[发明专利]在化学反应装置中热交换面积调节式反应热控制机构

说明书

本发明涉及在化学反应装置中通过自动调节热交换面积来控制反应热的机构，或者更详细地说，涉及化学反应装置中热交换面积调节式实用的反应热控制机构，该机构使用冷却套包围收纳液剂的反应容器，通过改变容器外表面和冷却套中的冷却介质液体的接触面积，能快速可靠地控制由反应容器中液剂的化学反应产生的反应热，而且不需要复杂的结构就能简单严格地控制冷却套中的冷却介质液体的液面，特别是它能用于安全地控制化学反应的突发温度变化。

众所周知，伴随聚合或缩合化学反应的实验中，由于化学反应速度主要取决于诸如温度、压力、浓度和其它的外部条件，因此根据化学反应的类型特征严格快速地调节这些不同的条件是必要的。特别是，就放热的化学反应而论，因它的反应速度在绝大多数情况下都随温度敏感地变化，因此在诸条件中如果没有将温度调节在一合适的范围内，它会引起危险的情况。并且在某种情况下，当温度升高时，化学反应速度增加得太快以致于爆炸可能会突然发生，所以在上面提到的这种化学反应中快速地控制温度是必要的。

过去，放热化学反应这种类型的温度控制装置，常用的是通过在反应容器的周围设置一具有冷却和加热双重手段的温度调节外套，以提高或降低流入外套的热传导媒介的温度来控制温度的化学反应装置。然而，这种装置必须通过单一的热传导媒介来进行反应容器的冷却和加热，由于需要转换控制从冷却到加热或从加热到冷却的温度控制方向，故响应速度差、不能快速控制温度。

因此，为改进上述所说的缺陷，提出了一种分别具有冷却和加热的化学反应装置。这种分离型装置是通过设在反应容器内的加热器加热并且在反应容器的周围设置冷却套，以及使用通过虹吸管和类似的管道连接于安装在容器周围的冷却套底部的液面调节器，控制升高和降低冷却液面，用改变冷却液与容器外表面的接触面积进行冷却来控制温度(这种装置如日本国特许厅发行、特开平5-104002号公报)。然而，除冷却手段之外，这种装置已经被发现不适合使用，因为它需要包含虹吸管等的液面调节器，在尺寸上有变大的趋势而需要一宽阔的空间。

本发明者提出另一种分离式化学反应装置(参照以本申请人的欧洲专利第415618号的说明书)，此装置用装在容器周围上部的冷却套冷却；在容器底部设置加热槽，使此加热槽沿上下方向移动，槽中的温水与反应容器下部的外表面之间的接触面积变化，进行加热以控制温度。然而，这种装置由于需要进行加热槽上下移动的机械动作，响应慢，不能准确地对应容器中温度的突然变化。

此外，上面提到的一些化学反应装置有下述缺点。在进行温度控制时，必须准确地设定如冷却水、温水这样的热交换介质等的温度、流速等外部条件，以致于象人工费之类费用变大，产品的费用可能大大的增加，这是由于上面提到的设定工作需要大量的时间和劳力。

因此，本发明旨在提供一种装置以解决上述缺点。本发明的目的是在化学反应装置中提供一热交换面积调节式反应热控制机构，对温度突变过程的化学反应，具有快速、准确的响应。

本发明的另一个目的是提供一种在实用化学反应装置中的热交换面积调节式反应热控制机构，它能利用冷却手段简单地控制装在冷却套中的冷却介质液体的升降，且有一不占很大空间的简单的结构。

本发明的又一目的是在化学反应装置中提供一热交换面积调节式反应控制机构，它能简单可靠地利用如加热量和冷却量相等的简单的温度控制方式，即使不对热传导媒介设定那些复杂、高精度的作业也可稳定、容易地来控制温度。

本发明的再一目的是在化学反应中提供一热交换面积节式反应控制机构，它在作业效率方面极优，这是由于它能准确地仅通过观察冷却套中冷却液位置，就可把握很难判断的化学反应是否已结束。