具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种超重力强化连续反应装置100。

参照图1和图2，本发明提出的超重力强化连续反应装置100，包括：多个串联设置的反应管10和振动机构20，所述反应管10包括管体11和分散结构19，所述管体11内部设有用以容纳反应物的容纳腔13，所述分散结构19固定于所述容纳腔13内，并沿所述反应管10的轴向延伸设置；振动机构20与所述反应管10连接，用以驱动所述反应管10振动，以使容置于所述容纳腔13内的反应物产生沿所述反应管10的轴向方向的振动加速度。

反应管10包括管体11和设于管体11内的分散结构19。其中，在容积相等的情况下，可以将管体11的长度增加，直径减小，形成长径比较大管体11，延长使得反应物在容纳腔13内的停留时间，进而提升反应物的反应时间。通常情况下，反应物中的浆体比重大，在重力作用下会在反应管10内的下部，气体则会在反应管10内的上部，如果浆体中的固体颗粒与液体比重差异大，固体颗粒会沉降到液体底部，从而形成多层分布，混合效果差。为实现气液固有效混合，上述实施例通过设计振动机构20驱动的反应管10振动，带动反应物沿反应管10的轴向往复运动，同时，分散结构19还可以对反应物进行分散，使得反应物能更好地混合，从而强化三相传质传热。

可以理解地，反应管10还包括管体11和设于管体11两端的法兰盖(未标示)，管体11和两端的法兰盖围合形成容纳腔13。反应管10与振动机构20连接时，可以通过设于管体11端部的法兰盖与振动台21可拆卸地连接。

进一步，参照图1至图3，在本发明的一实施例中，管体11还设有进料口15和出料口17，并且管体11的进料口15和出料口17沿管体11的长度方向延伸设置。

进料口15供反应物进入容纳腔13，出料口17供反应物离开容纳腔13。通过设置进料口15和出料口17，便于管体11与物料存储装置(未图示)或者产物出料装置(未图示)连接。其中，进料口15可以是设置一个，也可以是设置为多个，当进料口15设置一个时，不同的物料均通过这一个进料口15进入容纳腔13内，例如，固体物料和液体物料混合形成悬浮液从同一个进料口15进入管体11；当进料口15设置多个时，不同的物料可以从不同的进料口15进入管体11。

进一步，通过将进料口15和出料口17分别设于管体11长度方向上的两端，从而使得进料和出料过程不容易混淆，且物料自进料口15进入管体11后需要经过较长的往复距离才能从出料口17离开管体11，从而使物料进入容纳腔13后能在容纳腔13中停留的时间更长，可以使反应物有更充分的时间进行反应，可以进一步提升反应物的混合效果。

在一实施例中，当反应管10呈竖直放置时，可以将进料口15设于管体11的顶部，出料口17设于管体11的底部。如此，可以使得出料口17使得固体或者浆体物料能够更顺利地从出料口17出来，从而使得固体或者浆体加料更均匀，也使得反应装置后续的清理工作更方便。当然，也可以将进料口15设于管体11的底部，出料口17设于管体11的顶部，这样同样能获得得物料容纳腔13内的物料混合均匀的效果。

其中，进料口15和出料口17还分别设置有电磁开关(图中未标示)，以便于控制向容纳腔13内添加物料，或者将上一容纳腔13内反应物流动至下一容纳腔13中。

反应管10的数量可以是两个、三个、四个、五个、十个、十二个等，反应管10的数量可以根据反应物所要的反应时间上或者是生产量进行合理地设置。多个反应管10串联指的是每一反应管10内的容纳腔13呈连通状态，即，反应物可以在相邻的反应管10内的容纳腔13中流动。多个反应管10之间可以使用连接管实现串联连接。每个反应管10内的分散结构19可以是相同的，也可以是不同的，可以根据具体的反应要求进行合理地设置。分散结构19用于对反应腔内的反应物进行分散，从而更好地实现反应物的混合，提升了容纳腔13反应物的传质效果，进而提升了反应的效率。

在一实施例中，反应管10包括依次设置的第一反应管10a、第二反应管10b以及第三反应管10c，第一反应管10a的出料口17与第二反应管10b的进料口15通过连接管(图中未标示)连通，第二反应管10b的出料口17与第三反应管10c的进料口15通过连接管连通。通过串联设置的多个反应管10，可以延长反应在容纳腔13内停留的时间，并且，还可以在第一反应管10a的出料口17与第二反应管10b的进料口15之间设置气液分离平衡装置(未在图中示出)，利用气液分离平衡装置的背压阀调节气压，使液体物料从第一反应管10a进入到第二反应管10b时，部分气体可以排走，维持气压平衡，使反应物料顺利进入第二反应管10b内进行继续反应或者下一步反应。

进一步，分散结构19用以对反应物进行分散，从而实现容纳腔13内的气液固物质的有效混合。具体地，分散结构19存在多种可能，例如，分散结构19可以是包括多个设于容纳腔13内的分隔板191，其中，分隔板191具有长度方向和宽度方向，分隔板191的长度方向沿管体11的轴向方向延伸设置，分隔板191的宽度方向沿管体11的径向方向延伸设置，多个分隔板191沿管体11的径向间隔分布，分隔板191的数量可以是三块、四块、五块、六块、十块、十二块等，多个分隔板191宽度方向的一侧边还可以连接为一体的结构，以提升分隔板191与管体11固定的方便性。分隔板191的表面均设有过孔，以便于反应物穿过该过孔与其他区域内的反应物进行混合，进而提升混合的效率。可以理解地，分隔板191可以是平板，或者是波纹板，也可以是波纹板和平板同时存在等。

在一实施例中，除了设置沿管体11的轴向方向延伸的多个分隔板191之外，还可以在反应管10轴向方向的两端分别设置一多孔板193，该多孔板193沿反应管10径向布置，多孔板193可以对轴向远动的液体进行剪切，从而更好地实现反应物的混合，提升传质效果，从而提升生产效率。多孔板193上设置有多个过口(图中未标示)，过口可以是圆孔、椭圆孔、方形孔、三角孔或者不规则形状的开口等。多孔板193可以与分隔板191长度方向的两端固定，还可以对分隔板191进行轴向上的限位。分隔板191和多孔板193还可以是一体结构，也可以是可分离的结构。分隔板191、多孔板193可以通过粘合的方式实现与管体11固定。

在一实施例中，分散结构19还可以是设于容纳腔13内的反应填料(未在图中示出)，反应填料可以规整的反应填料，也可以是不规整的反应填料。其中，在容纳腔13内呈均匀几何图形排布、整齐堆砌、并由许多具有相同几何形状的填料单元构成的反应填料为规整的反应填料。规整的反应填料具有效率高、降压低、处理量大、气液布均匀、持液量小、放大效应不明显、操作弹性大等一系列优点。并且，在相同的操作条件下，反应填料的表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。具体地，反应填料可以丝网填料、波纹填料、蜂窝填料、格栅组合填料中的任意一种。

在一实施例中，分散结构19还可以是静态混合器(未在图中示出)，静态混合器固定于容纳腔13内，静态混合器本身没有运动部件，只依靠静态混合器内部的特殊结构和流体运动，使互不相溶的流体各自分散、彼此混合，达到良好混合效果。可以采用多种不同类型的静态混合器，例如：SL型静态混合器、SV型静态混合器、SV型静态混合器或者是四氟乙烯(PTFE)静态混合器等。

可以理解地，上述实施例中所列举的多种类型的分散结构19可以单独使用，也可以混合使用。

本发明的一实施例中，通过在容纳腔13内设置分散结构19，分散结构19可替釜式反应器中的旋转轴。即，本实施例中反应管容纳腔内不存在如旋转填料床中的旋转轴，由于没有旋转轴，也不存在需要对旋转轴进行轴密封问题，能很好地简化反应装置的结构，使得反应装置的结构简单、成本低，并且，该反应管10所适用的温度和压力范围更广，提升了反应装置的应用范围。

振动机构20可以是与其中的一个反应管10连接，也可以是同时与多个反应管10连接。只要能驱动反应腔内反应物产生沿轴向方向的加速度，达到相应的反应效果即可。振动机构20与反应管10的连接，可以是反应管10一端连接，也可以是与反应管10的两端同时连接。

具体地，在一实施例中，振动机构20与反应管10的一端连接时，振动机构20位于反应管10轴向方向的一端，此时，振动机构20的振动方向为竖直振动。

在另一实施例中，振动机构20与反应管10的两端连接时，振动机构20位于反应管10的径向方向一侧，此时，振动机构20的振动方向为水平振动。

本发明技术方案中的反应装置包括多个串联设置的反应管10和振动机构20。其中，反应管10的内部设有容纳腔13，容纳腔13用于容纳反应物。多个反应管10呈串联结构，即多个容纳腔13呈串联结构，如此，可以增加反应物在容纳腔13的停留时间，进而延长反应时间，减少返混，缩小平均停留时间分布，使得本申请中的反应装置能适用于多相慢反应，相对超重力旋转填料床而言，其适用范围更广。

振动机构20与反应管10连接，并驱动反应管10振动，以使容置于容纳腔13内的反应物产生沿反应管10的轴向方向的振动加速度，以使得容纳腔13内的反应物沿轴向方向加速运动，同时，设置在容纳腔13内的分散结构19可对沿轴向移动的反应物起到剪切分散的作用，使得流体被分散成液滴、液膜或者液流，极大地提升了气液接触面积，提升了传质效果，进而提升了反应效率。

参照图1和图2，在本发明的一实施例中，所述反应装置还包括机架30，所述机架30设有机台31，所述振动机构20包括激振器23和振动台21，所述激振器23设于所述机架30并位于所述机台31的下方，所述振动台21设于所述机台31的上方，并与所述激振器23连接，所述反应管10固定于所述振动台21表面。

在本发明一实施例的技术方案中，激振器23的主要功能是产生振动，其振动的频率和对应行程是产生重力加速度的重要参数，因此，激振器23的振动参数也是极为重要的，本发明一实施的技术方案中，激振器23的频率范围为10HZ至50HZ，(峰峰值)行程范围为5mm至100mm，这里的(峰峰值)行程是指激振器23在一个振动周期内，两个波峰之间的距离。振动器在正弦最大峰值加速度达150g(g为重力加速度，即约为9.8m/s)。例如，可以采用的丹麦B&K品牌的电磁激振器23，也可以采用其行程较大的电磁激振器23、电液激振器23，或者是电动式激振器23。具体地，振动加速度计算方式为：最大加速度＝0.002×f²(频率HZ)×D(行程mm p-p)。

机架30大致呈方形框架式的结构，包括架体(未标示)和设于架体上机台31，机架30为振动机构20、反应管10以及翻译控制系统提供了安装的载体。机架30的材质可以是金属材质，也可以是大理石等，这样确保机架30的强度和寿命。机架30还可以通过螺栓等连接件固定于地面，还可以在地面设置有对应的限位结构，以限制机架30在振动的过程中出现移动从而对反应装置造成影响等情况。

机台31设有让位口33，以便于激振器23穿过让位口33与设于机台31上方的振动台21连接，并驱动振动台21振动。振动台21可以同时固定多个反应管10，从而实现一激振器23同时驱动多个反应管10振动，从而降低成本，提升效率。

振动台21大致呈锥形台，其中，锥形横截面小的一端与激振器23连接，横截面积大的一端用于固定反应管10，如此，可以增加振动台21固定反应管10的数量，进而可以提升生产效率。

进一步，参照图2，在本发明的一实施例中，所述机架30还包括定位座(未图示)，所述定位座设于所述机台31的表面，所述反应管10可拆卸地固定于所述定位座。

在本发明一实施例的技术方案中，定位座的材质可以是金属材质，定位座的形状大致为方形结构，定位座可以通过螺钉等连接件可拆卸地固定在振动台21的表面。进一步，定位座上可以设置定位槽或定位块等定位结构，通过设置定位结构，提升反应管10与定位座之间的装配效率。

进一步，参照图1和图2，在本发明的一实施例中，至少一个所述反应管10与所述振动台21连接，所述反应管10与所述激振器23沿所述反应管10的轴向方向布置。

在本发明一实施例的技术方案中，反应管10固定于振动台21后，反应管10与振动器呈轴向方向布置，这样的结构可以减少反应管10与振动台21的接触面积，以节省空间，进而可以增加振动台21固定反应管10的数量，可以进一步延长反应管10内反应物的反应时间。

具体地，在一实施例中，多个反应管10可以沿反应管10的轴向依次连接设置，此时，只有最底部的反应管10与振动台21固定连接，即反应管10呈多层设置的结构。如此，容纳腔13内的反应物可以在重力的作用下自顶部向下依次流过，利于减小反应物的流动阻力。

在另一实施例中，多个所述反应管10间隔设置，这样，每一反应管10均可以与振动台21固定，即，多个反应管10呈单层设置。并且，多个反应管10的中轴线在同一平面上，使得多个反应管10的排列整齐，以使得结构合理，便于反应物在相邻的容纳腔13之间流动。

参照图3和图4，在本发明的一实施例中，所述反应装置还包括换热装置40，所述换热装置40套设于所述管体11的外表面，并与所述管体11的外表面围合形成换热腔41，所述换热腔41用于容置换热介质。

在一实施例中，通过设置换热装置40，换热装置40直接套设在管体11的外表面，能实现与管内的反应物进行均匀地换热，从而使得本实施例中的反应装置适用于慢反应中反应物平缓放热或吸热。换热装置40可以是换热管，也可以是换热夹，还可以是其他的结构。

通过设置换热装置40，换热装置40可以与管体11内的反应物进行热交换，实现反应物的加热。具体地，换热介质可以是换热流体，例如水、油等。在以实施例中，为了更好地提升换热效率，还可以使用连接管将多个换热腔41进行串联，使得多个换热腔41内的换热介质能够流动，从而提高换热效率。其中，换热装置40上还设有连通换热腔41的换热进口43和换热出口45，从而有利于补充或者更换换热介质，以保障良好的换热效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。