CN114777534A - 一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，包括壳体、进液箱、出液箱、管板、换热管、冷媒进管和冷媒出管，换热管靠近进液箱的一端设有扰流结构，扰流结构包括引导环，引导环固定设置于换热管的内壁，引导环的直径沿贫吸收液的流动方向逐渐减小，引导环的周壁开设有多组扰流孔，多组扰流孔沿引导环的周壁周向排列，每组扰流孔均包括第一扰流孔和第二扰流孔，第一扰流孔和第二扰流孔间隔开设，第一扰流孔的轴线和第二扰流孔的轴线相交且交点位于引导环的外壁和换热管的内壁之间。本申请具有获得更好换热效果，从而降低贫吸收液问题，以提高贫吸收液的对环氧乙烷吸收能力的效果。

Description

一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置

技术领域

本申请涉及环氧乙烷生产系统的领域，尤其是涉及一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置。

背景技术

乙烯和氧气在银催化剂的作用下在反应器中生成环氧乙烷，生成的环氧乙烷与未反应的乙烯、氧气、致稳气甲烷、氮气、副产品二氧化碳等混在一起，统称为循环气。循环气冷却后，进入环氧乙烷吸收塔，在环氧乙烷吸收塔中，以低温(约25℃)的贫吸收液吸收循环气中的环氧乙烷，从而将环氧乙烷从循环气中分离开。环氧乙烷水溶液进入环氧乙烷解析塔内再生环氧乙烷后，环氧乙烷和水的气相混合物再进入环氧乙烷精制工段，解析出环氧乙烷后的液相即为贫吸收液。

当外界环境温度较高时，贫吸收液往往不能被冷却到25℃，而一旦贫吸收液的温度过高，无法充分吸收循环气中的环氧乙烷，就必然有部分环氧乙烷从环氧乙烷吸收塔内逃逸，逃逸的环氧乙烷一部分进入碳酸盐系统生成乙二醇影响碳酸盐系统的系统稳定性，另一部分进入循环气压缩机，乙二醇在循环气压缩机内容易聚合并附着带叶轮上，影响甚至损坏压缩机的运行。

此外，若贫吸收液的温度过高，环氧乙烷还容易水解成乙二醇，导致环氧乙烷的产量降低。也就是说，理论上而言，贫吸收液的温度越低，对于环氧乙烷的吸收效果就越好。当然，处于生产成本等的考虑，贫吸收液的温度不宜过低，但是仍然需要严格控制在27℃以内，否则环氧发乙烷的逃逸量将明显提高。

在实际生产中，经过研发部门的数据分析发现，目前环氧乙烷循环泵的出水口水温约为130℃，贫吸收液进入吸收水换热器前约为120℃，导致吸收水换热器排出的贫吸收液温度偏高，吸收效率降低，这一问题亟待解决。

发明内容

为了改善目前常规的环氧乙烷生产系统中贫吸收液吸收环氧乙烷前温度过低的缺陷，本申请提供一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置。

本申请提供的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置采用如下的技术方案：

一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，包括壳体、进液箱、出液箱、管板、换热管、冷媒进管和冷媒出管，所述进液箱和所述出液箱分别固定连接于所述壳体的两端，所述进液箱和所述出液箱均与所述壳体相连通，所述管板有两个且分别固定连接于所述壳体的两端，所述换热管有多根且均位于所述壳体内，多根所述换热管的两端分别与一个所述管板相连，所述进液箱和所述出液箱通过所述换热管相连通，所述冷媒进管设置于所述壳体的底壁且位于所述壳体靠近所述出液箱的一端，所述冷媒出管设置于所述壳体的顶壁且位于所述壳体靠近所述进液箱的一端，所述换热管靠近所述进液箱的一端设有扰流结构，所述扰流结构包括引导环，所述引导环固定设置于所述换热管的内壁，所述引导环的直径沿贫吸收液的流动方向逐渐减小，所述引导环的周壁开设有多组扰流孔，多组所述扰流孔沿所述引导环的周壁周向排列，每组所述扰流孔均包括第一扰流孔和第二扰流孔，所述第一扰流孔和所述第二扰流孔间隔开设，所述第一扰流孔的轴线和所述第二扰流孔的轴线相交且交点位于所述引导环的外壁和所述换热管的内壁之间。

通过采用上述技术方案，列管式换热器是目前较为常见的换热器，常用于高温液体的换热、冷却，冷媒一般是水或空气等，本申请中进一步在贫循环水进入吸收水换热器前设计安装列管式换热器，以对贫吸收液进行初步冷却。

但是发明人发现，列管式换热器存在一定缺陷，主要体现在，贫吸收液在换热管内流动时基本是层流状态，靠近换热管管壁的部分最先换热冷却，越靠近换热管中间部分的贫吸收液换热越慢。为了获得更好的换热效果，必须加大换热管的长度，提高换热管内贫吸收液的换热时间。

贫吸收液的流动路径为：进液箱、换热管、出液箱，由于换热管内设有引导环，贫吸收液从进液箱进入到换热管内时，均需经过引导环，大部分贫吸收液沿引导环继续流动并流动到换热管内，小部分贫吸收液进入到扰流孔内。由于第一扰流孔内流出的贫吸收液和第二扰流孔内流出的贫吸收液发生碰撞，能够形成紊流，使得换热管内各部分贫吸收液均能够接触换热管的内壁进行换热，相较于贫吸收液层流状态逐级向内传热的方式，紊流换热的方式大大提高了换热效率，因此能够以更小的设备体积获得更好的换热效果。

可选的，所述扰流结构还包括扰流凸环，所述扰流凸环周向设置于所述引导环的内壁，所述扰流孔和所述扰流凸环沿贫吸收液的流动方向间隔排列。

通过采用上述技术方案，虽然额外设置于引导环上的第一绕流孔和第二扰流孔能够形成紊流，但是通过第一扰流孔和第二扰流孔的贫吸收液较少，因此形成的紊流规模较小。进一步在引导环的内壁设置扰流凸环，引导环内的贫吸收液在与扰流凸环发生碰撞时，同样能够产生紊流。因此，不论是引导环内的贫吸收液还是通过扰流孔的贫吸收液，均各自形成紊流，从而提高形成的紊流的规模，进一步提高换热效果。

可选的，所述扰流结构还包括导流片和连接片，所述导流片的一端与所述引导环相连接，所述连接片固定连接于所述导流片远离所述引导环的一端，所述连接片的两端均与所述换热管的内壁相连，所述导流片上冲压有第一紊流凸起和第二紊流凸起，所述第一紊流凸起朝向远离地面的方向凸起，所述第二紊流凸起朝向靠近地面的方向凸起，所述第一紊流凸起和所述第二紊流凸起沿所述导流片的长度方向间隔排列。

通过采用上述技术方案，随着贫吸收液在换热管内流动时间的延长，引导环产生的紊流逐渐消失，影响贫吸收液的冷却换热。进一步在换热管内设置导流片，并在导流片上冲压出第一紊流凸起和第二紊流凸起，能够将贫吸收液分流，多股分流后重新汇合的贫吸收液会发生碰撞，从而产生紊流，以提高换热效果。

可选的，所述第一紊流凸起和所述第二紊流凸起上均冲压有朝向所述导流片凸起的第三紊流凸起；所述第一紊流凸起、第二紊流凸起和第三紊流凸起靠近所述引导环的一端均冲压有喇叭口。

通过采用上述技术方案，进一步冲压得到的第三紊流凸起能够进一步将贫吸收液分流，也就能够获得更均匀的紊流效果。喇叭口能够提高贫吸收液进入一紊流凸起、第二紊流凸起和第三紊流凸起的量，并使不同区域的贫吸收液获得不同的流速，使得重新汇流的贫吸收液更好的产生碰撞，以获得更好的紊流效果。

可选的，所述壳体内设有折流装置，所述折流装置包括第一折流板和第二折流板，所述第一折流板设置于所述壳体内壁远离地面的一侧，所述第二折流板设置于所述壳体内壁靠近地面的一侧，所述第一折流板和所述第二折流板间隔设置。

通过采用上述技术方案，冷媒在第一折流板和第二折流板的引导下在壳体内以特定的路径流动，从而更好的与换热管内的贫吸收液进行换热，以提高冷媒的换热效率。

可选的，所述扰流结构和所述换热管的内壁均涂覆有阻垢涂料，所述阻垢涂料包括以下质量份的原料：

通过采用上述技术方案，发明人发现，相较于常见的列管式换热器，本申请中特定结构的换热管特别容易产生水垢。这可能是由于，扰流结构虽然能够通过产生紊流而获得更好的换热效果，但是贫吸收液在扰流结构的作用下压力、温度等容易出现突变，矿物质更容易反应和析出成为水垢。因此本申请进一步在换热管的内壁和扰流结构上涂覆阻垢涂料。

其中，负载有聚苯胺的石墨烯一方面作为导热填料，使整个阻垢涂料具有良好的导热性能，另一方面，聚苯胺是一种导电高分子材料，能够提高阻垢涂料的导电性，相应的提高阻垢涂料的防腐性能。磷酸锌和单宁酸属于防锈、转锈成分，能够提高阻垢涂料与锈蚀表面的附着力，也能够提高阻垢涂料的防锈能力。

当外界环境温度较低时，环氧乙烷循环泵的出水口温度较低，此时并不需要使用冷却装置对贫吸收液进行预冷却，闲置的冷却装置容易滋生微生物。对苯酚是较为常用的抗菌剂，添加到阻垢涂料内能够降低换热管贫吸收液滋生微生物的可能。

聚吡咯改性蒙脱土具有良好的疏水性能，能够大大提高阻垢涂料的疏水性，降低亲水性水垢附着的可能性，从而起到阻垢的作用。此外，蒙脱土的层状结构能够延长腐蚀性物质的渗透路径，在阻隔涂料内形成迷宫效应，提高阻垢涂料的防腐和阻隔性能。

可选的，所述负载有聚苯胺的石墨烯通过以下工艺制备得到：

A1、氧化石墨烯分散，将氧化石墨烯加入水中并超声分散，得到氧化石墨烯悬浊液；

A2、苯胺聚合液配置，取樟脑磺酸溶于水中充分溶解得到樟脑磺酸溶液，取苯胺溶解于盐酸溶液中，得到苯胺酸溶液，随后将樟脑磺酸溶液和苯胺酸溶液混合，得到苯胺聚合液；

A3、聚合反应，将氧化石墨烯悬浊液和苯胺聚合液混合，加入过硫酸铵的盐酸溶液，搅拌反应，过滤洗涤得到反应物；

A4、还原，将步骤A3中得到的反应物分散于叔丁醇中，加入还原剂对氧化石墨烯进行还原，得到负载有聚苯胺的石墨烯。

通过采用上述技术方案，以樟脑磺酸掺杂聚苯胺，能够提高聚苯胺的导电性能，从而提高阻垢涂料的防腐性能。而石墨烯材料的加入不但能够进一步提高聚苯胺的导电性能，还能进一步提高阻垢涂料的导热性能。对于冷却装置而言，涂覆阻垢涂料需要除了需要有良好的阻垢、防腐等性能外，还需要有良好的导热性能，以获得良好的换热效率。

氧化石墨烯中有大量羟基、羧基、环氧基等亲水基团，易溶于弱极性的叔丁醇中，且相较于常见的水等溶剂，叔丁醇对于石墨烯具有特殊的理化性质和结构导向作用，能够形成粒度更小的石墨烯粒子。

除此之外，发明人在做对照实验时还意外发现，若将步骤A4中的叔丁醇替换为水，最终制得的阻垢涂料的抗老化能力有明显的下降，而理论上叔丁醇和水对于阻垢涂料的抗老化能力应当没有过大的影响。

发明人通过进一步的对照实验发现，当步骤A4中使用叔丁醇时，是否添加抗菌剂对甲酚将对阻垢涂料的抗老化能力产生较大影响；当步骤A4中使用水时，是否添加抗菌剂对甲酚对于阻垢涂料的抗老化能力几乎没有影响。这意味着，对甲酚和叔丁醇存在协同抗老化的效果，这可能是由于，以樟脑磺酸对聚苯胺进行掺杂后，聚苯胺中引入了樟脑磺酸，而樟脑磺酸具有一定催化活性，能够催化对甲酚和叔丁醇的烷基化反应，得到抗老剂2,6-二叔丁基对甲酚，从而提高阻垢涂料的抗老性能。

可选的，所述步骤A4中，还原剂为水合肼、亚硫酸钠、硼氢化钠中的至少一种。

通过采用上述技术方案，发明人意外发现，相较于以水合肼和硼氢化钠作为还原剂，以亚硫酸钠作为还原剂最终制得的阻垢涂料具有显然更好的阻垢性能。而亚硫酸钠自身并没有报道具有阻垢功能，且就还原效果而言，上述三种还原剂过量的情况下，应当都能够将氧化石墨烯完全还原，因此，阻垢性能的差异应当跟还原剂的还原效果也没有关系。因此，应当是还原剂与体系中的某个物质产生了协同阻垢的效果。

发明人进一步做对照实验时发现，当还原剂为亚硫酸钠时，阻垢涂料中是否添加单宁酸对于阻垢涂料的阻垢性能有十分明显的影响；而当还原剂为硼氢化钠时，阻垢涂料中是否添加单宁酸虽然仍然会对阻垢涂料的阻垢性能产生影响，但是影响明显要小的多。这可能是由于，单宁酸和亚硫酸钠能够发生反应，生成磺化单宁酸，而磺化单宁酸成是一种阴离子制剂，具有显著的除垢作用。

可选的，所述聚吡咯改性蒙脱土通过以下工艺制备得到：

B1、分散，将十二烷基苯磺酸钠和己基葡糖苷溶于水中，随后将纳米蒙脱土加入，超声分散，得到蒙脱土悬浊液；

B2、离子置换，将氯化铁加入到步骤B1中的蒙脱土悬浊液中，搅拌置换，得到置换体系；

B3、聚合反应，将吡咯单体加入到置换体系中，搅拌反应，过滤洗涤后得到聚吡咯改性蒙脱土。

通过采用上述技术方案，吡咯聚合能够插层到蒙脱土的层间结构中，最终获得聚吡咯改性蒙脱土。纳米蒙脱土比表面积大，容易发生团聚，相较于单独使用十二烷基苯磺酸钠或单独使用己基葡糖苷，将十二烷基苯磺酸钠和己基葡糖苷复配使用能够获得明显更好的分散效果，从而提高阻垢涂料的各项性能。这可能是由于，两者形成了阴-非离子复配效应，己基葡糖苷插入十二烷基苯磺酸钠之间，从而形成分散性更好的混合胶团

可选的，所述纳米蒙脱土和所述吡咯单体的质量比为1：(3-5)。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过在环氧乙烷生产系统中增设一冷却装置，能够贫吸收液进行初步冷却，而特定的增设有扰流结构的换热管，能够将贫吸收液在换热管内的流动状态从层流状态变为紊流状态，从而获得明显更好的换热效果。

2.通过进一步在换热管内设置特定结构的导流片，能够使换热管内的贫吸收液不断分流、汇流，在此过程中，贫吸收液不断发生碰撞，从而获得更好的紊流状态，获得更好的换热效果。

3.由于额外设置的扰流结构使得换热管内贫吸收液的压力、流速、温度等不断突变，使得换热管和扰流结构上特别容易产生水垢，水垢是热的不良导体，十分影响换热效率；进一步涂覆的阻垢涂料具有良好的防腐、导热、抗菌和阻垢性能。

4.发明人意外发现，在制备负载有聚苯胺的石墨烯时，还原步骤中所用溶剂为水或叔丁醇对于阻垢涂料的抗老化性能有十分明显的影响，这与常规认知有较大出入，发明人进一步做对照实验发现，是作为抗菌剂的对苯酚和作为溶剂的叔丁醇之间存在协同抗老化效果，可能是由于对苯酚和叔丁醇能够在樟脑磺酸的催化下生成抗老剂2,6-二叔丁基对甲酚，从而提高阻垢涂料的抗老性能。

5.发明人还发现，在制备负载有聚苯胺的石墨烯时，使用不同的还原剂对于组中得到的阻垢涂料的阻垢性能有十分明显的影响，这可能是由于，相较于水合肼和硼氢化钠，亚硫酸钠除了作为还原剂，还能够与作为转锈剂的单宁酸之间形成协同阻垢效果。

附图说明

图1是本申请各实施例的冷却装置的剖视图。

图2是本申请各实施例的换热管的剖视图。

图3是图2中A部分的局部结构放大示意图。

图4是本申请各实施例中换热管的局部剖视图，用以展示换热管上引导环的结构。

附图标记说明：11、壳体；12、进液箱；13、出液箱；14、管板；15、换热管；16、冷媒进管；17、冷媒出管；21、第一折流板；22、第二折流板；31、引导环；311、第一扰流孔；312、第二扰流孔；32、扰流凸环；33、导流片；34、连接片；35、第一紊流凸起；36、第二紊流凸起；37、第三紊流凸起；38、喇叭口。

具体实施方式

以下结合附图1～4、实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，由于以下各实施例中冷却装置的结构完全相同，不同之处在于是否涂覆有足够涂料及阻垢涂料的组成、配比。因此，以实施例1为例，对环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置的结构进行说明。

参照图1，一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，包括壳体11、进液箱12、出液箱13、管板14、换热管15、冷媒进管16和冷媒出管17。壳体11为中空圆柱状且进液箱12和出液箱13分别固定连接于壳体11的两端，壳体11与进液箱12、壳体11与出液箱13均相连通。

参照图1，管板14有两个，两个管板14均固定连接在壳体11的内壁，两个管板14分别位于壳体11的两端，两个管板14分别将壳体11与进液箱12、壳体11与出液箱13分隔。换热管15有多根，多根换热管15均布设置于壳体11内，换热管15的轴线与壳体11的轴线平行，换热管15的两端分别以一个管板14固定连接，换热管15贯穿管板14，进液箱12和出液箱13通过均布的多根换热管15相连通。冷媒进管16设置于壳体11的底壁且位于壳体11靠近出液箱13的一端，冷媒出管17设置于壳体11的顶壁且位于壳体11靠近进液箱12的一端。

参照图1，壳体11内还设置有用于对冷媒进行引导的折流装置，折流装置包括两块第一折流板21和一块第二折流板22，需要注意的是，第一折流板21和第二折流板22的数量可以根据实际换热需求进行调整，本申请中以第一折流板21为两块、第二折流板22为一块为例进行说明。两块第一折流板21均固定连接于壳体11内壁远离地面的一侧，两块第一折流板21间隔设置，第二折流板22固定连接于壳体11靠近地面的一侧，第二折流板22位于两块第一折流板21之间。

冷媒通过冷媒进管16输入到壳体11内，在第一折流板21和第二折流板22的引导下形成弯曲的流动路径，延长冷媒在壳体11内的流动路径，以更好的与换热管15进行换热。贫吸收液输入到进液箱12内，并从进液箱12输入到均布的换热管15内，并最终流入出液箱13内，通过多根均布的换热管15，与冷媒进行换热。

参照图2和图4，为了将换热管15内贫吸收液的流动状态从层流状态转换为紊流状态，进一步在换热管15内设有扰流结构。扰流结构包括引导环31、扰流凸环32、导流片33和连接片34，引导环31固定连接于换热管15的内壁且引导环31位于换热管15靠近进液箱12的一端，引导环31的直径从靠近进液箱12到靠近储液箱逐渐减小，从而形成直径逐渐减小的形状。引导环31的周壁开设有三组扰流孔，三组扰流孔沿引导环31的周壁周向等间隔排列。每组扰流孔均包括第一扰流孔311和第二扰流孔312，第一扰流孔311和第二扰流孔312沿引导环31的周壁间隔排列，第一扰流孔311和第二扰流孔312均倾斜开设，第一扰流孔311的轴线和第二扰流孔312的轴线相交且交点位于引导环31和外壁和换热管15的内壁之间。贫吸收液进入引导环31后，部分进入第一扰流孔311和第二扰流孔312，由于两者的轴线相交，第一扰流孔311内的贫吸收液和第二扰流孔312内的贫吸收液也会在引导环31和换热管15之间发生碰撞，从而形成紊流。

参照图2和图4，扰流凸环32周向设置于引导环31的内壁，扰流凸环32的轴线与引导环31的轴线重合，扰流孔和扰流凸环32沿贫吸收液的流动方向间隔排列。扰流凸环32一则能够促使引导环31内的贫吸收液形成紊流；二则受到阻挡的贫吸收液更多的进入到第一扰流孔311和第二扰流孔312内，形成更大的紊流。也即是说，扰流凸环32能够综合提升引导环31内、引导环31外的紊流效果，综合提高换热效果。

参照图2和图3，导流片33位于换热管15内且沿换热管15的长度方向设置，导流片33的一端与引导环31远离进液箱12的一端固定连接，导流片33的另一端与连接片34相连，连接片34的两端均与换热管15的内壁固定连接，导流片33的宽度小于换热管15的内径，以对换热管15内的贫吸收液进行分流和引导。

参照图2和图3，导流片33远离地面的一侧冲压成型有第一紊流凸起35，导流片33靠近地面的一侧冲压成型有第二紊流凸起36，第一紊流凸起35和第二紊流凸起36上均冲压成型有朝向导流片33的第三紊流凸起37。第一紊流凸起35和第二紊流凸起36沿导流片33的长度方向间隔排列，以不间断的对换热管15内的贫吸收液进行分流，分流后汇流的贫吸收液会碰撞形成紊流。

参照图2和图3，第一紊流凸起35、第二紊流凸起36和第三紊流凸起37靠近引导环31的一端均冲压有喇叭口38。喇叭口38能够引导更多的贫吸收液进入到第一紊流凸起35、第二紊流凸起36和第三紊流凸起37内，由于喇叭口38的内径逐渐减小，贫吸收液被不断加速，从而使换热管15内各部位的贫吸收液流速不同，流速不同的贫吸收液汇流碰撞后形成更明显的紊流。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，扰流结构和换热管15的内壁均涂覆有阻垢涂料，每复配一份阻垢涂料均包括以下质量份的原料：

将上述阻垢涂料复配共混，喷涂即可，阻垢涂料的厚度控制在100μm。

其中，环氧树脂为凤凰牌水性环氧乳液，牌号为0947A-53W；与之配套的固化剂为凤凰牌水性环氧固化剂，牌号为0947B-100W。

其中，磷酸锌、单宁酸、对甲酚均为市售。

其中，负载有聚苯胺的石墨烯由以下工艺制备得到：

A1、氧化石墨烯分散，取0.5g市售氧化石墨烯分散在1L水中，以50W的功率超声1h，得到氧化石墨烯悬浊液。

A2、苯胺聚合液配置，取樟脑磺酸溶于水中充分溶解，配置得到浓度为20g/L的樟脑磺酸溶液；将苯胺溶解于2wt％浓度的稀盐酸中，配置浓度为10g/L的苯胺酸溶液；随后将樟脑磺酸溶液和苯胺酸溶液按照体积比1：1混合并搅拌均匀，得到苯胺聚合液。

A3、聚合反应，将氧化石墨烯悬浊液和苯胺聚合液按照积比1：1混合并搅拌均匀，得到混合体系。随后将过硫酸铵溶解于2wt％浓度的稀盐酸中，配置浓度为10g/L的过硫酸铵酸溶液，将过硫酸铵酸溶液加入到混合体系中，过硫酸铵酸溶液的添加体积与苯胺聚合液的体积相同，添加完成后搅拌反应，反应时间6h，反应结束后过滤并用水洗涤3次，得到反应物。

A4、还原，将步骤A3中得到的反应物分散于叔丁醇中，以50W的功率超声30min，配置成浓度为10g/L的悬浊液，随后加入亚硫酸钠，亚硫酸钠的添加量为10g/L，随后将体系加热到90℃冷凝回流还原8h，得到负载有聚苯胺的石墨烯。

需要注意的是，负载有聚苯胺的石墨烯并未进一步进行过滤洗涤等操作，叔丁醇也可以作为环氧树脂的稀释剂使用。

其中，聚吡咯改性蒙脱土由以下工艺制备得到：

B1、分散，将等质量的十二烷基苯磺酸钠和己基葡糖苷溶于水中，配置成总浓度为10g/L的溶液，随后将纳米蒙脱土加入，纳米蒙脱土的添加量为15g/L，以50W的功率超声分散30min，得到蒙脱土悬浊液。

B2、离子置换，将六水氯化铁加入到步骤B1得到的蒙脱土悬浊液中，六水氯化铁的添加量为10g/L，搅拌置换20min，得到置换体系。

B3、聚合反应，将吡咯单体加入到置换体系中，吡咯的添加量为60g/L，搅拌反应8h，过滤并用去离子水洗涤3次，在65℃的温度下烘干，研磨并过200目筛，得到聚吡咯改性蒙脱土。

实施例3-6

实施例3-6与实施例2的不同之处在于，每复配一份阻垢涂料所需原料不同，记为下表：

实施例7

实施例7与实施例3的不同之处在于，制备负载有聚苯胺的石墨烯时，步骤A4中以等质量的水替换叔丁醇。

实施例8

实施例8与实施例5的不同之处在于，制备负载有聚苯胺的石墨烯时，步骤A4中以等质量的水替换叔丁醇。

实施例9

实施例9与实施例3的不同之处在于，制备负载有聚苯胺的石墨烯时，步骤A4中，以等质量的硼氢化钠替换亚硫酸钠作为还原剂。

实施例10

实施例10与实施例6的不同之处在于，制备负载有聚苯胺的石墨烯时，步骤A4中，以等质量的硼氢化钠替换亚硫酸钠作为还原剂。

实施例11

实施例11与实施例3的不同之处在于，制备聚吡咯改性蒙脱土时，步骤B1中以等质量的十二烷基苯磺酸钠替换己基葡糖苷。

实施例12

实施例12与实施例3的不同之处在于，制备聚吡咯改性蒙脱土时，步骤B1中以等质量的己基葡糖苷替换十二烷基苯磺酸钠。

对比例

对比例1

对比例1公开了一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，与实施例1的不同之处在于，换热管内并未设置扰流结构。

即对比例1中，环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置包括壳体、进液箱、出液箱、管板、换热管、冷媒进管和冷媒出管。壳体为中空圆柱状且进液箱和出液箱分别固定连接于壳体的两端，壳体与进液箱、壳体与出液箱均相连通。

管板有两个，两个管板均固定连接在壳体的内壁，两个管板分别位于壳体的两端，两个管板分别将壳体与进液箱、壳体与出液箱分隔。换热管有多根，多根换热管均布设置于壳体内，换热管的轴线与壳体的轴线平行，换热管的两端分别以一个管板固定连接，换热管贯穿管板，进液箱和出液箱通过均布的多根换热管相连通。冷媒进管设置于壳体的底壁且位于壳体靠近出液箱的一端，冷媒出管设置于壳体的顶壁且位于壳体靠近进液箱的一端。

壳体内还设置有用于对冷媒进行引导的折流装置，折流装置包括两块第一折流板和一块第二折流板，需要注意的是，第一折流板和第二折流板的数量可以根据实际换热需求进行调整，本申请中以第一折流板为两块、第二折流板为一块为例进行说明。两块第一折流板均固定连接于壳体内壁远离地面的一侧，两块第一折流板间隔设置，第二折流板固定连接于壳体靠近地面的一侧，第二折流板位于两块第一折流板之间。

冷媒通过冷媒进管输入到壳体内，在第一折流板和第二折流板的引导下形成弯曲的流动路径，延长冷媒在壳体内的流动路径，以更好的与换热管进行换热。贫吸收液输入到进液箱内，并从进液箱输入到均布的换热管内，并最终流入出液箱内，通过多根均布的换热管，与冷媒进行换热。

性能检测

一、换热性能

贫吸收液的初始温度120±1℃，冷媒为25±0.5℃的水，控制贫吸收液的流量约为1000L/min，冷媒的流量约为1000L/min，对冷却装置的进水温度和出水温度进行检测，计算温差，进水和除水的温差越大，说明换热效果越好。

二、阻垢性能

取各实施例及对比例中的换热管作为测试试样，采用FJ腐蚀结垢检测仪，以最容易结构的温度60℃作为测试温度，控制流速0.5m/s，测试换热管的水垢沉积速率。测试用液为总硬度272.8mg/L(以CaCO₃计)；总碱度279.0mg/L(以CaCO₃计)，钙193.4mg/L(以CaCO₃计)，测试用液的pH值为7.01。

三、抗老化性能

取各实施例及对比例中的换热管作为测试试样，进行抗老化测试。测试条件如下：通入温度为120℃的稀硫酸，稀硫酸的浓度为10％，流速0.5m/s，测试周期为15d；通入温度约为150℃的饱和蒸汽，流速1m/s，测试周期15d。抗老化测试结束后，以“二、阻垢性能”中的记载的检测方法对抗老化测试后的换热管的阻垢性能进行检测，以评价阻垢涂料的抗老化性能。

以上各性能检测数据记为下表：

结论

通过比较实施例1和对比例1的方案和数据，不难看出，在换热管内设置扰流结构能够明显提高换热效果，但是相应的，换热管也变得更易于结垢。

通过比较实施例1和实施例2-4的方案和数据，不难看出，在换热管的内壁和扰流结构上进一步喷涂阻垢涂料会引起换热管换热效果的下降，但是仍然比单纯换热管的换热效果更好。此外，喷涂阻垢涂料后，换热管的阻垢性能和抗老化性能都很好。

通过比较实施例3和实施例5的方案和数据，不难看出，若阻垢涂料中不添加对甲酚，不但阻垢涂料的抗菌性会有所下降，阻垢涂料的抗老化性能也有较为明显的下降。进一步比较实施例7-8的方案和数据，能够看出，叔丁醇和对甲酚存在协同抗老化的作用。

通过比较实施例3和实施例6的方案和数据，不难看出，若阻垢涂料中不添加单宁酸，阻垢涂料的阻垢性能有明显的下降。进一步比较实施例9-10的方案和数据，能够看出，单宁酸和亚硫酸钠之间存在协同阻垢的作用。

通过比较实施例3和实施例11-12的方案和数据，不难看出，在制备作为阻垢剂的聚吡咯改性蒙脱土时，相较于单独添加十二烷基苯磺酸钠或单独添加己基葡糖苷，同样的浓度下，将十二烷基苯磺酸钠和己基葡糖苷复配使用能够协同作用，提高阻垢涂料的阻垢性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，包括壳体(11)、进液箱(12)、出液箱(13)、管板(14)、换热管(15)、冷媒进管(16)和冷媒出管(17)，所述进液箱(12)和所述出液箱(13)分别固定连接于所述壳体(11)的两端，所述进液箱(12)和所述出液箱(13)均与所述壳体(11)相连通，所述管板(14)有两个且分别固定连接于所述壳体(11)的两端，所述换热管(15)有多根且均位于所述壳体(11)内，多根所述换热管(15)的两端分别与一个所述管板(14)相连，所述进液箱(12)和所述出液箱(13)通过所述换热管(15)相连通，所述冷媒进管(16)设置于所述壳体(11)的底壁且位于所述壳体(11)靠近所述出液箱(13)的一端，所述冷媒出管(17)设置于所述壳体(11)的顶壁且位于所述壳体(11)靠近所述进液箱(12)的一端，其特征在于：所述换热管(15)靠近所述进液箱(12)的一端设有扰流结构，所述扰流结构包括引导环(31)，所述引导环(31)固定设置于所述换热管(15)的内壁，所述引导环(31)的直径沿贫吸收液的流动方向逐渐减小，所述引导环(31)的周壁开设有多组扰流孔，多组所述扰流孔沿所述引导环(31)的周壁周向排列，每组所述扰流孔均包括第一扰流孔(311)和第二扰流孔(312)，所述第一扰流孔(311)和所述第二扰流孔(312)间隔开设，所述第一扰流孔(311)的轴线和所述第二扰流孔(312)的轴线相交且交点位于所述引导环(31)的外壁和所述换热管(15)的内壁之间。

2.根据权利要求1所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述扰流结构还包括扰流凸环(32)，所述扰流凸环(32)周向设置于所述引导环(31)的内壁，所述扰流孔和所述扰流凸环(32)沿贫吸收液的流动方向间隔排列。

3.根据权利要求2所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述扰流结构还包括导流片(33)和连接片(34)，所述导流片(33)的一端与所述引导环(31)相连接，所述连接片(34)固定连接于所述导流片(33)远离所述引导环(31)的一端，所述连接片(34)的两端均与所述换热管(15)的内壁相连，所述导流片(33)上冲压有第一紊流凸起(35)和第二紊流凸起(36)，所述第一紊流凸起(35)朝向远离地面的方向凸起，所述第二紊流凸起(36)朝向靠近地面的方向凸起，所述第一紊流凸起(35)和所述第二紊流凸起(36)沿所述导流片(33)的长度方向间隔排列。

4.根据权利要求3所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述第一紊流凸起(35)和所述第二紊流凸起(36)上均冲压有朝向所述导流片(33)凸起的第三紊流凸起(37)；所述第一紊流凸起(35)、第二紊流凸起(36)和第三紊流凸起(37)靠近所述引导环(31)的一端均冲压有喇叭口(38)。

5.根据权利要求1所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述壳体(11)内设有折流装置，所述折流装置包括第一折流板(21)和第二折流板(22)，所述第一折流板(21)设置于所述壳体(11)内壁远离地面的一侧，所述第二折流板(22)设置于所述壳体(11)内壁靠近地面的一侧，所述第一折流板(21)和所述第二折流板(22)间隔设置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述扰流结构和所述换热管(15)的内壁均涂覆有阻垢涂料，所述阻垢涂料包括以下质量份的原料：

7.根据权利要求6所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述负载有聚苯胺的石墨烯通过以下工艺制备得到：

A1、氧化石墨烯分散，将氧化石墨烯加入水中并超声分散，得到氧化石墨烯悬浊液；

A2、苯胺聚合液配置，取樟脑磺酸溶于水中充分溶解得到樟脑磺酸溶液，取苯胺溶解于盐酸溶液中，得到苯胺酸溶液，随后将樟脑磺酸溶液和苯胺酸溶液混合，得到苯胺聚合液；

A3、聚合反应，将氧化石墨烯悬浊液和苯胺聚合液混合，加入过硫酸铵的盐酸溶液，搅拌反应，过滤洗涤得到反应物；

A4、还原，将步骤A3中得到的反应物分散于叔丁醇中，加入还原剂对氧化石墨烯进行还原，得到负载有聚苯胺的石墨烯。

8.根据权利要求7所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述步骤A4中，还原剂为水合肼、亚硫酸钠、硼氢化钠中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述聚吡咯改性蒙脱土通过以下工艺制备得到：

B1、分散，将十二烷基苯磺酸钠和己基葡糖苷溶于水中，随后将纳米蒙脱土加入，超声分散，得到蒙脱土悬浊液；

B2、离子置换，将氯化铁加入到步骤B1中的蒙脱土悬浊液中，搅拌置换，得到置换体系；

B3、聚合反应，将吡咯单体加入到置换体系中，搅拌反应，过滤洗涤后得到聚吡咯改性蒙脱土。

10.根据权利要求9所述的一种环氧乙烷生产系统中贫吸收液的冷却装置，其特征在于：所述纳米蒙脱土和所述吡咯单体的质量比为1：(3-5)。

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