CN204404656U - 一种摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置。该装置在交换式冷冻装置的基础上增加一套深冷机组，用冷冻机组给冷媒提供预冷，减少低温液化气体的使用量，降低运行成本。该装置由列管式蒸发器、螺旋板式换热器、冷媒储罐、冷媒循环泵、反应罐、温度计、冷冻机组等主要部件构成。该设备投入较大，但装置运行费用低，特别适合规模较大的产品生产。
Description
技术领域
本实用新型用于药物化学合成的生产，是一种用于控制在深冷条件下合成反应的生产装置。
背景技术
随着医药技术的发展，低温反应的工艺运用越来越多。用于超低温反应控制的深冷装置目前还不够完善，不能很好满足实际生产的需要。交换式冷冻装置虽能够满足生产控制需要，但因为低温液化气体成本较高，对于低价格的产品，生产费用占比较大。本实用新型用相对便宜的电力取代部分低温液化气体成本，可以节省产品成本。目前尚未有复合式冷冻装置的相关报道。
发明内容
在产品生产规模较大、使用频率较高时，交换式冷冻装置的运行成本比较高。本发明用相对便宜的电力取代部分低温液化气体，可以明显降低运行成本。本发明是在低温液化气体交换式冷冻装置的基础上增加一套冷冻机循环系统。用冷冻机组把冷媒预先降至摄氏零下60度以下后再用低温液化气体继续降温。从常温降至摄氏零下60度消耗电力，因为电力成本比低温液化气体低许多，可以明显降低产品生产成本。这样既可以满足生产需要，又可以满足对成本的要求。
为实现上述目的本实用新型公开了如下的技术内容：
一种摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，包括低温液化气体蒸发器1、螺旋板式换热器2、压缩机4、冷凝器5、机组蒸发器6、内循环泵7、冷媒储罐8、储罐温度计9、冷媒循环泵10、反应罐12（反应罐12可以是单个，也可以是多个）。压缩机4、冷凝器5和机组蒸发器6等主要部件组成冷冻机组；压缩机双级或多级压缩，可以采用单机双级。冷媒经过内循环由冷冻机组进行预冷冻，再经低温液化气体蒸发器1用低温液化气体进行进一步降温后送进入反应体系实现控温度控制；装置采用橡胶泡沫和聚氨酯保温材料；其特征在于：同一个冷媒由内循环和外循环二个循环体系构成，内循环由冷冻机组对冷媒进行预降温：冷媒经内循环泵7打入冷冻机组，在冷冻机组的机组蒸发器6里降温后返回冷媒储罐8；外循环由冷媒循环泵送入低温液化气体蒸发器进一步降温后进入反应体系，最后返回冷媒储罐。二个循环体系各自独立控制体系，既可以同时运行，又可以单独运行。冷冻机组和低温液化气体体系互为辅助和补充；在反应体系要求控制在较低的温度下时，冷冻机组可以对冷媒进行预冷却，减少低温液化气体的用量；当反应体系要求控制的温度在冷冻机的性能范围内时，可以不使用或少量低温液化气体，由冷冻机组提供反应体系所需的全部或大部分冷能；低温液化气体为液氮、液氧、液氩、液氢、液态二氧化碳和液态氦气。
本实用新型的反应罐12数量不受限制，只要反应体系需要的冷能与冷却体系相匹配即可。冷媒的循环系统与反应体系的其它控制体系如蒸汽、循环水、压缩空气通过分配器连接，以满足反应体系的不同要求。
本实用新型的管路和设备用橡胶泡沫或聚氨酯保温，防止冷能散失。
本实用新型的冷冻机组的冷却使用循环水或普通冷冻水。
本实用新型的电器元件在防爆区里设置时应符合防爆要求。
本实用新型的低温液化气体包括液氮、液氧、液氩、液氢、液态二氧化碳和液态氦气等。
本实用新型主要完成了以下工作：
本实用新型优化了制冷方式，用冷冻机组代替部分低温液化气体。因为电力成本比低温液化气体低很多，所以能够节省大量的运行成本，特别是在大量产品生产时，经济效益明显。
一. 本实用新型的内外二个循环系统性能都稳定，组合到一起后依然如此。二个系统的合理调配能够拓宽装置的运行范围。
二. 本实用新型采用两个冷媒循环系提高了装置的灵活性，在反应体系使用之前，可以由内循环系统预先降温，缩短设备运行时间，增加产能。
三. 本实用新型通过分配器整合了其它温度控制系统，使反应体系的加热或降温操作不受限制，拓宽了装置的使用范围。
四. 本实用新型的关键点
本实用新型的内循环系统是由冷冻机组的制冷剂蒸发提供冷能的，制冷剂的蒸发温度对内循环效果影响明显，应选用合适的制冷剂和机组型号。
本实用新型冷媒储罐应设置合适的温度显示装置，用以控制冷冻机组的运行。
四．本实用新型常用主要参数：
五．各主要部件的主要功能
低温液化气体蒸发器1：冷冻机组预冷后的冷媒在低温液化气体蒸发器里再次冷却，温度进一步降低，以满足反应体系的控制需要。
螺旋板式换热器2：回收蒸发的低温氮气的冷能，提高低温液化气体的利用率。
压缩机4：冷冻机组制冷剂压缩获得高温高压的制冷剂气体。
冷凝器5：来自压缩机的高温高压制冷剂气体冷却成常温的高压制冷剂液体。
机组蒸发器6：节流后的制冷剂蒸发，吸收冷媒的能量，降低冷媒温度。
内循环泵7：驱动冷媒在内循环体系流动。
冷媒储罐8：储存一定数量的冷媒，保证循环正常运行；同时也可以储存部分冷能，提高装置产能。
储罐温度计9：指示冷媒实时温度，提供系统运行参数。
冷媒循环泵10：驱动冷媒在内循环体系流动。
反应罐12：是装置的反应体系，是产品生产的装置。
附图说明：
附图1为种摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置示意图；
其中
1、低温液化气体蒸发器 2、螺旋板式换热器 3、氮气出口 4、压缩机
5、机组冷凝器 6、机组蒸发器 7、内循环泵 8、冷媒储罐 9、储罐温度计
10、冷媒循环泵 11、低温液化气体进口 12、反应罐。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明。下述各实施例仅用于说明本实用新型而并非对本实用新型的限制
实施例1
一种摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，包括低温液化气体蒸发器1、螺旋板式换热器2、压缩机4、冷凝器5、机组蒸发器6、内循环泵7、冷媒储罐8、储罐温度计9、冷媒循环泵10、反应罐12；多个反应罐12。压缩机4、冷凝器5和机组蒸发器等主要部件组成冷冻机组，压缩机单机双级。冷媒经过内循环由冷冻机组进行预冷冻，再经低温液化气体蒸发器用低温液化气体进行进一步降温后送进入反应体系实现控温度控制；装置采用聚氨酯保温材料；对于同一个冷媒由内循环和外循环二个循环体系构成，内循环由冷冻机对冷媒进行预降温：冷媒经内循环泵7打入冷冻机组，在冷冻机组的机组蒸发器6里降温后返回冷媒储罐8；外循环由冷媒循环泵9送入低温液化气体蒸发器进一步降温后进入反应体系，最后返回冷媒储罐。二个循环体系各自独立控制体系，既可以同时运行，又可以单独运行。冷冻机组和低温液化气体体系互为辅助和补充：在反应体系要求控制在较低的温度下时，冷冻机组可以对冷媒进行预冷却，减少低温液化气体的用量；当反应体系要求控制的温度在冷冻机的性能范围内时，可以不使用或少量低温液化气体，由冷冻机组提供反应体系所需的全部或大部分冷能。采用液氮作为低温液化气体。
实施例2
一种单反应罐的摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，包括：
6M2不锈钢低温液化气体蒸发器1一台；
4M2不锈钢螺旋板式换热器2一台；
1M3不锈钢冷媒储罐8一个；
IC50-40-120不锈钢磁力冷媒循环泵10二台，一备一开；
IC40-25-100不锈钢磁力内循环泵7二台，一备一开；
5.5KW冷冻机组（含单机双级压缩机4、机组冷凝器5、机组蒸发器6）一套；
500L不锈钢反应罐12一台；
储罐温度计9一支：测温范围-200℃～+200℃
实施例3
一种双反应罐的摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，包括：
10M2不锈钢低温液化气体蒸发器1一台；
6M2不锈钢螺旋板式换热器2一台；
1.5M3不锈钢冷媒储罐8一个；
IC65-50-150不锈钢磁力冷媒循环泵10二台，一备一开；
IC50-40-120不锈钢磁力内循环泵7二台，一备一开；
11KW冷冻机组（含单机双级压缩机4、机组冷凝器5、机组蒸发器6）一套；
500L、1000L不锈钢反应罐12各一台；
温度计9一支：测温范围-200℃～+200℃
实施例3
一种多反应罐的摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，包括：
10M2不锈钢低温液化气体蒸发器1二台，冷媒串联接管；
6M2不锈钢螺旋板式换热器2二台，每台蒸发器连接一台不锈钢螺旋板式换热器；
2.5M3不锈钢冷媒储罐8一个；
IC80-65-160不锈钢磁力冷媒循环泵10二台，一备一开；
IC65-50-140不锈钢磁力内循环泵7二台，一备一开；
22KW冷冻机组（含单机双级压缩机4、机组冷凝器5、机组蒸发器6）一套；
500L、1000L不锈钢反应罐12各三台；
温度计9二支：测温范围-200℃～+200℃，每个蒸发器出口设置一个。
Claims (3)
1.一种摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，包括低温液化气体蒸发器（1）、螺旋板式换热器（2）、压缩机（4）、冷凝器（5）、机组蒸发器（6）、内循环泵（7）、冷媒储罐（8）、储罐温度计（9）、冷媒循环泵（10）、反应罐（12）；冷媒经过内循环由冷冻机组进行预冷冻，再经低温液化气体蒸发器（1）用低温液化气体进行进一步降温后送进入反应体系实现控温度控制；装置采用橡胶泡沫和聚氨酯保温材料；其特征在于：冷媒由内循环和外循环二个循环体系构成，内循环由内循环泵（7）打入冷冻机组，在冷冻机组的机组蒸发器（6）里降温后返回冷媒储罐（8）；外循环由冷媒循环泵（10）送入低温液化气体蒸发器（1）进一步降温后进入反应体系，最后返回冷媒储罐（8），二个循环体系各自独立控制。
2.根据权利要求1所述的一种摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，其特征在于内循环体系的冷冻机组主要由压缩机（4）、冷凝器（5）、机组蒸发器（6）组成，机组制冷剂在机组内循环。
3.根据权利要求1所述摄氏零下80度以内反应条件控制的复合式冷冻装置，其特征在于内循环冷媒在冷冻机组的机组蒸发器（6）进行热交换。
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