CN100541065C - 载热体加热冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种载热体加热冷却装置，该载热体加热冷却装置在循环路径内配置有循环泵、换热器、反应槽及加热器；上述循环泵用于送出载热体；上述换热器用于冷却载热体；上述反应槽由载热体对其进行温度控制；上述加热器用于加热载热体。在从上述加热器到上述循环泵的泵吸入侧路径中设有贮存路径，该贮存路径从该泵吸入侧路径朝上方分支并与贮存箱的液相部连接。

Description

载热体加热冷却装置
技术领域
本发明涉及一种载热体加热冷却装置，详细地说，涉及一种用于对在化学反应工序等中使用的低温反应槽进行温度控制的载热体加热冷却装置。
背景技术
有机合成、结晶等化学反应工序要求高精度的温度控制。因此，使用双重结构的容器，该双重结构的容器在反应槽的外侧设有可流通制冷剂的独立的套体。而且，例如，如日本特开平11-37623号公报所公开的那样，通过设置用于将已冷却至规定温度的制冷剂循环供给到反应槽的套体侧的制冷剂供给装置，从而间接地将反应槽内维持在规定的低温状态。
在这种制冷剂供给装置中，通常在制冷剂循环泵的制冷剂吸入侧串联地设有贮存箱，防止向制冷剂循环泵混入气泡，并且吸收伴随制冷剂的温度变化而产生的容积变化。在这种贮存箱中，设有压力控制阀、减压阀等压力控制单元；该压力控制单元在制冷剂的体积因制冷剂的温度下降而减小了时导入加压气体，在制冷剂的体积因制冷剂的温度上升而增大了时抽出加压气体，从而将制冷剂循环泵的吸入压力保持为恒定。
另一方面，在上述那种反应槽中，在清洗反应槽时，进行将高温的载热体循环导入到上述套体中而加热反应槽内的洗涤剂的操作，因此除了上述制冷剂供给装置，还需要设有供给载热体的单元。此时，如果是从套体内抽取制冷剂而供给载热体的方式，则含有配管等的装置结构变复杂，另外，因需要更换供给到套体的制冷剂和载热体，因而还存在工序变复杂这样的问题。
因此，也可考虑在制冷剂供给装置的系统中设置用于加热制冷剂的单元，将制冷剂加热至规定温度并使之循环到套体，由此来加热反应槽。但是，在如上述那样地在制冷剂吸入侧串联地设有贮存箱的情况下，不仅要加热循环系统的配管内的制冷剂、套体内的制冷剂，还必须加热贮存箱内的制冷剂，因此加热、冷却所需的能源费变得很大，特别是在大规模的系统中，由于使用大型的贮存箱，因此使响应性显著下降，也使能量损失增大。
而且，由于伴随制冷剂温度的上升而产生的体积增大、制冷剂的气化，贮存箱内的压力上升，因此在上述压力控制单元动作而放出贮存箱内的气体时，有时也会使昂贵的制冷剂蒸气放出到外部。
因此，本发明的目的在于，提供一种载热体加热冷却装置，该载热体加热冷却装置通过使成为加热及冷却对象的载热体(制冷剂)的量为最小限度，从而可削减能源费，可高效率地进行反应槽的加热及冷却，还可避免装置结构的复杂化和大型化。
发明内容
本发明的载热体加热冷却装置包括循环泵、冷却单元、反应槽及加热单元，并具有循环路径；上述循环泵用于送出载热体；上述冷却单元用于冷却从该循环泵排出的载热体；上述反应槽由从该冷却单元导出的载热体进行温度控制；上述加热单元用于加热从该反应槽导出的载热体；上述循环路径使上述载热体经过上述循环泵、冷却单元、反应槽及加热单元循环到循环泵，其中，在从上述加热单元到上述循环泵的泵吸入侧路径中设有贮存路径，该贮存路径从该泵吸入侧路径分支并与贮存箱的液相部连接。
而且，本发明的载热体加热冷却装置的一个特征在于：上述贮存路径从上述泵吸入侧路径朝上方分支。另外，本发明的载热体加热冷却装置的另一特征在于：上述贮存箱具有与其气相部连通的蒸气收集器，该蒸气收集器具有冷却部、将被该冷却部冷却而液化了的载热体返送到贮存箱的路径、及气体放出阀；上述冷却部用于将载热体蒸气冷却而使其液化；上述气体放出阀根据该蒸气收集器内的压力而从蒸气收集器的气相部放出气体。
采用本发明的载热体加热冷却装置，由于以从循环路径分支的状态设置贮存箱，因此在将反应槽从冷却向加热切换或从加热向冷却切换时，可使成为加热或冷却对象的载热体仅为在循环路径内循环的载热体，不需要对贮存箱内的载热体进行加热或冷却。因而，可实现能源费的削减及响应性的提高，能可靠地将反应槽加热或冷却至规定温度。
另外，通过使连接于贮存箱的贮存路径从泵吸入侧路径朝上方分支，从而可高效率地将存在于泵吸入侧路径中流动的载热体中的气泡排出到贮存箱中，可防止气泡混入循环泵中。而且，通过在贮存箱中设置蒸气收集器，从而可防止贮存箱内的载热体蒸气因系统内的压力上升而从气体放出阀放出到外部。
并且，由于能在一个封闭循环系统内进行载热体的加热及冷却，因此不会使其装置结构复杂化和大型化，能实现设备成本和运行成本的降低。
附图说明
图1是表示本发明一实施例的载热体加热冷却装置的系统图。
具体实施方式
图1所示的载热体加热冷却装置具有循环泵11、换热器12、反应槽13、加热器14及将上述循环泵11、换热器12、反应槽13及加热器14连接起来的各配管，并形成有封闭循环系统的循环路径15；上述循环泵11用于送出载热体；上述换热器12是用于冷却从该循环泵11排出的载热体的冷却单元；上述反应槽13由从该换热器12导出的载热体进行温度控制；上述加热器14是用于加热从该反应槽13导出的载热体的加热单元；上述循环路径15借助各配管使载热体经过上述循环泵11、换热器12、反应槽13及加热器14而循环到循环泵11中。
上述换热器12通过与从低温流体导入路径16被导入到换热器12中后被导出到排气气体路径17的低温液化气体等低温流体进行间接热交换，从而将循环的载热体冷却至规定温度；上述加热器14通过加热部14a将循环的载热体加热至规定温度。
上述反应槽13在反应容器13a的外周设有供载热体流通的套体13b。被供给到该套体13b中的载热体的温度是通过用温度指示控制器(TIC)19来控制流量调节阀20的开闭及上述加热部14a的能力而被调节的，上述温度指示控制器(TIC)19设于套体13b的入口侧路径18中，上述流量调节阀20设于上述低温流体导入路径16中。
而且，在从上述加热器14到上述循环泵11的泵吸入侧路径21中设有贮存路径23，该贮存路径23从该泵吸入侧路径21向上方分支并连接于贮存箱22的液相部22a。贮存箱22是以借助贮存路径23从上述循环路径15分支的状态设置的，并不是如以往那样地相对于载热体的循环流串联，而是为从流路中分离出的状态，形成为根据流经循环路径15的载热体的体积变化而在循环路径15与贮存箱22间进行载热体的交换，并且形成为使循环路径15为液封状态，使气体不会从贮存箱22进入到循环路径15中。
另外，在贮存箱22的气相部22b连接有根据贮存箱22内的压力而进行动作的气体导入阀24和蒸气收集器25。另外，在蒸气收集器25中设有根据蒸气收集器25内的压力而进行动作的气体放出阀26。
蒸气收集器25具有冷却部27、气液分离部28、载热体返送路径29及浮子阀30；上述冷却部27用于冷却载热体蒸气而使其液化；上述气液分离部28使在该冷却部27液化了的载热体和未液化的气体相分离；上述载热体返送路径29将在气液分离部28分离出的载热体返送到贮存箱22中；上述浮子阀30根据贮存于气液分离部28内的载热体量(液量)、压力差来进行开闭。
上述气体导入阀24及上述气体放出阀26根据伴随载热体的体积变化而产生的压力变化而进行动作，该载热体是在由压力连通着的循环路径15内循环的载热体；在载热体被加热而其体积增大，系统内压力已上升时，通过使气体放出阀26进行动作而将系统内的气体放出到系统外，从而将系统内的压力保持为被设定的上限压力以下；在载热体被冷却而其体积减小，系统内压力下降了时，通过打开气体导入阀24，从系统外将对载热体不产生坏影响的气体、例如氮气作为加压气体导入，从而将系统内的压力保持为被设定的下限压力以上。
另外，在从气体放出阀26放出气体时，通过在蒸气收集器25的冷却部27将从贮存箱22的气相部22b抽出的气体冷却，从而可以使该气体中所含有的载热体蒸气冷凝液化，可以防止载热体蒸气与从气体放出阀26放出的气体一起被放出到外部。当贮存于气液分离部28内的载热体量成为某种程度以上时，打开浮子阀30，载热体从气液分离部28经过载热体返送路径29被返送到贮存箱22中而进行再利用。
在这样形成的载热体加热冷却装置中，在冷却反应槽13时，通过对温度指示控制器19设定规定的冷却温度，使温度指示控制器19根据流经入口侧路径18的载热体的温度而进行动作，在冷却时主要控制流体调节阀20的开度，来调节换热器12中的载热体的冷却状态。
在进行该冷却时，由于载热体体积伴随温度降低而减少，因此贮存箱22内的载热体流入到循环径路15中，并且气体导入阀24根据伴随贮存箱22内的载热体量的减少而产生的压力降低来进行开闭，通过导入加压气体而将系统内的压力保持为规定压力。此时，温度相对较高的载热体从贮存箱22流入到循环路径15中，但由于其流量是与由冷却所引起的载热体的体积减少量对应的少量，因此其流入量不会对在循环路径15中循环的载热体带来较大的温度变化。
另外，由于成为贮存箱22从上述循环路径16中分离出的状态，因此不需要将贮存箱22内的载热体冷却，与所有载热体都成为冷却对象的以往的装置相比，冷却的载热体量减少，因此可以比以往大幅削减用于将载热体冷却的能源费，响应性也优良。
另一方面，在加热反应槽13时，通过对温度指示控制器19设定规定的加热温度，从而使温度指示控制器19根据流经入口侧路径18的载热体的温度而进行动作；在加热时主要通过控制加热器14的能力来调节加热器14中的载热体的加热状态。
在进行该加热时，因载热体体积伴随载热体温度的上升而增大，在循环路径15中循环的载热体的一部分流入到贮存箱22中，蒸气收集器25的压力随着载热体向贮存箱22的流入而上升，气体放出阀26根据该压力上升而进行开闭，通过将气体排出到系统外来将系统内保持为规定压力。另外，由于在加热器14内由加热产生的热载体蒸气的气泡通过贮存路径23内浮上来，因此可防止循环泵11吸入气泡，该贮存路径23是从泵吸入侧路径21朝上方分支而成的。由从贮存路径23浮上到贮存箱22内的载热体蒸气构成的气泡流入到贮存箱22的液相部22a内后，与比在循环路径15中循环的载热体低温的载热体接触而对其进行再液化，或者用蒸气收集器25的冷却部17使其再液化。
另外，贮存路径23从泵吸入侧路径21朝铅直方向上方分支，通过在泵吸入侧路径21、贮存路径23使用较粗的管，或者使泵吸入侧路径21的循环泵11侧朝下方弯曲，由此可高效率地使载热体中的气泡朝贮存路径23浮上来而将其分离。
另外，与上述同样，由于成为加热对象的载热体仅是在循环路径15中循环的载热体，因此可大幅削减加热载热体所需的能源费，还可提高响应性。而且，相应于载热体体积的增加而用加热器14加热了的载热体流入到贮存箱22中，由于其流入量少，并且不会被进一步加热，因此几乎不会在贮存箱22内产生载热体蒸气；即使产生了蒸发，由于可用蒸气收集器25收集而进行再利用，因此可将载热体的损失抑制为最小限度。
另外，设于循环路径15中的加热单元和冷却单元可根据加热温度、冷却温度、处理量等的条件使用适当的单元，可以使用任意的加热源和冷却源。另外，冷却部27中的冷却温度可根据载热体的沸点、预想的蒸气量及蒸气温度而任意设定，可采用空冷、水冷等通常的冷却方式，其结构和形状也是任意的。而且，使用的载热体可根据冷却温度及加热温度选择适宜的载热体，例如可使用硅油、醇类、氢氟醚。

Claims (3)

1.一种载热体加热冷却装置，该载热体加热冷却装置包括循环泵、冷却单元、反应槽及加热单元，并具有循环路径；上述循环泵用于送出载热体；上述冷却单元用于冷却从该循环泵排出的载热体；上述反应槽由从该冷却单元导出的载热体控制其温度；上述加热单元用于加热从该反应槽导出的载热体；上述循环路径使上述载热体经过上述循环泵、冷却单元、反应槽及加热单元循环到循环泵；其中，
在从上述加热单元到上述循环泵的泵吸入侧路径中设有贮存路径，该贮存路径从该泵吸入侧路径分支并与贮存箱的液相部连接。
2.根据权利要求1所述的载热体加热冷却装置，其中，
上述贮存路径从上述泵吸入侧路径朝上方分支。
3.根据权利要求1或2所述的载热体加热冷却装置，其中，
上述贮存箱具有与其气相部连通的蒸气收集器，该蒸气收集器具有冷却部、将被该冷却部冷却而液化了的载热体返送到贮存箱的路径、及气体放出阀；上述冷却部用于将载热体蒸气冷却而使其液化；上述气体放出阀根据该蒸气收集器内的压力而从蒸气收集器的气相部放出气体。
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