CN106111033B - 用于密封常压反应釜放空口的密封装置 - Google Patents

Abstract

一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置，属于常压反应釜放空口密封技术领域。密封装置包括液封筒和通过放空口与反应釜本体相连的连接管。液封筒设置有带有管道的液体注入口、与大气相通的自动溢流口、储液腔。液体注入口位于液封筒顶壁，自动溢流口位于液封筒侧壁且都与储液腔连通。连接管一端与放空口密封连接，另一端与液封筒连接，并伸入液面以下。连接管内液体受到最大负压时上升液柱高度为第一高度，且连接管露出储液腔内液面的高度至少为第一高度。该密封装置可减小系统放空口处挥发气体浓度甚至完全杜绝挥发气体，减小环境污染，改善工作条件，降低对现场操作人员的人身损害，提高车间安全性，降低物料色号并且提供较好的密封作用。

Description

用于密封常压反应釜放空口的密封装置

技术领域

本发明涉及常压反应釜放空口密封技术领域，具体而言，涉及一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置。

背景技术

传统的常压反应釜为了保证在反应过程中系统设备不受任何压力影响，通常都在设备顶部设有放空口，放空口也可以叫呼吸口或者放散口。放空口的作用主要就是维持系统内外压力一样。但现实的操作是不可能让系统压力处于绝对静止平衡状态的，系统内部的压力是一种动态的平衡，这就难免造成负压情况下空气进入反应釜本体内，正压情况下一些挥发性气体的外泄。

当整个反应体系处于此种状况下时，具体而言，当处于负压状况时，空气进入反应釜本体体系会造成空气与高温挥发性气体接触而使得反应釜本体内的物料着色。例如常压酯化反应，增加了酯化色号；当处于正压状况时，不能凝结的挥发性气体往外泄露，一方面增加了挥发性气体的消耗，另一方面也造成了对环境的污染，增加整个工业生产的不安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置，可提高产品质量。在合成反应的过程中，如对常压的酯化反应而言，则可以降低酯化色号，减小酯化反应过程中不必要的挥发性气体的消耗，减少对环境的污染，降低对人身体的危害。

本发明是这样实现的：本发明提出了一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置，主要包括液封筒和通过放空口与反应釜本体连接的连接管。液封筒上面设置有液体注入口、与大气相通的自动溢流口以及存储有密封液的储液腔。其中液体注入口位于液封筒的顶壁并与储液腔连通。与大气连通的自动溢流口位于液封筒的侧顶部。连接管的一端与放空口密封连接，连接管的另一端与液封筒连接，并且从液封筒的顶壁伸入储液腔内并位于密封液的液面之下。反应釜本体受到最大负压时候在连接管内液体所上升的液柱高度被定义为第一高度，而连接管露出储液腔内水平面的高度至少为此第一高度。

在本发明的一个较佳实施例中，连接管伸入液封筒液面以下的一端位于液面以下的部分在竖直方向上的长度被定义为第一长度，具体而言，第一长度的数值是由反应釜本体内最大正压力计算而得来的，压强是通过压力测试表测得的。

在本发明的一个较佳实施例中，连接管的下端距离液封筒的底部距离被定义为第二高度，具体而言，第二高度的数值为相应的常压反应所使用的挥发性气体在密封液中的溶解度计算而来。

在本发明的一个较佳实施例中，连接管与反应釜本体的放空口通过阀门进行打开和闭合。

在本发明的一个较佳实施例中，密封装置还包括收集缸和与收集缸匹配的管道，管道的一端通过自动溢流口与液封筒连接，管道另一端伸入收集缸。

在本发明的一个较佳实施例中，液封筒的侧壁设置有带有阀门的放净口，放净口邻近液封筒的底壁。

在本发明的一个较佳实施例中，连接管的材料可以为不锈钢管，当然根据具体地会挥发的气体而言可以进行不同的管道材料的更换。

在本发明的一个较佳实施例中，具体而言的连接管为DN108不锈钢管。

在本发明的另一个较佳实例中，密封装置在原有的基础之上还包括缓冲筒，连接管与缓冲筒同轴一体成型，并且缓冲筒的直径大于连接管的直径。

在本发明的这两个较佳实施例中，连接管的第一高度远离液封筒的一端的上方设置有一个液位监控视盅，视盅是透明的。

上述方案的有益效果：

本发明提供了一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置，使得在常压反应釜系统内部出现正压时，液封筒内液体可以吸收挥发性气体，减小系统放空口处挥发性气体浓度甚至完全杜绝挥发性气体，从而减小环境污染，改善工作条件，降低对现场操作人员的人身损害。另外放空口处没有挥发性气体，车间安全性也大大提高；当系统内部出现负压时，液封筒内液体在大气压作用下进入连接管中，起到了一定的密封作用，物料因隔绝空气，大大降低了与空气中的氧接触的可能性，从而达到降低物料色号的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1提供的用于密封常压反应釜放空口的密封装置处于常压的剖面图；

图2示出了本发明实施例1提供的用于密封常压反应釜放空口的密封装置处于最大正压的剖面图；

图3示出了本发明实施例1提供的用于密封常压反应釜放空口的密封装置处于最大负压的剖面图；

图4示出了本发明实施例2提供的用于密封常压反应釜放空口的密封装置处于常压的剖面图；

图5示出了本发明实施例2提供的用于密封常压反应釜放空口的密封装置处于最大正压的剖面图；

图6示出了本发明实施例2提供的用于密封常压反应釜放空口的密封装置处于最大负压的剖面图。

附图标记说明：

用于密封常压反应釜放空口的密封装置 100、200；

液封筒101；液体注入口102；自动溢流口104；放净口106；连接端109；连接管108；自由端107；储液腔110；收集缸112；第一管道103；第二管道105；第三管道114；第一阀门116、第二阀门118、第三阀门126；液位监控视盅120；缓冲筒122；放空口124；反应釜本体130。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参阅图1至图3，本实施例提供了一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置100，包括：液封筒101、通过放空口124与反应釜本体130相连接的连接管108、收集缸112、液位监控视盅120。

在本实施例中，液封筒101为圆柱形结构，且设置有带有第一阀门116和第二管道105的液体注入口102、带有第二阀门118和第一管道103的放净口106、与大气连通的自动溢流口104以及与自动溢流口104连通的储液腔110。其中液封筒101与其储液腔110中放置的液体共同对放空口124出来的挥发性气体进行密封，使得反应釜本体130内的挥发性气体不会扩散到空气中，也使得空气不会通过放空口124进入反应釜本体130内。

其中，液体注入口102是位于液封筒101顶壁并且与储液腔110连通，通过液体注入口102可对液封筒101的储液腔110进行注液。连接有第一阀门116的第二管道105伸入液体注入口102与液封筒101连接，通过第一阀门116对液体注入口102进行打开或者闭合。放净口106位于液封筒101侧壁并且也与储液腔110连通，连接有第二阀门118的第一管道103伸入放净口106与液封筒101连接，并且通过第二阀门118对放净口106进行打开或者关闭。与大气连通的自动溢流口104位于液封筒101的侧壁并且也与储液腔110连通，而自动溢流口104与大气连通，维持系统内外压力恒定。

在本实施例中，连接管108的材料可以选择为不锈钢。如采用DN108不锈钢管。具体地材料可根据能与挥发性气体发生化学反应的物质进行考虑，最终决定所使用的连接管108的材料。

在本实施例中，连接管108具有连接端109和自由端107。连接管108的连接端109与反应釜本体130的放空口124通过第三阀门126相连接，连接管108的自由端107与液封筒101连接，并且从液封筒101的顶壁伸入液面以下。

连接管108伸入液封筒101的液面的一端在竖直方向上的长度记为第一长度L。第一长度L的数值可以根据需要进行选择，在本实施例中，通过以下方式确定：

第一长度L的数值是根据反应釜本体130内最大的正压压力值来进行计算的液柱的高度，即根据公式P＝ρgh进行计算。例如，假设整个反应釜本体130内允许的最大正压压力值的80％为p＝0.0015Mpa，使用最大压力的80％是为了预留保险系数。假设挥发性气体在密封液中的最大溶解度为20％，那么饱和混合液的密度为了保险起见运用密封液密度来计算，假设密封液为水则ρ＝1，以液体的水平面为参考面，此时根据公式可知L＝0.0015/1*9.8＝0.015m，则连接管108伸入液面以下的竖直高度为0.015m。当然在实际情况中，连接管108伸入液面的实际竖直高度可以小于计算所得的第一长度L，前提是工业作业时，运用其他的控制技术使得连接管108的下端一直与液封筒101的储液腔110内的液面接触即可，例如按时向液封筒101的储液腔110内注加液体等方法，一旦没有相接触则可能导致空气进入连接管108。所以连接管108伸入液面以下竖直高度为第一长度L时是工业生产最安全的计算长度，在此第一长度L的情况下，即使受到最大的负压也能保证液面与连接管108的下端一直接触，避免空气进入连接管108。

如图1所示，当反应釜本体130内的压力处于与大气平衡状态时，连接管108内的液面高度与自动溢流口104的液面高度一致。如图2所示，当反应釜本体130内的压力大于大气压力，即反应釜本体130处于正压状态时，连接管108内的液体被排出流入液封筒101的储液腔110内，使连接管108内的液柱高度低于储液腔110内的液面高度。如图3所示，当反应釜本体130的压力小于大气压力，即反应釜本体130处于负压状态时，储液腔110内的液体注入连接管108内，使连接管108内的液柱高度高于储液腔110内的液面高度。

如图3所示，当反应釜本体130内的压力处于负压状态时，连接管108内液柱超过液封筒101内水平面的高度为第一高度H₁。连接管108的超出储液腔110内液面的长度可以根据具体的需要进行调整，但是，必须得大于第一高度H₁，以避免密封液因为压力关系进入到反应釜本体130的放空口124内。第一高度H₁通过具有第一高度H₁的液柱产生的压力为反应釜本体130能承受的最大负压来确定，具体地在本实施例中，通过以下方式来计算：

根据公式P＝ρgh可以推导出h＝P/ρg，以水平面为参考面，假设整个系统所受到的最大的负压压力值的80％为0.003Mpa，使用最大压力的80％是为了预留保险系数。假设挥发性气体在液体中的最大溶解度为20％，那么饱和混合液的密度为了保险起见运用密封液密度进行计算，假设密封液为水则ρ＝1，则根据公式计算而来的第一高度H₁的值H₁＝0.003/1*9.8＝0.03m。在实际生产中压力大小是通过压力计所测得的。连接管108的管部超出液面的长度必须得大于第一高度H₁这样才能保证即使受到最大负压压力，液封筒101的储液腔110内的液体被最多的压入连接管108内，也不会使得液体由于连接管108太短容量不足而进入到反应釜本体130的放空口124内。

进一步地，在本实施例中，连接管108的自由端107距离液封筒101的底部的距离定义为第二高度H₂。第二高度H₂为预留高度，是通过挥发性气体在液体中的溶解度来计算而得来的。当体系受到最大负压时，液体会因为受到压力作用被压入连接管108内，使得连接管108内的液柱上升。当压力在受到最大负压之后又受到最大正压时，不仅之前被压入的液体相对液体的水平面形成的高度为H₁的液柱会由于压力作用被压到液封筒101的储液腔110内，而且处于正常压力时的竖直长度为L的液柱也会被压入储液腔110内。而这两段液柱在被挤压到储液腔110后，与之替换的就是挥发性气体会充满这两段长度的连接管108。此时假设这两段由于处于正压而溢出的挥发性气体刚好能完全溶解在高度为H₂所形成的液柱中，则溢出的挥发性气体不管多少都不会泄露到空气中，具体地L与H₁的高度之和的存液量应该是液封筒101在L高度的存液量。H₂的具体值在本实施例中具体通过以下方式来计算：

假设参与常压反应的挥发性气体在液体中的溶解度为每100体积的液体能溶解a体积的挥发性气体，且液封筒101为规则的圆柱形半径为R₁，连接管108为规则的圆柱形且半径为R₂。挥发性气体在液体中的溶解度为S＝a/100。连接管108的第一高度H₁与第一长度L在连接管108内所能形成的体积的大小为V₁＝πR₂ ²*(H₁+L)。那么在此体积V₁的挥发性气体气完全溶解在液体中所需要的液体的体积为V₂＝πR₁ ²*H₂。根据两者相等的关系可知V₁＝πR₂ ²*(H₁+L)＝V₂＝πR₁ ²*H₂。由此推出H₂＝100(H₁+L)R₂ ²/a*R₁ ²。当液封筒101的半径等于连接管108的半径时，且a＝100时，H₂＝H₁+L＝0.045m。当第二高度H₂满足此高度时，在最大压力下即使挥发性气体溢出也不会扩散到空气中。但在具体地工业生产中比第二高度H₂稍小的高度也是在能接受的范围内。因为可以通过加注液体的方式对液体进行弥补。

在本实施例中，收集缸112与自动溢流口104通过第三管道114连接。收集缸112位于第三管道114的下方，以方便接收从储液腔110内溢出的液体，为了保证系统的安全性，第三管道114的直径大小与连接管108的直径大小相同。

在本实施例中，液位监控视盅120设置于连接管108，用于检测液位的变化。具体地，液位监控视盅120的设置位置与自由端107的距离是第一高度H₁与第一长度L之和。设计的位置在此的原因是液体吸收溢出的挥发性气体，密度下降，导致相同负压情况下第一高度H₁液位高升。如果液位到达了第一高度H₁的最上方说明挥发性气体就饱和了，此时就需要通过液封筒101的液体注入口102对液封筒101进行注液，其中具体地注液的时候先把饱和的液体排除，然后再补充新的液体进入液封筒101的储液腔110。因此通过透明的液位监控视盅120观察一旦液位到达H₁则考虑开始注入液体。其中注液的方式为间歇性注液，因为如果持续注液，液封高度会继续上升，造成釜内负压过高而损坏设备。因此在具体地工业合成时，可以在巡查时观察液位监控视盅120的显示，补足即可。在本使用新型的其他实施例中，也可以不设置液位监控视盅120。当然，在不设置液位监控视盅120的时候，就需要通过其他的方式来得知液位高度。

本发明在反应系统内部出现正压时，挥发性气体会溢出通过连接管108对液体进行挤压，液封筒101内密封液可以吸收挥发性气体，减小系统放空口124处挥发性气体浓度甚至完全杜绝挥发性气体，从而减小环境污染，改善工作条件，降低对现场操作人员的人身损害。另外放空口124处没有挥发性气体，车间安全性也大大提高；当系统内部出现负压时，液封筒101的储液腔110内密封液在大气压作用下进入连接管108内，起到了一定的密封作用，物料因隔绝空气，大大降低了与空气中的氧接触的可能性，从而达到降低物料色号的目的。

实施例2

请参照图4至图6，本实施例提供了一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置200。其与用于密封常压反应釜放空口的密封装置100的区别在于：

用于密封常压反应釜放空口的密封装置200还包括缓冲筒122，连接管108与缓冲筒122同轴一体成型，缓冲筒122的直径大于连接管108的直径。缓冲筒122主要是缓冲液体的作用。为了避免连接管108的容量不足的问题。

为简化表示，本实施例中未提及的之处，请参阅实施例1中相应内容。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于密封常压反应釜放空口的密封装置，其特征在于，包括：液封筒、与反应釜本体通过放空口连接的连接管，所述液封筒设置有带有管道的液体注入口、与大气相通的自动溢流口以及存储有密封液的储液腔，所述液体注入口位于所述液封筒顶壁并与所述储液腔连通，所述自动溢流口位于所述液封筒的侧壁并与所述储液腔连通，所述连接管的一端与所述放空口密封连接，所述连接管的另一端与所述液封筒连接，并且从所述顶壁伸入所述储液腔内并位于所述密封液的液面之下，所述连接管内液体在所述反应釜本体内承受最大负压时上升的液柱高度为第一高度，所述连接管露出所述储液腔内液面的高度至少为所述第一高度所述连接管伸入所述液封筒液面的一端位于液面以下的部分竖直方向的长度为第一长度，所述第一长度的数值为由所述反应釜本体内最大正压力计算的液柱高度；所述连接管与所述反应釜本体的所述放空口通过阀门连接；

所述连接管的下端与所述液封筒的底部距离为第二高度，所述第二高度的数值为所述常压反应釜内具体地反应所采用的挥发性气体在密封液的溶解度计算而来；

所述密封装置还包括缓冲筒，所述连接管与所述缓冲筒同轴一体成型，所述缓冲筒的直径大于所述连接管的直径；

所述连接管设置有液位监控视盅，所述液位监控视盅是透明的且位于所述连接管的第一高度远离所述液封筒的一端。

2.根据权利要求1所述的用于密封常压反应釜放空口的密封装置，其特征在于，所述密封装置还包括收集缸和与所述收集缸匹配的管道，所述管道的一端通过所述自动溢流口与所述液封筒连接，所述管道的另一端伸入所述收集缸。

3.根据权利要求2所述的用于密封常压反应釜放空口的密封装置，其特征在于，所述液封筒的侧壁设置有带有阀门和管道的放净口，所述放净口邻近所述液封筒的底壁。

4.根据权利要求1所述的用于密封常压反应釜放空口的密封装置，其特征在于，所述连接管的材料为不锈钢。

5.根据权利要求4所述的用于密封常压反应釜放空口的密封装置，其特征在于，所述连接管为DN108不锈钢管。