CN102433168B - 一种用于实验室的冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于实验室的冷凝器，可用于煤、生物质、固体废弃物等可燃原料的燃烧、热解和气化等热工技术研究研究。冷凝器包括：冷却介质注入管、进气口、内层套筒、溢流孔、出气口、泄水栓、外层套筒、泄水栓，倾倒槽。冷凝器采用套筒式结构，便于设备的清洗和焦油的收集；内外层套筒均加工有螺纹，提高了冷凝器的换热效果；外层套筒设有夹层，内填冷却介质，加强了冷凝器的冷凝能力；内外层套筒间填充有聚四氟乙烯螺旋屑，其作用是增加凝结核，进一步促进焦油的冷凝；内外套筒采用磨砂接口相连，可以提高气密性。整个冷凝器可以有效地提高焦油的冷凝效率。

Description

一种用于实验室的冷凝器

技术领域

本发明设计了一种煤粉、生物质和固体废弃热工技术研究时的实验装置，可用于实验室的冷凝器，涉及煤、生物质和固体废弃物等可燃原料燃烧、热解和气化等热工技术研究研究领域。

背景技术

目前，出于环境污染、能源高效利用方面的考虑，基于煤、生物质、可燃固体废弃物等可燃原料的热解、气化等热处理方式已经得到了广泛研究。生物质、生活垃圾热解制取焦油，煤、生物质和生活垃圾气化制取高值气体是当前的研究热点。

在以上热处理方式的研究中，焦油的冷凝和收集是一个关键的问题。传统的焦油冷凝方式是用冷阱或将含有有机溶剂的吸收瓶进行冷凝，这主要有存在几个问题：(1)传统的冷凝系统为了有效的冷凝吸收焦油，通常在冷阱或吸收瓶中添加一定量的有机溶剂，在冷阱或吸收瓶外布置冰水混合物辅助冷却。在进行实验时将热解气或气化气通入冷阱或吸收瓶，利用有机溶剂吸收焦油，实验结束后利用蒸馏等方式将有机溶剂与焦油分离开，而蒸馏通常会耗费很长时间；(2)在使用流化床等需要连续给粉的反应器进行实验时，由于焦油量较大而单个的冷阱或吸收瓶冷却效果不佳，往往需要将几个吸收瓶进行联用，这样通常会占用比较大的空间并且会使整个实验系统的气密性降低；(3)传统的实验室冷凝器重复利用效果差。因为在传统冷凝系统中气体通常要流经较细、较长的管路，气体不断冷凝，因此焦油会不可避免的附着在这些细长的管路中，而这些管路清洗困难，对实验精确度有显著影响，重复利用效果较差。

另外，在煤、生物质和固体废弃物等可燃原料的燃烧、热解和气化等热工技术研究领域，气体蒸发收集冷凝后的液体是一种常见的实验手段，提高冷凝效率对实验精度等有重要的影响。

因此，开发一种具有高效冷凝效率、便于清洗和密封良好的实验室用冷凝器有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于实验室的冷凝器，该冷凝器结构设计合理，可提高冷凝器的冷凝效率，有利于焦油的冷却、收集；同时，密封问题也得到改善；分离焦油、清洗冷凝器的过程也更简单、易于操作。

本发明提供的一种用于实验室的冷凝器，其特征在于：它包括内层套筒、冷却介质注入管和外层套筒；

内层套筒上开有一个进气口、一个出气口、至少一个溢流孔，内层套筒的外壁加工成螺旋形；

外层套筒上开有倾倒槽和至少两个泄水栓，泄水栓中至少有一个位于套筒外壁顶部，一个位于底部；外层套筒设有夹层，夹层内填充冷却介质，冷却介质注入管位于内层套筒内，并且接底部、且与外层套筒的夹层连通，外层套筒内壁加工成螺旋形。

作为上述技术方案的改进，内层套筒和外层套筒之间的空隙处填充有聚四氟乙烯螺旋屑；内、外套筒的连接处采用磨砂口进行装配。

具体而言，本发明具有以下技术特点：

1.由于冷凝效果突出，本冷凝器在冷凝过程中不需要加入有机溶剂辅助冷凝吸收焦油，只需在实验结束后用少量有机溶剂将冷凝器中的焦油溶解、蒸馏分离，缩短了实验时间；

2.由于本冷凝器冷却效率高，实验中减少了冷凝器的使用数量，使实验系统气密性更好，同时节省了空间；

3.由于本冷凝器采用套筒式结构，避免了难以简便清洗的细长管路，重复利用效果好。

本发明可用于煤、生物质、固体废弃物等可燃原料的燃烧、热解和气化等热工技术研究研究

附图说明

图1为本发明装置提供的结构示意图。

图2为本发明装置提供的外层套筒结构示意图。

图3为本发明装置提供的内层套筒结构示意图。

具体实施方式

下面结合实例和附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供的冷凝器采用便于清洗装拆的套筒式结构，它包括内层套筒3、冷却介质注入管5和外层套筒8。

内层套筒3上开有一个进气口2、一个出气口6、至少一个溢流孔4，内层套筒3的外壁加工成螺旋形，螺旋形结构可以大大增大换热面积，加强冷凝效果。

外层套筒8上开有倾倒槽1和至少两个泄水栓，至少有一个泄水栓7位于套筒外壁顶部，一个泄水栓9位于底部。外层套筒设有夹层，夹层内填充冷却介质，冷却介质注入管位于内层套筒3内，并且接底部与外层套筒8的夹层连通，外层套筒8内壁加工成螺旋形，以增大换热面积。内、外套筒的连接处采用磨砂口进行装配，可以保证系统的气密性。内、外套筒间的空隙填充聚四氟乙烯螺旋屑，目的是增加凝结核，提高冷凝效率。

冷却介质(如液氮、冰水等)通过冷却介质注入管1注入外层套管8并填充满外层套筒夹层及冷却介质注入管1。实验时，泄水栓7和9两个孔的轴线垂直布置，实验结束后，将泄水栓9旋转90°，使两个孔的轴线重合以排出冷却介质。热解气或气化气从进气口2进入冷凝器，然后从内层套筒3与外层套筒8底部的间隙进入外层套筒8。气体与内外层套筒间填充的聚四氟乙烯螺旋屑充分接触，聚四氟乙烯螺旋屑提供更大的冷却界面，同时内外层套筒上的螺纹表面大大增加了换热面积，有效的增强了换热效率。当焦油液面高过内外层套筒底端间隙时，气体可以从溢流孔4进入外层套筒，从而进入到下一级冷凝器。实验结束后，将少量有机溶剂倒入外层套筒，然后将内、外层套筒连接好，震荡冷凝器使焦油充分溶于有机溶剂，最后将溶有焦油的有机溶剂倒出、蒸馏分离。外层套筒顶部设计有倾倒槽，方便有机溶剂转移。

以上所述为本发明的实施例，但本发明不局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (3)

1. 一种用于实验室的冷凝器，其特征在于：它包括内层套筒、冷却介质注入管和外层套筒；

内层套筒上开有一个进气口、一个出气口、至少一个溢流孔，内层套筒的外壁加工成螺旋形；

外层套筒上开有倾倒槽和至少两个泄水栓，泄水栓中至少有一个位于套筒外壁顶部，一个位于底部；外层套筒设有夹层，夹层内填充冷却介质，冷却介质注入管位于内层套筒内，并且接底部、且与外层套筒的夹层连通，外层套筒内壁加工成螺旋形。

2.根据权利要求1所述的一种用于实验室的冷凝器，其特征在于：内层套筒和外层套筒之间的空隙处填充有聚四氟乙烯螺旋屑。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于实验室的冷凝器，其特征在于：内、外套筒的连接处采用磨砂口进行装配。

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