CN1060095C - 处理容器 - Google Patents

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Abstract

在处理容器中，温度控制部件配置在容器主体中。在温度控制部件内筒体的外表面上形成螺旋形的流体通道。内筒体包含处理液体，加热的或冷却的温度控制介质流过流体通道。在温度控制部件和容器主体的内表面之间形成间隙。上述间隙在某一位置被封闭形成密封室。最好提供使内筒体和密封室中的压力大致相等的机构。温度控制部件在容器主体的外边制造，然后装入容器主体中，因此制作处理容器的效率高，在容器内进行通常的维修操作便可维护处理容器。

Description

处理容器
本发明涉及化学、石油化学和食品工业中供反应或搅拌用的容器(以下称作“处理容器”)，具体涉及在处理过程中在容器上施加大量热负载的处理容器，或涉及适合于生产这种产品的处理容器，在生产这种产品时，放出的热量和加热的热量是生产这种产品生产率的主要因素。
下面叙述有关的技术。一般地讲，以这样的方式制造这种处理容器，使容器主体作成耐压的密封容器，方法是将凹形的端板等部件焊接在圆筒形部件的相对端部上，并在容器主体中设置用于除去容器中热量的温度控制系统或用于加热容器中物料的温度控制系统。
作为常规的处理容器的热量除去系统，已知的有例如图10所示的外套形系统，在这种系统中，外套30附设在容器主体1的外边；例如图11所示的内管道系统，在这种系统中，螺旋形管道31固定配置在容器主体1’的内表面上；例如图12所示的另一种内管道系统，在这种系统中，管道32主要沿容器主体1’的纵方向延伸，其端部为弯头连接，管道32沿容器主体的圆周方向弯曲地固定配置；例如图13所示的内套系统，在该系统中，隔一定间隔配置分隔板33，使其垂直于容器主体1’的内表面，并设置内带34，使其在分隔板33的内端部之间延伸，因而在内带34和容器主体1’之间由于分隔板33的分隔而形成螺旋形流体通道35(未审的日本专利公报N0．57-147502)以及其它的系统。
如图10所示，在外套系统中，热量通过容器主体的壁进行交换，为了具有是以承受容器主体和外套中产生的压力的大的结构强度，通常要增加构成容器主体的板的厚度，这样，热传送速度便减少而不利。如果增加容器的尺寸，必须增大容器主体的壁，以便获得必需的强度。因此对于大的容器，很难采用这种系统。
如图11和12所示，在内管道系统中，热量通过在容器主体1’内的管道31或32的壁进行交换，管道的厚度由管的直径决定，与容器主体1’的内直径相比，管道直径小。因此管道厚度小，可以改善热传输特性。但是其中所含的物料可能粘在管子上或粘在固定管道的支承上，而且粘附的材料还可能混在产品中，导致作业稳定性降低，效率稳定性降低和产品质量变坏。
在如图13所示的热量通过容器主体1’中内带34进行交换的内套系统中，可以消除系统10至12的缺点。另外，因为内带34的厚度由分隔板33之间的距离决定，而与容器主体1’的内直径相比，分隔板33之间的距离小，因而内带34的厚度小，改善了热传输特性。但是在现场在容器内部进行装配互作时，为将分隔板33逐一焊接在容器主体1’的内表面上，然后再焊接内带34，使其连接分隔板33的端部，需要进行繁重的操作。而且在内带34之间的许多焊接部分外露于内表面上，因此必需平滑精整焊接部分的表面。这样制作工艺便很繁重和费时。
另外，如果焊接部分接触腐蚀性溶液，还需要常常检查腐蚀情况，如果需要还要修补腐蚀部分。因此必需经常进行维修工作。
由于上述的内套系统所存在的问题，本发明的目的是提供一种如此配置的处理容器，使得在容器主体1中的装配工作量显著减小，可以高效率地进行温度控制部件的制造，高效率地将温度控制部件装配在容器中，而且普通的维修工作便足以满足容器中部件的维修，具体是提供一种适合于这种用途的处理容器，在这种容器中，根据由放热反应或吸热反应引起的反应热需要除去大量热量和施加大量热量，或除去显热和提供潜热，或者在这种容器中，为了在高压下操作，要求能够承受热传输部件压力的高强度，但是又希望在增加承受压力的强度而增加部件的厚度时，避免热传输效率的降低。
按照本发明，形成一种温度控制部件，该部件至少有一个在由板构成的内筒体的外表面上形成的流体通道，加热的或冷却的温度控制介质流过该流体通道。温度控制部件的外直径小于处理容器主体的内直径。温度控制部件对着容器主体的内表面配置。
在容器主体的内表面和温度控制部件之间形成一定间隙，该温度控制部件固定在容器主体中并具有温度控制介质流体通道。此间隙与容器的内部不相通，形成一个密封室。压力平衡系统在密封室的内部和容器主体之间提供一个通道用以平衡密封室和容器主体中的压力。本发明的特征总的在于这种结构。
温度控制部件的底部形成为圆锥形和截面为圆弧的形状，例如半球形，使底部的直径在对着处理容器出口的方向逐渐减少。在温度控制部件和容器主体的固定部分或容器主体中形成吸收热应力的膨胀部分。
在制造处理容器时，只需采用定位和固定的方法，使温度控制部件和容器主体之间形成需要的间隙，便可以将温度控制部件设置在容器主体中。温度控制部件的内表面作成为光滑的圆筒形表面，方法是用平板弯成圆筒形而不使焊接部分等露出。因此不需要特别精加工内表面。
在操作期间，容器中的处理液体通过构成温度控制部件一部分的内筒体与在流体通道中流过的加热介质或冷却介质进行热交换。此时，仅有相等的压力加在温度控制部件的两个表面上，一个表面在内筒体一侧，另一个表面在密封室一侧。因此可以减小内筒体的厚度，使通过内筒体的热传输阻力减小，从而改善了通过内筒体与温度控制介质的热交换效率。
因为温度控制部件不与容器主体的内表面密接，所以温度控制部件的要求制作精度不是很高，而且安装温度控制部件和将其装在容器主体中的操作容易。
而且在温度控制部件上可以设置许多例如螺旋形的环形流体通道。在这种情况下，如果流体通道数目是2，则绕在内筒体外圆周面上的一个流体通道的长度可以减少到1／2。或者流体通道数目是3，则可以减少到1／3。另外，如果流体通道的截面积彼此相等，则总的流体通道截面等于一个通道的截面积乘以分开的流体通道数目。因此温度控制介质停留在温度控制部件内的时间周期减少了，温度的变化也减小了。这样便改善了热交换效率，减小了流体通道中介质的压力损失，从而可以减小介质的循环压力。
另外，如果设置多个螺旋形环形流体通道，则从流体通道的入口到出口方向可以彼此相反，使整个温度控制部件上的温度分布均匀，并达到与容器主体中的物料进行均匀的热交换。还可以使不同的温度控制介质流过分开的流体通道，因而可以利用温度控制介质的不同特性选择最佳的热交换条件。
因为温度控制部件(内筒体)的底部可以形成为圆锥形，或在对着处理容器出口的方向形成直径逐缩的形状，所以容器中的所盛物可以可靠地排出，使维修操作例如清洁操作变得更为容易。
因为在固定温度控制部件和容器主体的部分或容器主体中设置吸收热应力的膨胀部分，所以由温度控制部件因温度控制介质而产生的热形变等基本上不可能损坏处理容器。
图1是本发明实施例的纵向剖视图。
图2是图1主要部分的放大示意图。
图3是本发明流体通道配置另一例子的示意图。
图4是本发明的流体通道配置又一例子的示意图。
图5是本发明的流体通道配置再一例子的示意图。
图6是本发明的流体通道配置再一个例子的示意图。
图7是本发明另一个实施例的纵向剖视图，示出温度控制部件底部形状的另一个例子。
图8是本发明又一个实施例的纵向剖视图。
图9是本发明再一个实施例的纵向剖视图。
图10是常规处理容器的纵向剖视图。
图11是另一常规处理容器的纵向剖视图。
图12是又一常规处理容器的纵向剖视图。
图13是再一常规处理容器的纵向剖视图。
下面参照图1和2说明本发明的实施例。
在图1示出的处理容器中，在圆筒形的内筒体的外圆周面上形成螺旋形的流体通道，图2是一个流体通道截面构形例子的主要部分的放大截面图，参照图1，端板3和4被焊接在容器主体1的两个相对端部上，形成耐压的密封容器，以这样方式构成温度控制部件5，使分隔板7隔一定距离配置在圆筒形的内筒体6的外表面上，用填角焊将分隔板7垂直地焊接在筒体的外表面上，用对焊接将外带8焊接在分隔板7的外端部上，即与内筒体相反的端部上，每条带8连接相邻一对分隔板7的两个相对端部，从而形成截面为矩形的一个螺旋形通道。
气流体通道9还可以这样形成，将预先成形的管形部件按照内筒体6的外直径弯曲，然后与内筒体6整体焊接。流体通道9的截面形状不限于矩形，可以选择不同的形状，例如多角形、半圆形和圆形等。
如图1所示，温度控制部件6(内筒体6)的底部使其对着处理容器出口12逐渐缩径形成圆锥形5a，容器出口12位于处理容器1的下端。温度控制部件5下端部的形状不限于图1所示的例子，还可以形成凹形5b，例如图3和4所示，其截面为圆弧，与容器主体1的底部形状一致。下端部还可以形成如图7所示的截面为圆弧形的半球形5c或截面为半椭圆形的形状(未示出)。即温度控制部件5的底部形状可以根据排放速度、容器主体的形状和／或装在容器中搅拌叶片的形状选择不同的形状。
上面已经根据图1所示的实施例说明了作为温度控制部件5的流体通道9的螺旋形流体通道。另外还可以形成彼此平行螺旋形延伸的两个或三个流体通道。如图3所示，可以形成两个流体通道91和92，该通道沿内筒体6彼此平行延伸，同时沿容器主体1的垂直方向成弯折形成或“Z”形。在这样情况下，作为温度控制部件5的流体通道，可以这样结合两个流体通道构形，使得在对着下部凹形端板3的温度控制部件的部分形成螺旋形的流体通道91和92如图1所示的配置情况。
另外，如图4所示，流体通道可以沿圆周方向从顶部到底部或从底部到顶部绕在内筒体6上，弯曲形成“Z”字形。流体通道还可以是如图5或图6所示的配置，在这种配置中用倾斜的流体通道(图5)或大体垂直的流体通道(图6)根据流体通道的数目跳过一层(流体通道数目为2)或跳过n-1层(流体通道数目为n)将以多层方式绕在内筒体6上的流体通道91和92连接起采。
上述的温度控制部件5预先与容器主体1分开，单独制作，并按如下所述，将其插入容器主体1后进行固定，并使流体通道91和92的入口101和102以及出口111和112分别穿过容器主体1的底部和顶部向外伸出。
即温度控制部件5的外直径小于容器主体1的内直径。温度控制部件5插入到其上焊接下部凹形端板3的圆筒形体2中，温度控制部件5的下端部固定在底部凹形端板3上。此时，在容器主体1的内表面和温度控制部件5的外表面之间形成间隙H。温度控制部件5与容器主体1大体共轴配置，因而该间隙Ⅱ在圆周方向基本上是均匀的。
然后装上流体通道9或流体通道91、92的入口，10或入口101、102和出口111、112，并将顶部凹形端板4焊接在圆筒形筒体2上。
在流体通道9或(流体通道91、92的入口10或入口101、102和出口11或出口111、112之间的顶部底部关系可以倒过来。如果流体通道的数目是2或更多，则一个入口101和一个出口112可以配置在顶部或底部，而另一个入口102和出口111，则配置在底部或顶部。
温度控制部件5和容器主体1彼此紧固，如图1所示，温度控制部件5的下端部直接连接在容器主体1的底部凹形端面板3上，使其紧靠处理容器出口12，而温度控制部件5的上端部通过截面为S形的膨胀部分13a固定在顶部凹形端面板4上。或者，温度控制部件5的上下端部都分别固定在顶部和底部凹形端面板3、4上，或者都通过膨胀部分13a固定在容器主体1的内表面上，吸收热应力的膨胀部分基本上可以装在温度控制部件5和容器主体1(包括底部和顶部凹形端面板3、4)之间的连接部件上，或者可以这样配置，使温度控制部件5和容器主体1直接固定而不用膨胀部分13a，而膨胀部分装在容器主体1中。
当湿度控制部件5以上述方式安装在容器主体1中时，由容器主体1和温度控制部件5之间的间隙Ⅱ构成的空间形成与容器内部分离的密封室14。参照图1、8和9，内筒体6包括物料(液相)16，在内筒体6的上部分形成气相。
下面说明密封室4和内筒体6之间的压力平衡系统。
如果密封室14和内筒体6中的内含物可以彼此混和而不发生问题，则在密封室14和内筒体6之间装配简单的连通装置。
即在图1、8和9所示的实施例中，可以在分隔壁13或膨胀部分13a上形成通孔18，使其在密室14和内筒体6之间形成通路，由此平衡其中的压力，分隔壁13和膨胀部分
13a以密封的方式沿上部气相部分17使密封室14和内筒体6的内部分离。类似地，如果温度控制部件5的底部在另一种配置中(未示出)通过分隔壁固定在底部凹形端板3上，则通孔也形成在该分隔壁上。
另外，如图1所示，还可以在一端通向密封室14的管道19和一端通向内筒体6中气相部分17的管道21，或和伸到内筒体6中液相部分16的管道22之间形成通路。即可以在图1所示的管道19的端部a和管道21、22的端部b1、b2中的至少一个端部之间形成通路，以平衡密封室14和内筒体6中的压力。
图8示出本发明的第二实施例，它基本上与图1所示的实施例相同，其中与第一实施例相同的部件用相同的参考数字表示，下面主要说明与第一实施例不同的地方。
在图1所示的实施例中，在密封室14和内筒体6之间形成简单的连通装置，条件是密封室14和内筒体6中的内容物允许相混合。与此相反，在本实施例中，尽管密封室14和内筒体6基本上彼此相通，但是可以避免其内容物相混。
在此实施例中装有平衡活塞型平衡机构23，在该机构中于一端通向密封室14的连通管道19的中间部分安装平衡活塞24。如果在内筒体6和密封室14中的压力产生压差，则在压力通过平衡活塞的移动自动平衡。即像图1所示实施例的情况一样，在其中间部分安装平衡活塞型压力平衡机构23的管道19和一端通向内筒体6中的气相部分17的管道21，或和伸到内筒体6中的液相部分16的管道22之间形成通路。换言之，在管道19的端部a和管道21、22的端部b1、b2中的至少一个端部之间形成通路。
此时因为平衡活塞24使内筒体6和密封室4的内部保持彼此关闭的状态，所以在内筒体6中的气体等物基本上不可能进入密封室14。因此即使在处理不同物料的情况下，也可以防止混入外来物质。
图9所示实施例是另一个配置例子，该配置中在密封室14和内筒体6之间配置主要的压力通道而避免其中容物的混合。
图9所示实施例与图8实施例不同之处仅在于用隔膜25代替图8所示的平衡活塞型压力平衡机构23。
即在图9所示的实施例中，如果密封室14和内筒体6中的压力产生压差，则高压侧的压力将通过隔膜25传到低压侧，使密封室14和内筒体6中的压力达到平衡，而隔膜25可防止密封室14和内筒体6中的所容物相通。
如果处理容器1在正常压力下使用，则不需要压力平衡机构23。本发明的压力平衡机构不限于上述的实施例。例如如图1、8或9所示，可以配置压力增加／降低系统26。用压力检测装置27a、27b分别检测内筒体6和密封室14中的压力，使压力检测装置的检测信号输送到压力表示／检制装置28，如果在密封室14中的压力高于内筒体6中的压力，则操作压力控制阀29a降低密封室14的压力，或者如在密封室14中的压力较低时，则操作压力控制阀29b增加密封室14中的压力，因此可以控制密封室14和内筒体6中的压力，使压力彼此相等或大致相等。
上述实施例的处理容器中可容易地装设在一搅拌器(未示出)不用多说，若装设搅拌器则更能改善热传输效果。根据本发明，温度控制部件5的内筒体6的内表面被作成光滑的圆筒形表面，方法是利用平板弯曲成圆柱形。因此不需要特别精加工内表面，粘附在内表面上的处理流体也很少，因而改进了处理效能。因为温度控制部件与容器主体隔着恒定的间隙，所以要求的制造精度不高，将温度控制部件焊接在容器主体上的操作也比较容易。因为基本上相等的压力被加在容器中的温度控制部件的内外表面上，所以不需要增加温度控制部件的强度来维持容器中的压力。因此可以减小温度控制部件的结构件的厚度和重量，可以改进热量穿过内筒体与加热的或冷却的温度控制介质进行热交换的效率。当本发明用于各种其中产生热量的化学合成反应容器时是很有效的。
使温度控制部件的底部形成对着容器出口的圆锥形可使容器中的所容物方便地排出，而且易于清洁容器。
在温度控制部件和容器主体之间的连接部分或者在容器主体中设置吸收热应力的膨胀部分可以防止温度控制部件的热应力对容器主体产生坏影响。
另外，设置多个流体通道使得可以选择多种温度控制介质送入温度控制部件，并可以选择温度控制介质流动方向。因此可以采用温度控制介质的最佳结合，而且还可以均匀加热整个温度控制部件。如果设置多个流体通道，则大大增加了总的流体通道截面积，减少了流体通道的长度。因此可以减小流体通道中温度控制介质的压力损失，而且也减小温度控制介质穿过流体通道的时间周期。结果改进了热交换效率，在整个容器主体上热量分布变得更均匀。如上所述，与常规的处理容器相比，本发明的处理容器效率高、维护容易。而且改进了操作效率和产品质量。

Claims (9)

1．一种处理容器，其特征在于该容器包括；一个容器主体具有内壁和一个在其下端的出口；一种温度控制部件装在该容器主体内部，它包括至少一条流体通道使得至少一种用于加热或冷却的温度控制介质通过流体通道流动，其中所述温度控制部件形成一个内筒，其内容放着的处理物料与所述温度控制部件呈热交换关系；固定装置用于将所述温度控制部件在空间固定于该容器主体内靠近并与所述内壁间隔开，从而在温度控制部件与该容器主体的内壁之间形成一个空室；密封装置用于封闭所述容器主体与所述温度控制部件之间的所述空室；用于防止所述处理物料进入所述密封室的装置；以及用于使所述内筒的内部与所述密封室相通而与间隔外部到所述容器不相通的机构，使得所述内筒中的压力与所述密封室中的压力相同。
2．一种如权利要求1所述的处理容器，其特征是；其中供温度控制介质流过的至少一条流体通道呈螺旋形绕在所述内筒的圆周面上。
3．如权利要求1所述的处理容器，其特征在于，其中两条流体通道作成如所述至少一条流体通道那样，温度控制介质以相反的方向分别流过该两条流体通道。
4．如权利要求1所述的处理容器，其特征在于，其中所述至少一条温度控制介质流体通道包括供若干不同温度控制介质的流体通过的流体通道。
5．如权利要求1所述的处理容器，其特征在于，其中所述至少一条温度控制介质流体通道由所述内筒形成，至少一个螺旋形分隔板连接到所述内筒体的外表面，使得该分隔板延伸于该外表面；至少一个条带连接在所述分隔板的螺旋形外端部的部分之间。
6．如权利要求1所述的处理容器，其特征在于，其中所述温度控制部件的底部形成圆锥形和截面为圆弧形中的一种形状，其底部的直径宽度在对着所述容器主体下端部上的出口方向逐渐减小。
7．如权利要求1所述的处理容器，其特征在于，其中所述温度控制部件的固定装置具有能够吸收热应力的膨胀部分。
8．如权利要求1所述的处理容器，其特征在于，在所述内筒体的内部与所述密封室之间还有连通机构，该连通机构包括具有平衡活塞和隔膜之一的压力转移装置，从而使得所述内筒和所述密封室中的压力彼此大体相等。
9．如权利要求1所述的处理容器，其特征在于，还包括一个用于检测所述内筒中压力的第一检测装置：一个用于检测所述密封室中压力的第二检测装置；一个用于控制所述内筒中压力的第一压力控制阀；一个用于控制所述密封室中压力的第二压力控制阀；一个压力控制装置用于控制上述第一和第二压力控制阀响应来自所述第一和第二检测装置的检测信号，使得所述内筒中的压力与所述密封室中的压力大致相等。
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