CN113663616A - 一种反应釜温度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化学反应器技术领域，公开了一种反应釜温度控制系统，包括反应釜、换热器、与所述换热器的进气口连接的进汽管、与所述换热器的出气口连接的第一回汽管、保温水箱、控温系统和与所述控温系统电连接的蒸汽电磁阀、第一三通换向电磁阀、第二三通换向电磁阀、第一水泵、第二水泵、第一温度变送器及第二温度变送器，所述蒸汽电磁阀设置在所述进汽管上，所述第一温度变送器设置在所述保温水箱的内部，所述第二温度变送器设置在所述反应釜的内部，所述换热器的进水口通过所述第一水泵连接所述保温水箱的冷水出口，所述第二水泵位于所述保温水箱与所述第二三通换向阀之间。本发明能实现反应釜温度的自动精准控制，保证产品质量，提高生产效率。

Description

一种反应釜温度控制系统
技术领域
本发明涉及化学反应器技术领域，特别是涉及一种反应釜温度控制系统。
背景技术
氧化镓在诸多领域应用广泛，需求量非常大，然而氧化镓制备反应工艺对温度要求十分苛刻，现有技术仅能实现小规模的生产，不能满足大规模生产的迫切需求。现有技术采用电热丝加热，不仅使得反应釜升降温温度控制难、温差大，而且温度不均匀，导致产品品质无法保证，生产效率非常低，且管道阀门开度需要依靠人工谨慎操作，对人工的熟练程度依赖性高，在温度控制不好的情况下，反应釜内产品容易反应不完全，不利于质量控制。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种反应釜温度控制系统，实现反应釜温度的自动精准控制，保证产品质量，提高生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种反应釜温度控制系统，包括反应釜、换热器、与所述换热器的进气口连接的进汽管、与所述换热器的出气口连接的第一回汽管、保温水箱、控温系统和与所述控温系统电连接的蒸汽电磁阀、第一三通换向电磁阀、第二三通换向电磁阀、第一水泵、第二水泵、第一温度变送器及第二温度变送器，所述蒸汽电磁阀设置在所述进汽管上，所述第一温度变送器设置在所述保温水箱的内部，所述第二温度变送器设置在所述反应釜的内部，所述换热器的进水口通过所述第一水泵连接所述保温水箱的冷水出口，所述换热器的出水口连接所述保温水箱的热水进口，所述保温水箱的冷水进口设有第一回水管，所述进汽管上设有加热管，所述第一三通换向电磁阀分别连接所述第一回水管、所述加热管及所述反应釜的出水口，所述保温水箱的热水出口设有出水管，所述第一回汽管上设有第二回汽管，所述第二三通换向电磁阀分别连接所述出水管、所述第二回汽管及所述反应釜的进水口，所述第二水泵设置在所述出水管上，且位于所述保温水箱与所述第二三通换向阀之间。
优选地，所述进汽管上位于其进汽口与所述加热管之间沿气流方向依次设有第一截止阀、过滤器、减压阀和第二截止阀。
优选地，所述第一截止阀的进口与所述第二截止阀的出口之间设有压力管，所述压力管上设有第三截止阀、第一压力表和第二压力表，所述第三截止阀设置所述第一压力表与所述第二压力表之间。
优选地，所述进汽管上位于所述压力管与所述加热管之间设有安全阀，所述安全阀上设有排放管。
优选地，所述第一回汽管上位于所述加热管的两侧分别设有第一控制阀组和第二控制阀组，且所述第一控制阀组靠近所述第一回汽管的出汽端，所述第一回汽管的进汽端设有第四截止阀。
优选地，所述第一控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第五截止阀、疏水阀和第六截止阀，所述第五截止阀的进口与所述第六截止阀的出口之间连接有第一管道，所述第一管道上设有第七截止阀。
优选地，所述第二控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第八截止阀、第一止回阀和第九截止阀，所述第八截止阀的进口与所述第九截止阀的出口之间连接有第二管道，所述第二管道上设有第十截止阀。
优选地，所述蒸汽电磁阀的两侧分别设有第十一截止阀和第十二截止阀，所述第十一截止阀的进口与所述第十二截止阀的出口之间连接有第三管道，所述第三管道上设有第十三截止阀。
优选地，所述出水管上设有第一球阀、第二球阀和第三压力表，所述第一球阀及所述第二球阀设置在所述第二水泵的两侧，所述第三压力表设置在所述第二球阀与所述第二三通换向电磁阀之间。
优选地，所述第二回汽管上设有第三控制阀组，所述第三控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第十四截止阀、第二止回阀和第十五截止阀，所述第十四截止阀的进口与所述第十五截止阀的出口之间连接有第四管道，所述第四管道上设有第十六截止阀。
本发明实施例一种反应釜温度控制系统，与现有技术相比，其有益效果在于：工作时，第一水泵将保温水箱内的冷水泵入换热器，同时进汽管向换热器内输入高温蒸汽，使得冷水与高温蒸汽进行换热升温，当保温水箱内的水温达到第一温度变送器的设定温度时蒸汽电磁阀切断高温蒸汽流向换热器的汽流，高温蒸汽流入反应釜，对反应釜内的物料进行加热，待加热到第二温度变送器设定的物料反应温度时停止加热，高温蒸汽重新与换热器的通道连通，同时第二水泵将保温水箱内的恒温水循环进入反应釜的内进行保温，从而使得反应釜内始终维持在反应的最佳温度，从而提高了生产效率，保证了产品质量。同时，由于整个工作过程均在温控系统的控制下自动进行，不依赖人工熟练程度，实现反应釜温度的自动精准控制，进一步保证了产品质量，提高了生产效率。本发明结构简单，使用效果好，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的反应釜温度控制系统的结构示意图。
其中：1-反应釜，2-换热器，3-进汽管，4-第一回汽管，5-保温水箱，6-控温系统，7-蒸汽电磁阀，8-第一三通换向电磁阀，9-第二三通换向电磁阀，10-第一水泵，11-第二水泵，12-第一温度变送器，13-第二温度变送器，14-第一回水管，15-加热管，16-出水管，17-第二回汽管，18-第一截止阀，19-过滤器，20-减压阀，21-第二截止阀，22-压力管，23-第三截止阀，24-第一压力表，25-第二压力表，26-安全阀，27-排放管，28-第四截止阀，29-第五截止阀，30-疏水阀，31-第六截止阀，32-第一管道，33-第七截止阀，34-第八截止阀，35-第一止回阀，36-第九截止阀，37-第二管道，38-第十截止阀，39-第十一截止阀，40-第十二截止阀，41-第三管道，42-第十三截止阀，43-第一球阀，44-第二球阀，45-第三压力表，46-第十四截止阀，47-第十五截止阀，48-第二止回阀，49-第四管道，50-第十六截止阀，51-第十七截止阀，52-进水管，53-第二回水管，54-第三球阀，55-第四球阀，56-第五球阀，57-第六球阀，58-液位计。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种反应釜温度控制系统，包括反应釜1、换热器2、与所述换热器2的进气口连接的进汽管3、与所述换热器2的出气口连接的第一回汽管4、保温水箱5、控温系统6和与所述控温系统6电连接的蒸汽电磁阀7、第一三通换向电磁阀8、第二三通换向电磁阀9、第一水泵10、第二水泵11、第一温度变送器12及第二温度变送器13，所述蒸汽电磁阀7设置在所述进汽管3上，所述第一温度变送器12设置在所述保温水箱5的内部，所述第二温度变送器13设置在所述反应釜1的内部，所述换热器2的进水口通过所述第一水泵10连接所述保温水箱5的冷水出口，所述换热器2的出水口连接所述保温水箱5的热水进口，所述保温水箱5的冷水进口设有第一回水管14，所述进汽管3上设有加热管15，所述加热管15上设有第十七截止阀51，所述第一三通换向电磁阀8分别连接所述第一回水管14、所述加热管15及所述反应釜1的出水口，所述保温水箱5的热水出口设有出水管16，所述第一回汽管4上设有第二回汽管17，所述第二三通换向电磁阀9分别连接所述出水管16、所述第二回汽管17及所述反应釜1的进水口，所述第二水泵11设置在所述出水管16上，且位于所述保温水箱5与所述第二三通换向阀9之间。
较佳地，所述换热器2采用板式换热器，且其换热面积为4～10㎡；所述第一温度变送器12采用一体式温度变送器；所述第二温度变送器13采用防腐温度变送器，可避免反应物腐蚀所述；所述第一水泵10及所述第二水泵11均采用GDR热水管道泵；所述保温水箱5为不锈钢保温水箱。
基于上述技术特征的反应釜温度控制系统，工作时，第一水泵10将保温水箱5内的冷水泵入换热器2，同时进汽管3向换热器2内输入高温蒸汽，使得冷水与高温蒸汽进行换热升温，当保温水箱5内的水温达到第一温度变送器12的设定温度时蒸汽电磁阀7切断高温蒸汽流向换热器2的汽流，高温蒸汽流入反应釜1，对反应釜1内的物料进行加热，待加热到第二温度变送器13设定的物料反应温度时停止加热，高温蒸汽重新与换热器2的通道连通，同时第二水泵11将保温水箱5内的恒温水循环进入反应釜1的内进行保温，从而使得反应釜1内始终维持在反应的最佳温度，从而提高了生产效率，保证了产品质量。同时，由于整个工作过程均在温控系统6的控制下自动进行，不依赖人工熟练程度，实现反应釜1温度的自动精准控制，进一步保证了产品质量，提高了生产效率。本发明结构简单，使用效果好，易于推广使用。
本实施例中，所述进汽管3上位于其进汽口与所述加热管15之间沿气流方向依次设有第一截止阀18、过滤器19、减压阀20和第二截止阀21，从而既可以实现对蒸汽的过滤，也可以保证进入所述反应釜1及所述换热器2的高温蒸汽的压力在安全范围内，保证安全性。另外，为方便检测高温蒸汽的压力以及提高安全性，所述第一截止阀18的进口与所述第二截止阀21的出口之间设有压力管22，所述压力管22上设有第三截止阀23、第一压力表24和第二压力表25，所述第三截止阀23设置所述第一压力表24与所述第二压力表25之间。所述进汽管3上位于所述压力管22与所述加热管15之间设有安全阀26，所述安全阀26上设有排放管27，保证系统的安全运行。
本实施例中，所述第一回汽管4上位于所述加热管15的两侧分别设有第一控制阀组和第二控制阀组，且所述第一控制阀组靠近所述第一回汽管4的出汽端，所述第一回汽管4的进汽端设有第四截止阀28，从而可保证工作的安全性。具体地，所述第一控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第五截止阀29、疏水阀30和第六截止阀31，所述第五截止阀29的进口与所述第六截止阀31的出口之间连接有第一管道32，所述第一管道32上设有第七截止阀33，其使得在确保蒸汽稳定压力的同时，及时排出冷凝多余的水分，蒸汽管道以及蒸汽截止阀直径优选DN25～DN40，材质优选的碳钢，确保安全。
所述第二控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第八截止阀34、第一止回阀35和第九截止阀36，所述第八截止阀34的进口与所述第九截止阀36的出口之间连接有第二管道37，所述第二管道38上设有第十截止阀38。所述第一止回阀35可保证汽流的方向，当需要更换所述第一止回阀35的时候可关闭所述第八截止阀34及第九截止阀36，打开所述第十截止阀38进行更换，不影响工作的正常进行。同理，所述第二回汽管17上设有第三控制阀组，所述第三控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第十四截止阀46、第二止回阀48和第十五截止阀47，所述第十四截止阀46的进口与所述第十五截止阀47的出口之间连接有第四管道49，所述第四管道49上设有第十六截止阀50。
本实施例中，所述蒸汽电磁阀7的两侧分别设有第十一截止阀39和第十二截止阀40，所述第十一截止阀39的进口与所述第十二截止阀40的出口之间连接有第三管道41，所述第三管道41上设有第十三截止阀42。当需要更换所述蒸汽电磁阀7是关闭所述第十一截止阀39和第十二截止阀40，打开所述第十三截止阀41，然后进行更换即可，操作简单方便，不用停机更换。
本实施例中，所述出水管16上设有第一球阀43、第二球阀44和第三压力表45，所述第一球阀43及所述第二球阀44设置在所述第二水泵11的两侧，所述第三压力表45设置在所述第二球阀44与所述第二三通换向电磁阀9之间。所述第三压力表45用于检测水压，保证系统安全运行。所述第一球阀43及所述第二球阀44即可控制水流的开启，也可以方便更换所述第二水泵11。
另外，所述第一水泵10与所述换热器2之间通过进水管52连接，所述换热器2与保温水箱5之间通过第二回水管53连接，所述第二回水管53上设有第三球阀54，所述进水管52的两端分别设有第四球阀55和第五球阀56，所述第一水泵10与所述保温水箱5之间设有第六球阀57。同时，所述加热管15上设有第十七截止阀51，方便控制汽流的流向。
本实施例中，所述保温水箱5内设有保温夹层，可减少能量损失，所述保温水箱5的容积为所述反应釜1夹套容积的5-10倍，从而确保恒温热水的充足供应。同时，所述保温水箱5内设有液位计58，优选板式液位计，板式液位计58与不锈钢保温水箱5连接，实时监控不锈钢保温水箱5内的水位，当水位下降至五分之二时，需要及时补充自来水，自来水需补充到不锈钢保温水箱5容积的五分之四时可确保恒温水的正常供给。
本发明的工作过程为：
(1)在不锈钢保温水箱5内加五分之四左右容积的自来水，打开第一截止阀18、第二截止阀21、第五截止阀29、第六截止阀31、第八截止阀34、第九截止阀36、第四截止阀28、第十一截止阀39、第十二截止阀40，打开第三球阀54、第四球阀55、第五球阀56、第六球阀57，启动自动控温系统6，设置好所述第一温度变送器12工作控制开关温度，启动第一水泵10使不锈钢保温水箱5内的自来水循环进入换热器2中，再启动蒸汽电磁阀7，使高温蒸汽进入板式换热器2，自来水在板式换热器2中与高温蒸汽换热升温，循环流回至不锈钢保温水箱5中，一直循环到氧化镓物料反应的工艺温度。其中，高温蒸汽的温度为100～150℃，保温水箱5内的水的温度为50～70℃。
(2)待第一温度变送器12显示温度为氧化镓物料反应的工艺温度时，打开第十四截止阀46、第十五截止阀47、第十七截止阀51，设置好第二温度变送器13的工作控制开关温度，再启动第一三通换向电磁阀8和第二三通换向电磁阀9，使高温蒸汽进入反应釜1夹套内对物料迅速加热升温。
(3)待第二温度变送器13显示温度为氧化镓物料反应的工艺温度时，打开第一球阀43、第二球阀44，自动控温系统6根据第二温度变送器13实测温度发出脉冲信号，控制蒸汽三通电磁阀7的流道切换，关闭高温蒸汽进入反应釜1的流通，然后再启动第二水泵11，使不锈钢保温水箱5内的恒温热水循环进入反应釜1夹套内，灌满后循环流回不锈钢保温水箱5中，连续循环供给恒温热水进入搅拌反应釜1夹套内，实现恒温加热反应。温度控制能精确到±1℃，比传统的电热丝加热更加节能更加环保，设备安装完毕可自行运作不需人工操作，有利于质量控制，提高生产效益，降低了劳动强度，降低了生产成本。
(4)以上操作完成后，可根据工艺要求调整所需温度，设置自动控温系统6控制第一水泵就可实现升温或降温。
本申请应用在氧化镓制备上，通过快速升温精准恒温方式加热反应物料，有利于质量控制，氧化镓制备产能能够提升5倍，降低了劳动强度，降低了生产成本。
本申请与现有技术的不同主要体现在以下几点：
1、能耗方面：现有电加热反应，设备制作成本高，安装难度系数大，耗电量庞大，操作危险系数高，使得人员劳动强度大，人员需求量大，生产成本高。
本方案：采用快速升温恒温反应装置方案，减少能源浪费，减少人员劳动强度，处理效率高，操作更加灵活方便。
2、安全方面：现有技术采用设备复杂，操作难度大，温度控制精度不足，容易造成产品损坏或者反应不完全。
本方案设备：设备正常运行后，不需要人员操控，可自行连续运行处理，所述自动控温系统根据防腐温度变送器实测温度发出脉冲信号，控制蒸汽三通换向电磁阀流道切换，开始先切换高温蒸汽进入反应釜夹套使反应物料快速升温，当升温达到指定温度时启动GDR热水管道泵，蒸汽三通换向电磁阀流道切换到恒温循环水进入反应釜夹套内，从而实现快速升温精准恒温，大大提升了处理效率。后期维护简单，每台设备都已管道与法兰连接，容易拆装维护检修。
3、环保方面：本身的设备单一，污染源单一，保证了不会对环境造成任何污染。
4、成本方面：现有的电加热反应设备制作成本高，安装难度系数大，耗电量庞大，人员需求量大，生产成本高；本方案的快速升温恒温反应装置工艺简单，设计合理，不用担心过多人工操作，合理利用能源，减少浪费。
5、人员操作方面：现有电加热反应处理操作比较麻烦，需要小心翼翼，人员安环得不到保证，人员操作工序较多；本方案设备的工艺简单，使用自动控温系统自动化加热处理，一釜可使用两种加热方式，利用蒸汽三通换向电磁阀智能切换加热介质，设备操作点较少，不用担心过多人工操作，人员劳动强度低，合理利用能源，减少浪费；
6、现场安装方面：设计合理，安装非常灵活，可以根据场地的大小、高度，量身定制，也方便安装。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反应釜温度控制系统，其特征在于：包括反应釜、换热器、与所述换热器的进气口连接的进汽管、与所述换热器的出气口连接的第一回汽管、保温水箱、控温系统和与所述控温系统电连接的蒸汽电磁阀、第一三通换向电磁阀、第二三通换向电磁阀、第一水泵、第二水泵、第一温度变送器及第二温度变送器，所述蒸汽电磁阀设置在所述进汽管上，所述第一温度变送器设置在所述保温水箱的内部，所述第二温度变送器设置在所述反应釜的内部，所述换热器的进水口通过所述第一水泵连接所述保温水箱的冷水出口，所述换热器的出水口连接所述保温水箱的热水进口，所述保温水箱的冷水进口设有第一回水管，所述进汽管上设有加热管，所述第一三通换向电磁阀分别连接所述第一回水管、所述加热管及所述反应釜的出水口，所述保温水箱的热水出口设有出水管，所述第一回汽管上设有第二回汽管，所述第二三通换向电磁阀分别连接所述出水管、所述第二回汽管及所述反应釜的进水口，所述第二水泵设置在所述出水管上，且位于所述保温水箱与所述第二三通换向阀之间。
2.如权利要求1所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述进汽管上位于其进汽口与所述加热管之间沿气流方向依次设有第一截止阀、过滤器、减压阀和第二截止阀。
3.如权利要求2所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述第一截止阀的进口与所述第二截止阀的出口之间设有压力管，所述压力管上设有第三截止阀、第一压力表和第二压力表，所述第三截止阀设置所述第一压力表与所述第二压力表之间。
4.如权利要求3所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述进汽管上位于所述压力管与所述加热管之间设有安全阀，所述安全阀上设有排放管。
5.如权利要求1所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述第一回汽管上位于所述加热管的两侧分别设有第一控制阀组和第二控制阀组，且所述第一控制阀组靠近所述第一回汽管的出汽端，所述第一回汽管的进汽端设有第四截止阀。
6.如权利要求5所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述第一控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第五截止阀、疏水阀和第六截止阀，所述第五截止阀的进口与所述第六截止阀的出口之间连接有第一管道，所述第一管道上设有第七截止阀。
7.如权利要求5所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述第二控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第八截止阀、第一止回阀和第九截止阀，所述第八截止阀的进口与所述第九截止阀的出口之间连接有第二管道，所述第二管道上设有第十截止阀。
8.如权利要求1-7任一项所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述蒸汽电磁阀的两侧分别设有第十一截止阀和第十二截止阀，所述第十一截止阀的进口与所述第十二截止阀的出口之间连接有第三管道，所述第三管道上设有第十三截止阀。
9.如权利要求1-7任一项所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述出水管上设有第一球阀、第二球阀和第三压力表，所述第一球阀及所述第二球阀设置在所述第二水泵的两侧，所述第三压力表设置在所述第二球阀与所述第二三通换向电磁阀之间。
10.如权利要求1-7任一项所述的反应釜温度控制系统，其特征在于：所述第二回汽管上设有第三控制阀组，所述第三控制阀组包括沿汽流方向依次设置的第十四截止阀、第二止回阀和第十五截止阀，所述第十四截止阀的进口与所述第十五截止阀的出口之间连接有第四管道，所述第四管道上设有第十六截止阀。
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