命健康造成危害。
4.鉴于此，本发明提出一种甲烷氢氯化反应器，解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种甲烷氢氯化反应器，解决了：现有的生产氯甲烷的过程中，由于氯化的强放热反应，在生产过程中会释放大量的热量，如果不能够将热量转移或者不能够及时降低反应釜中的温度，会造成反应釜内部发生爆炸严重危害操作人员生命健康的技术问题；
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
7.一种甲烷氢氯化反应器，包括支撑脚，所述支撑脚的上端面固定安装有反应釜；
8.所述反应釜的上端面固定安装有电机；
9.所述反应釜的下端面固定安装有通气管，所述通气管与反应釜的内部连通；
10.所述反应釜的上端面左端固定安装有进料口一；
11.所述反应釜的内部设置有喷洒机构。
12.优选的，所述喷洒机构包括喷洒块、空腔、磁铁一、弹簧、气囊、喷头、进水管；
13.所述反应釜的内壁固定安装有喷洒块；
14.所述电机的输出轴套接固定有转轴，所述转轴与反应釜转动连接，所述转轴与喷洒块转动连接；
15.所述喷洒块内开设有两个空腔；
16.所述空腔的内部固定安装有气囊，所述气囊的上端固定安装有若干喷头，所述喷头贯穿喷洒块的上端面延伸至喷洒块的上端且喷头与气囊相连通；
17.所述空腔的底端位于气囊下方的位置固定安装有若干弹簧，所述弹簧的上端位于气囊的下方位置固定安装有磁铁一；
18.所述喷洒块为长方体结构设计。
19.优选的，所述反应釜的上端面右侧固定安装有进料口二，所述进料口一、进料口二与反应釜内部的连接处均固定安装有从外向内的单向阀一。
20.优选的，所述转轴的外表面固定连接有若干扇叶，所述扇叶的上端面位于喷洒块下方的位置嵌入式连接有磁铁二，所述磁铁一与磁铁二磁力互斥。
21.优选的，所述反应釜的外表面左右两侧均固定安装有水箱；
22.所述气囊靠近水箱的一端固定安装有进水管，所述进水管贯穿喷洒块和反应釜且进水管的一端与气囊连通、另一端与水箱相连通；
23.所述气囊与进水管的连接处固定安装有从外向内的单向阀三。
24.优选的，所述反应釜的内壁位于转轴下方的位置固定安装有纳米分子膜，所述纳米分子膜上的孔径大小为纳米。
25.优选的，所述反应釜的外表面右侧固定安装有收集箱；
26.所述反应釜的内壁位于纳米分子膜的上方位置开设有排料口，所述排料口与收集箱相连通。
27.优选的，所述排料口与收集箱的连接处固定安装有从内向外的单向阀二；
28.所述收集箱中填充有浸没过排料口高度的水。
29.优选的，所述收集箱的下方固定安装有分液阀门，所述分液阀门与收集箱的内部相连通。
30.优选的，所述反应釜的外表面右侧位于收集箱的上方位置固定安装有检测表，所述检测表的检测探头贯穿反应釜的内壁并延伸至反应釜的内部。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
32.1.通过在设备中添加进料口一、进料口二、通气管、喷洒机构等部件，利用甲烷的密度小，氯气的密度大的原理，将甲烷从下往上通入反应釜，氯气从上往下通入反应釜，配合扇叶搅拌使其反应充分，同时在反应釜中加入硝酸铵粉末，喷洒机构在运作的时候会喷出水，硝酸铵溶于水会吸收大量的热，可以降低反应釜中因发生氯化反应而产生的大量的热，防止反应釜内部温度过高造成内部发生爆炸，避免操作人员生命受到危害；
33.2.通过在设备中添加纳米分子膜、收集箱、分液阀门等部件，当甲烷与氯气发生反应后，生成的氯甲烷(液体)会沿着纳米分子膜的斜面流入装有水的收集箱中，收集箱中的水可以吸收反应生成的氯化氢，且由于氯甲烷与水互不相溶，氯甲烷密度大于水的密度，氯甲烷与水发生分层，这时打开分液阀门将收集箱底部的氯甲烷分液取出收集即可进行后续工序，相较于传统工艺收集更方便，快捷。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明的整体视图；
36.图2为本发明的剖面视图；
37.图3为本发明的图2中a处的局部放大图；
38.图4为本发明的图2中b处的局部放大图。
39.附图标记说明：
40.1、反应釜；2、进料口一；3、进料口二；4、喷洒机构；5、电机；6、通气管；7、纳米分子膜；8、收集箱；9、分液阀；11、支撑脚；12、单向阀一；13、检测表；14、排料口；41、水箱；42、喷洒块；43、空腔；44、磁铁一；45、弹簧；46、气囊；47、喷头；48、进水管；51、转轴；52、扇叶；81、单向阀二；481、单向阀三；521、磁铁二。
具体实施方式
41.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。
42.本发明实施例通过提供一种甲烷氢氯化反应器，解决了现有技术中生产氯甲烷的过程中，由于氯化的强放热反应，在生产过程中会释放大量的热量，如果不能够将热量转移或者不能够及时降低反应釜中的温度，会造成反应釜内部发生爆炸严重危害操作人员生命健康的技术问题；
43.本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：利用甲烷的密度小，氯气的密度大的原理，将甲烷从下往上通入反应釜，氯气从上往下通入反应釜，配合扇叶搅拌使其反应充分，同时在反应釜中加入硝酸铵粉末，喷洒机构在运作的时候会喷出水，硝酸铵溶于水会吸收大量的热，可以降低反应釜中因发生氯化反应而产生的大量的热，防止反应釜内部温度过高造成内部发生爆炸，避免操作人员生命受到危害；
44.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
45.请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：
46.一种甲烷氢氯化反应器，包括支撑脚11，所述支撑脚11的上端面固定安装有反应釜1；
47.所述反应釜1的上端面固定安装有电机5；
48.所述反应釜1的下端面固定安装有通气管6，所述通气管6与反应釜1的内部连通；
49.所述反应釜1的上端面左端固定安装有进料口一2；
50.所述反应釜1的内部设置有喷洒机构4。
51.工作时，反应釜1的外表面固定安装有透明的玻璃，反应釜放置于光照条件下，光可以透过玻璃照射反应釜1的内部，从通气管6中向反应釜1的内部通入甲烷气体，从进料口一2中向反应釜1的内部通入氯气，由于甲烷气体密度比空气小，氯气密度比空气大，所以甲烷气体会向上运动，氯气会向下运动，二者接触发生反应生成氯甲烷(全文中氯甲烷是指一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷的统称而非一氯甲烷的别称)与氯化氢，此氯化反应是强放热反应，反应釜1内设置的喷洒机构4可以在运作的时候会喷出水，与硝酸铵配合，硝酸铵溶于水会吸收大量的热，可以降低反应釜1中因发生氯化反应而产生的大量的热，防止反应釜1内部温度过高造成内部发生爆炸，避免操作人员生命受到危害。
52.作为本发明的一种实施例，如图2和图3所示，所述喷洒机构4包括喷洒块42、空腔43、磁铁一44、弹簧45、气囊46、喷头47、进水管48；所述反应釜1的内壁固定安装有喷洒块42；所述电机5的输出轴套接固定有转轴51，所述转轴51与反应釜1转动连接，所述转轴51与
喷洒块42转动连接；所述喷洒块42内开设有两个空腔43；所述空腔43的内部固定安装有气囊46，所述气囊46的上端固定安装有若干喷头47，所述喷头47贯穿喷洒块42的上端面延伸至喷洒块42的上端且喷头47与气囊46相连通；所述空腔43的底端位于气囊46下方的位置固定安装有若干弹簧45，所述弹簧45的上端位于气囊46的下方位置固定安装有磁铁一44；所述喷洒块42为长方体结构设计，所述反应釜1的上端面右侧固定安装有进料口二3，所述进料口一2、进料口二3与反应釜1内部的连接处均固定安装有从外向内的单向阀一12，所述转轴51的外表面固定连接有若干扇叶52，所述扇叶52的上端面位于喷洒块42下方的位置嵌入式连接有磁铁二521，所述磁铁一44与磁铁二521磁力互斥。
53.工作时，先从通气管6中向反应釜1的内部通入甲烷气体，后从进料口一2中向反应釜1的内部通入氯气，由于甲烷气体密度比空气小，氯气密度比空气大，所以甲烷气体会向上运动，氯气会向下运动，二者接触发生反应生成氯甲烷与氯化氢，由于此氯化反应是强放热反应，此时反应釜1中会堆积热量，此时启动电机5，同时从进料口二3中通入硝酸铵粉末，电机5还会带动转轴51以及扇叶52发生旋转，进行搅拌，使氯气与甲烷接触更均匀，辅助加快甲烷与氯气反应的作用，同时由于扇叶52的旋转，当喷洒块42下方的扇叶52旋转至磁铁一44的下方时，扇叶52上的磁铁二521会与喷洒块42内部的磁铁一44发生磁力互斥，磁铁一44受到排斥力拉动弹簧45向上运动，弹簧45伸长发生形变，磁铁一44挤压气囊46，由于气囊46中装有水，气囊46受到压力挤压，向上喷出水，水从喷头47处喷出，硝酸铵粉末与水接触会吸收大量的热，大大降低反应釜1中的温度，防止因反应釜1内的温度过高发生爆炸，同时进料口一2、进料口二3与反应釜1的连接处均固定安装有从外向内的单向阀一12，防止甲烷气体从进料口一2、进料口二3排出，造成甲烷原料的浪费与对其他原料的污染，需要注意的是氯气虽然可溶于水，但在扇叶52的搅拌作用下氯气下落速度较为缓慢，而水是液体，下落速度必定远大于氯气下落速度，所以氯气会先与甲烷反应，在生产时会从下方通入过量的甲烷，保证氯气完全反应(为防止部分氯气会溶于水生成次氯酸腐蚀反应釜1的内部，所以反应釜1的内部各个部件均涂抹有有环氧防腐蚀涂层防止腐蚀)。
54.作为本发明的一种实施例，如图2和图3所示，所述反应釜1的外表面左右两侧均固定安装有水箱41；所述气囊46靠近水箱41的一端固定安装有进水管48，所述进水管48贯穿喷洒块42和反应釜1且进水管48的一端与气囊46连通、另一端与水箱41相连通；所述气囊46与进水管48的连接处固定安装有从外向内的单向阀三481。
55.工作时，基于上述实施例，转轴51继续带动扇叶52旋转，当喷洒块42下方的扇叶52旋转离开喷洒块42的正下方时，磁铁一44与磁铁二521不再发生磁力互斥，弹簧45恢复形变带动磁铁一44复位，不再对气囊46发生挤压，气囊46复位产生的负压使得水箱41中的通过进水管48流进气囊46中，完成对气囊46中水的补充，由于进水管48与气囊46连接处固定安装有从外向内的单向阀三481，所以不必担心气囊46再受到挤压时水从进水管48处流出。
56.作为本发明的一种实施例，如图2和图4所示，所述反应釜1的内壁位于转轴51下方的位置固定安装有纳米分子膜7，所述纳米分子膜7上的孔径大小为70纳米，所述反应釜1的外表面右侧固定安装有收集箱8，所述反应釜1的内壁位于纳米分子膜7的上方位置开设有排料口14，所述排料口14与收集箱8相连通，所述排料口14与收集箱8的连接处固定安装有从内向外的单向阀二81；所述收集箱8中填充有浸没过排料口14高度的水，所述收集箱8的下方固定安装有分液阀门9，所述分液阀门9与收集箱8的内部相连通。
57.工作时，基于上述实施例，当反应釜1的上半部分的甲烷与氯气发生反应生成的氯甲烷与氯化氢下落，由于纳米分子膜7的孔径大小为70纳米，气体可以通过，液体无法通过，所以氯甲烷与氯化氢会沿着纳米分子膜7的斜面从排料口14进入至收集箱8中，由于收集箱8中装有浸没过排料口14高度的水，氯化氢溶于水被水吸收(部分硝酸铵粉末遇到喷洒的水变成硝酸铵溶液也会溶于水)，由于氯甲烷与水互不相容且密度远大于水(虽然一氯甲烷的密度小于水，但一氯甲烷易溶于氯仿，即三氯甲烷，所以氯甲烷混合物的总体密度必定大于水的密度)，所以在收集箱8中会发生分液的现象，等反应完成后打开收集箱8下端的分液阀门9，取出收集分液后的氯甲烷即可，单向阀二81的作用是防止收集箱8中的水流入反应釜1中。
58.作为本发明的一种实施例，如图2所示，所述反应釜1的外表面右侧位于收集箱8的上方位置固定安装有检测表13，所述检测表13的检测探头贯穿反应釜1的内壁并延伸至反应釜1的内部。
59.工作时，基于上述实施例，检测表13的检测探头可以检测反应釜1中的气压以及温度变化，确保反应釜1中的工作安全顺利进行，如果检测到数值不在安全范围内可以立即停止工作继续，防止事故发生。
60.工作原理：工作时，反应釜1的外表面固定安装有透明的玻璃，反应釜放置于光照条件下，光可以透过玻璃照射反应釜1的内部，先从通气管6中向反应釜1的内部通入甲烷气体，后从进料口一2中向反应釜1的内部通入氯气，由于甲烷气体密度比空气小，氯气密度比空气大，所以甲烷气体会向上运动，氯气会向下运动，二者接触发生反应生成氯甲烷与氯化氢，由于此氯化反应是强放热反应，此时反应釜1中会堆积热量，此时启动电机5，同时从进料口二3中通入硝酸铵粉末，电机5还会带动转轴51以及扇叶52发生旋转，进行搅拌，使氯气与甲烷接触更均匀，辅助加快甲烷与氯气反应的作用，同时由于扇叶52的旋转，当喷洒块42下方的扇叶52旋转至磁铁一44的下方时，扇叶52上的磁铁二521会与喷洒块42内部的磁铁一44发生磁力互斥，磁铁一44受到排斥力拉动弹簧45向上运动，弹簧45伸长发生形变，磁铁一44挤压气囊46，由于气囊46中装有水，气囊46受到压力挤压，向上喷出水，水从喷头47处喷出，硝酸铵粉末与水接触会吸收大量的热，大大降低反应釜1中的温度，防止因反应釜1内的温度过高发生爆炸，同时进料口一2、进料口二3与反应釜1的连接处均固定安装有从外向内的单向阀一12，防止甲烷气体从进料口一2、进料口二3排出，造成甲烷原料的浪费与对其他原料的污染，转轴51继续带动扇叶52旋转，当喷洒块42下方的扇叶52旋转离开喷洒块42的正下方时，磁铁一44与磁铁二521不再发生磁力互斥，弹簧45恢复形变带动磁铁一44复位，不再对气囊46发生挤压，气囊46复位产生的负压使得水箱41中的通过进水管48流进气囊46中，完成对气囊46中水的补充，由于进水管48与气囊46连接处固定安装有从外向内的单向阀三481，所以不必担心气囊46再受到挤压时水从进水管48处流出，当反应釜1的上半部分的甲烷与氯气发生反应生成的氯甲烷与氯化氢下落，由于纳米分子膜7的孔径大小为70纳米，气体可以通过，液体无法通过，所以氯甲烷与氯化氢会沿着纳米分子膜7的斜面从排料口14进入至收集箱8中，由于收集箱8中装有浸没过排料口14高度的水，氯化氢溶于水被水吸收(部分硝酸铵粉末遇到喷洒的水变成硝酸铵溶液也会溶于水)，由于氯甲烷与水互不相容且密度远大于水，所以在收集箱8中会发生分液的现象，等反应完成后打开收集箱8下端的分液阀门9，取出收集分液后的氯甲烷即可。
61.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。