CN117329905A - 一种过氧乙酸溶液的加热方法和加热装置 - Google Patents

一种过氧乙酸溶液的加热方法和加热装置 Download PDF

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郭艾
付贤臣
王全友
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Abstract

本发明公开了一种过氧乙酸溶液的加热方法和加热装置,涉及过氧乙酸溶液加热技术领域。其包括串联设置的一起的第一换热器和第二换热器,过氧乙酸罐内的过氧乙酸溶液通过输入管从第一换热器的冷媒入口引入,且第一换热器的冷媒出口连通分别设置有第二控制阀和第一控制阀的回收管路和PAA输出管路;蒸汽通过蒸汽管第二换热器的热媒进口引入,且蒸汽管上设置有第四控制阀。本发明通过蒸汽加热热水,热水再在加热过氧乙酸溶液中进行加热的间接加热方法,避免过氧乙酸与蒸汽接触的局部温度迅速升高,导致过氧乙酸溶液快速分解为乙酸和氧气,减少过氧乙酸溶液加热过程中的分解。

Description

一种过氧乙酸溶液的加热方法和加热装置
技术领域
本发明属于过氧乙酸溶液加热技术领域,特别是涉及一种过氧乙酸溶液的加热方法和加热装置。
背景技术
在饮料生产当中,有一种工艺是构建一个相对封闭的灌装空间,利用送风风机+排风风机不断的向空间内注入经过除菌过滤的空气,让灌装空间相对外部环境形成了一个稳定的正压,杜绝外部微生物进入;再利用有一定压力的过氧乙酸溶液持续对包装用的瓶子内外壁、盖子内外壁、灌装空间进行喷冲,靠过氧乙酸的强氧化性杀灭瓶子表面、盖子表面的微生物,进而达到商业无菌的饮料灌装生产要求。
过氧乙酸(也称为过氧乙酸,或PAA),是一种有机化合物,然而过氧乙酸溶液的活性与温度相关,为了提高灭菌的效率,适合流水线的生产需要,我们将过氧乙酸溶液加热到55℃左右,能够提高过氧乙酸的活性,实现快速灭菌。为了实现过氧乙酸溶液的快速升温,工业生产当中通常采用蒸汽作为加热介质,而蒸汽的温度通常在120℃以上,在使用中我们发现,当高温的蒸汽在换热器表面中与过氧乙酸溶液接触时,会导致接触的局部温度迅速升高,导致过氧乙酸溶液快速分解为乙酸和氧气。这部分分解后,氧化性下降,降低了过氧乙酸溶液的灭菌能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过氧乙酸溶液的加热方法和加热装置,通过蒸汽加热热水,热水在加热过氧乙酸溶液的间接加热方法,减少过氧乙酸溶液加热过程中的分解。
为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明为一种过氧乙酸溶液的加热装置,包括串联设置的第一换热器和第二换热器;所述第二换热器的冷媒出口连通第一换热器的热媒进口,所述第二换热器的冷媒入口连通第一换热器的热媒出口;将位于过氧乙酸罐内的过氧乙酸溶液通过输入管从第一换热器的冷媒入口引入,所述第一换热器的冷媒出口连通回收管路和PAA输出管路,且所述回收管路和PAA输出管路上分别设置第二控制阀和第一控制阀;所述第一换热器和第二换热器通过管路连通,且所述管路上设置有离心泵和节流阀;所述第一换热器的冷媒出口处安装有第一温度传感器,所述第二换热器的冷媒出口处安装有第二温度传感器;还包括用于将蒸汽从第二换热器的热媒进口引入的蒸汽管,所述蒸汽管上设置有第四控制阀;还包括控制器,所述控制器连接第四控制阀、第一温度传感器、第二温度传感器和第一控制阀和第二控制阀。
作为本发明的一种优选技术方案,所述管路上还设置有储水罐,所述储水罐上设置有液位计和呼吸口。
作为本发明的一种优选技术方案,安装时,所述储水罐位于该管路的最高位置处。
作为本发明的一种优选技术方案,所述管路上连通设置有第三控制阀的进水管。
作为本发明的一种优选技术方案,正常情况下,所述节流阀处于全开状态。
作为本发明的一种优选技术方案,所述第一换热器的热媒出口连通排放管,所述排放管上设置疏水阀,且所述排放管出口接回收储罐。
作为本发明的一种优选技术方案,所述管路上还连通有排空管,所述排空管上设置排放阀。
作为本发明的一种优选技术方案,所述第一换热器和第二换热器包括管式换热器、板式换热器。
一种过氧乙酸溶液的加热方法,该加热方法基于如上所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置;
所述加热方法包括:
离心泵启动,管路中的水开始循环;同时蒸汽管开始进入蒸汽;同时输入管开始通入过氧乙酸溶液;
蒸汽通过第二换热器给介质水加热,位于管路上的第二温度传感器检测第二换热器出口的介质水温度TW;
加热后的介质水通过第一换热器给过氧乙酸溶液加热,位于输入管上的第一温度传感器检测第一换热器出口的过氧乙酸溶液温度TP;
设置第二换热器排出的介质水固定温度范围T0;设定第一换热器排出的过氧乙酸溶液动态温度范围T1;
当检测的过氧乙酸溶液温度TP<T0下限,调整动态值T1增大;当检测的过氧乙酸溶液温度TP>T0上限,调整动态值T1减小;
当检测的介质水温度TW<T1下限,控制蒸汽流通量增大;
当检测的介质水温度TW>T1上限,控制蒸汽流通量减小。
作为本发明的一种优选技术方案,当检测的过氧乙酸溶液温度TP<T0下限或TP>T0上限,第一控制阀关闭,第二控制阀打开,未达到T0范围区间的氧乙酸溶液通过回收管路回收至过氧乙酸罐中,再循环进行加热;
当检测的过氧乙酸溶液温度TP在T0范围区间内,第一控制阀打开,第二控制阀关闭,完成加热的过氧乙酸溶液供应到设备使用。
作为本发明的一种优选技术方案,所述。
本发明具有以下有益效果:
本发明通过蒸汽加热热水,热水在加热过氧乙酸溶液的间接加热方法,减少过氧乙酸溶液加热过程中的分解;同时设计热水循环系统,在过氧乙酸溶液加热过程中,综合利用热能,实现蒸汽热能利用与快速升温的平衡。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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的附图。
图1为本发明加热装置结构示意图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系,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组件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。
请参阅图1所示,本发明为一种过氧乙酸溶液的加热装置,其包括串联设置的一起的第一换热器4和第二换热器12,具体的,过氧乙酸罐24内的过氧乙酸溶液通过输入管1从第一换热器4的冷媒入口引入,且第一换热器4的冷媒出口连通分别设置有第二控制阀7和第一控制阀6的回收管路21和PAA输出管路22;蒸汽通过蒸汽管3第二换热器12的热媒进口引入,且蒸汽管3上设置有第四控制阀17。
同时,第一换热器4和第二换热器12通过管路2连通,且管路2上设置有离心泵11和节流阀10,提供管路2内介质水的循环动力,促使介质水在第一换热器4和第二换热器12之间循环循环。
可以理解的是,本发明中设计为第二换热器12的冷媒出口连通第一换热器4的热媒进口,第二换热器12的冷媒入口连通第一换热器4的热媒出口。
为了方便对过氧乙酸溶液的加热进行控制,本发明在第一换热器4的冷媒出口处安装有第一温度传感器5,第二换热器12的冷媒出口处安装有第二温度传感器13;并通过控制器来实现智能化自动化的控制,也即控制器连接第四控制阀17、第一温度传感器5、第二温度传感器13和第一控制阀6、第二控制阀7;
一种过氧乙酸溶液的加热方法,其包括;
离心泵11启动,管路2中的水开始循环;同时蒸汽管3开始进入蒸汽;同时输入管1开始通入过氧乙酸溶液;
蒸汽通过第二换热器12给介质水加热,位于管路2上的第二温度传感器13检测第二换热器12出口的介质水温度TW;
加热后的介质水通过第一换热器4给过氧乙酸溶液加热,位于输入管1上的第一温度传感器5检测第一换热器4出口的过氧乙酸溶液温度TP;
设置第二换热器12排出的介质水固定温度范围T0;设定第一换热器4排出的过氧乙酸溶液动态温度范围T1;
当检测的过氧乙酸溶液温度TP<T0下限,调整动态值T1增大;当检测的过氧乙酸溶液温度TP>T0上限,调整动态值T1减小;
当检测的介质水温度TW<T1下限,控制蒸汽流通量增大;
当检测的介质水温度TW>T1上限,控制蒸汽流通量减小;通过上述动态的调整过程,最终使系统达到一个平衡状态,让实时检测的PAA温度TP在T0范围区间内。
作为本发明的一种优选技术方案,当检测的过氧乙酸溶液温度TP<T0下限或TP>T0上限,第一控制阀6关闭,第二控制阀7打开,未达到T0范围区间的氧乙酸溶液通过回收管路21回收至过氧乙酸罐24中,再循环进行加热;
当检测的过氧乙酸溶液温度TP在T0范围区间内,第一控制阀6打开,第二控制阀7关闭,完成加热的过氧乙酸溶液供应到设备使用。
介质水始终处于一个闭环的循环状态,可以达到提高热能利用率、降低水耗等效果,检测的介质水温度TW结果仅作系统动态调整使用。
管路2上还设置有用于介质水的存储的储水罐14,储水罐14上设置有液位计15和呼吸口16,呼吸口16的设置用于管路2进水时的排气,用于介质水加热时的管路2内部压力释放;液位计15的设置用于控制储水罐14的液位。
安装时,储水罐14位于该管路2的最高位置处,保证在水位到达设定液位时,整个管路2系统中没有气腔形成。
为保证能覆盖过氧乙酸溶液出口使用流量的变化,通常在过氧乙酸制备设备产量设计的时候需放余量,为满足最大产量时的换热需求,管路2也应用较大管径。
管路2上连通设置有第三控制阀8的进水管19;排放阀9关闭,第三控制阀8打开,管路2进水,当液位计15检测到储水罐14中液位到达设定位置,关闭第三控制阀8,此时管路2内充满水。
正常情况下,节流阀10处于全开状态,管路2中的介质水循环流量最大,第一换热器4的换热效率也处于最大化。
当PAA输出管路22的过氧乙酸溶液实际使用量变小时,最大化的换热效率会导致动态调整时,伴随着第四控制阀17变化,检测的TP波动范围会很大,不利于动态调整控制。
此时我们需要手动调小管路2中的节流阀10开度,控制管路2内介质水循环流量减小,调整使TP的动态调整过程更容易实现。
发明中提到的过氧乙酸加热、介质水、蒸汽,并不仅限于此种热源、换热介质或需求物质,其他适用于本发明换热原理、控制原理的,均应涵盖在本发明保护范围内;第一换热器4和第二换热器12包括但不限于管式换热器、板式换热器等换热设备。
发明中的介质水管路2采用循环管路加热,可以达到提高热能利用率、降低水耗等效果;于开放式的中间介质管路,包括把管路中的介质作为第二产物的加热加以利用,也应包含在本发明的保护范围内。
第一换热器4的热媒出口连通排放管23,排放管23上设置疏水阀18,且排放管23出口接回收储罐;管路2上还连通有排空管20,排空管20上设置排放阀9。
本发明设计热水循环系统,在过氧乙酸溶液加热过程中,综合利用热能,实现蒸汽热能利用与快速升温的平衡;设计有过氧乙酸溶液自动温度控制系统,保持过氧乙酸溶液温度的精准控制;设计有热水自动温度控制系统,保持热水温度的精准控制。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于:包括串联设置的第一换热器(4)和第二换热器(12);
所述第二换热器(12)的冷媒出口连通第一换热器(4)的热媒进口,所述第二换热器(12)的冷媒入口连通第一换热器(4)的热媒出口;
将位于过氧乙酸罐(24)内的过氧乙酸溶液通过输入管(1)从第一换热器(4)的冷媒入口引入,所述第一换热器(4)的冷媒出口连通回收管路(21)和PAA输出管路(22),且所述回收管路(21)和PAA输出管路(22)上分别设置第二控制阀(7)和第一控制阀(6);
所述第一换热器(4)和第二换热器(12)通过管路(2)连通,且所述管路(2)上设置有离心泵(11)和节流阀(10);
所述第一换热器(4)的冷媒出口处安装有第一温度传感器(5),所述第二换热器(12)的冷媒出口处安装有第二温度传感器(13);
还包括用于将蒸汽从第二换热器(12)的热媒进口引入的蒸汽管(3),所述蒸汽管(3)上设置有第四控制阀(17);
还包括控制器,所述控制器连接第四控制阀(17)、第一温度传感器(5)、第二温度传感器(13)和第一控制阀(6)和第二控制阀(7)。
2.根据权利要求1所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于,所述管路(2)上还设置有储水罐(14),所述储水罐(14)上设置有液位计(15)和呼吸口(16)。
3.根据权利要求2所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于,安装时,所述储水罐(14)位于该管路(2)的最高位置处。
4.根据权利要求1所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于,所述管路(2)上连通设置有第三控制阀(8)的进水管(19)。
5.根据权利要求1所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于,所述加热装置首次运行时,所述节流阀(10)处于全开状态。
6.根据权利要求1所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于,所述第一换热器(4)的热媒出口连通排放管(23),所述排放管(23)上设置疏水阀(18),且所述排放管(23)出口接回收储罐。
7.根据权利要求1所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于,所述管路(2)上还连通有排空管(20),所述排空管(20)上设置排放阀(9)。
8.根据权利要求1所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置,其特征在于,所述第一换热器(4)和第二换热器(12)包括管式换热器、板式换热器。
9.一种过氧乙酸溶液的加热方法,其特征在于,所述加热方法基于如上权利要求1-8所述的一种过氧乙酸溶液的加热装置;
所述加热方法包括:
离心泵(11)启动,管路(2)中的水开始循环;同时蒸汽管(3)开始进入蒸汽;同时输入管(1)开始通入过氧乙酸溶液;
蒸汽通过第二换热器(12)给介质水加热,位于管路(2)上的第二温度传感器(13)检测第二换热器(12)出口的介质水温度TW;
加热后的介质水通过第一换热器(4)给过氧乙酸溶液加热,位于输入管(1)上的第一温度传感器(5)检测第一换热器(4)出口的过氧乙酸溶液温度TP;
设置第一换热器(4)排出的介质水固定温度范围T0;设定第二换热器(12)排出的过氧乙酸溶液动态温度范围T1;
当检测的过氧乙酸溶液温度TP<T0下限,调整动态值T1增大;当检测的过氧乙酸溶液温度TP>T0上限,调整动态值T1减小;
当检测的介质水温度TW<T1下限,控制蒸汽流通量增大;
当检测的介质水温度TW>T1上限,控制蒸汽流通量减小。
10.根据权利要求9所述的一种过氧乙酸溶液的加热方法,其特征在于,当检测的过氧乙酸溶液温度TP<T0下限或TP>T0上限,第一控制阀(6)关闭,第二控制阀(7)打开,未达到T0范围区间的氧乙酸溶液通过回收管路(21)回收至过氧乙酸罐(24)中,再循环进行加热;
当检测的过氧乙酸溶液温度TP在T范围区间内,第一控制阀(6)打开,第二控制阀(7)关闭,完成加热的过氧乙酸溶液供应到设备使用。
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