[实用新型]一种半实物仿真的氯化反应釜

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工实训教学领域，具体讲涉及一种半实物仿真的氯化反应釜。

背景技术

在高校化工实训教学领域，由于化工生产行业本身的特殊性，操作状态常常是高温高压、物料体系有毒有害，存在着安全隐患。若完全将实训装置做成冷模，给学生的真实感不强，影响学生对工程知识的掌握，特别是对反应热效应缺乏较为直观的认知途径。例如氯乙酸作为一种重要的化工原料，用途广泛，氯乙酸实训教学也变得十分重要。工业上常见的生产氯乙酸工艺是氯气和乙酸催化反应生成氯乙酸。但由于原料氯气有毒性，乙酸有较强的腐蚀性与刺激性，因此在实训教学过程中如果采用真实物料进行实验危险性较大。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有存在的不足之处而提供一种半实物仿真的氯化反应釜，通入空气、水作为模拟仿真反应原料，根据加料配比计算出反应热，在氯化反应釜内置入可以程序控温的电加热器，真实再现反应热效应，让学生在绿色安全的环境下学习工业氯乙酸生产过程的反应热效应，更直观地认识实际化工反应过程。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：

本实用新型的半实物仿真的氯化反应釜，其特征在于：它包括由釜体、釜盖构成的氯化反应釜，与所述氯化反应釜共轴线方式设置、且一端向上延伸至釜盖外部的搅拌轴，安装在所述搅拌轴顶端的搅拌电机，安装在所述搅拌轴底端的搅拌桨，设置在釜体内腔底部的电加热器，设置在釜体外部的热效应程序控制器，所述电加热器通过电连接方式分别与热效应程序控制器和外部电源相连接；在所述釜体的外部套装有釜夹套，所述釜夹套与釜体之间形成冷却腔，在釜夹套的底部连接有冷却水入口管，在釜夹套的顶部连接有冷却水出口管；在所述釜盖的顶部开设有分别用于连接进液管、出气管和温度传感器的功能口，在所述釜体的底部开设有分别用于连接进气管和出料管的功能口。

本实用新型中所述热效应程序控制器的型号为KC01，以STC51系列单片机为核心。

本实用新型中所述温度传感器用于实时检测仿真反应过程中的物料温度；所述热效应程序控制器用于控制电加热器的发热。

本实用新型的原理如下：

本实用新型通过热效应程序控制器对电加热器进行程序控温，以水模拟乙酸，空气模拟氯气，真实再现了氯气和乙酸催化反应生成氯乙酸的反应热效应。更具体讲，本实用新型经进液管通入一定体积的水来模拟乙酸，经进气管鼓入一定流量的空气来模拟氯气；由热效应程序控制器控制电加热器发热，并启动搅拌电机带动搅拌桨均匀搅拌物料；随着反应热的不断释放，还需要经冷却水入口管给釜夹套的冷却腔中通入冷却水进行降温，使氯化反应釜内的物料维持最适合的催化反应温度范围；再由温度传感器实时检测仿真反应过程的物料温度。

其中，热效应程序控制器接收模拟的氯气质量流量信号或上位机设定的流量信号，经A/D转换后存入单片机。以反应方程式计算的理论反应热为目标，经逻辑运算输出PWM控制信息，驱动功率调节器控制电加热器产生对应的热功率。从而真实再现反应过程的热效应。由于仿真过程是以水代替乙酸进行模拟，两种物质比热不同，而温度传感器检测的是水中的温度，所以通过反应方程式计算的理论反应热需要经过修正，使得水的表观温度与实际物系的温度一致，修正后的热效应参数经计算后，适量调整PWM的输出。乙酸总量参数是仿真反应的结束条件，在工作过程中，根据氯气质量的累计数据实时计算乙酸的消耗，当乙酸消耗完时反应过程结束，单片机停止PWM信号输出，则仿真过程也随之终止。

本实用新型的有益效果如下：

由于本实用新型通过热效应程序控制器对电加热器进行程序控温，以水模拟乙酸，空气模拟氯气，真实再现了氯气和乙酸催化反应生成氯乙酸的反应热效应，所以便于学生在绿色安全的环境下学习工业氯乙酸生产过程的反应热效应，更直观地认识实际化工反应过程。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图。

图2是热效应程序控制器的工作原理图。

图中序号：1、搅拌桨，2、釜夹套，3、进液管，4、搅拌电机，5、温度传感器，6、出气管,7、氯化反应釜，7-1、釜体，7-2、釜盖，8、冷却水出口管，9、电加热器，10、出料管，11、冷却水入口管，12、热效应程序控制器，13、进气管，14、搅拌轴。

具体实施方式

本实用新型以下将结合实施例（附图）作进一步描述：