CN210496364U - 一种冷却装置及具有该冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷却装置及具有该冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备，属于异氰酸酯反应容器技术领域。本实用新型的冷却装置包括储存罐、制冷器和气体冷却室；制冷器的出口通过给液管道和储存罐的冷源入口相连，储存罐的冷源出口通过排液管道和气体冷却室的相连冷凝进水管口相连；气体冷却室的冷凝出水管口通过管道与制冷器的入口相连；气体冷却室和制冷器之间的管道上设置有供水罐。本实用新型通过将封闭异氰酸酯的反应装置和冷却装置组合使用，将制备的冷源直接储存在储存罐内并及时用于对封闭异氰酸酯进行冷却，加快封闭异氰酸酯的排出，从而提高封闭异氰酸酯的整体生产效率。

Description

一种冷却装置及具有该冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备

技术领域

本实用新型涉及异氰酸酯反应容器技术领域，更具体地说，涉及一种冷却装置及具有该冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备。

背景技术

异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称，若以－NCO基团的数量分类，包括单异氰酸酯R－ N＝C＝O和二异氰酸酯O＝C＝N－R－N＝C＝O及多异氰酸酯等。单异氰酸酯是有机合成的重要中间体，可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂，也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。异氰酸酯基的封端化报道始于1949年，Petersen首次报道了游离异氰酸酯基的封端化的研究，封闭型聚氨酯是异氰酸酯基团被封闭剂封端所制得的产物，通过封闭可制得单组分产品，已被广泛应用于制备涂料、水性聚氨酯、改性热塑性树脂的交联剂等。

封闭异氰酸酯是一种水性浸胶材料，通过浸胶处理可以提高纤维材料的强度。现有的封闭异氰酸酯制备过程中，通常是在反应釜中加入异氰酸酯单体、封闭剂经反应合成后，制备得到封闭异氰酸酯，在反应的过程中由于反应物粘度较大，使得多种反应物料局部过剩，易造成反应物料混合不均匀，不仅反应速率较慢，且反应进行的不彻底；在反应结束后，反应产物冷却的过程中，由于反应釜保温效果较好，使得反应产物冷却速率较慢。如果能在封闭异氰酸酯制备过程中，对反应釜内的反应物进行冷却循环，即可加速封闭异氰酸酯可以迅速的排出，并提高反应效率。但是现有技术中多采用制冷设备直接进行冷却，但由于制冷设备的冷源供应流量恒定，无法与异氰酸酯冷却过程中波动的冷凝需求相配合，这就导致制冷系统耗能的增加，更主要的是无法对异氰酸酯进行更为有效地冷却，限制了封闭异氰酸酯制备过程中物料的全流程生产效率，因此亟需设计一种能连续对封闭异氰酸酯制备过程中物料的冷却装置。

经检索，发明创造的名称为：一种合成乙醛酸的氧化反应装置(专利号：ZL201320240331.3，公告日：2013-10-09)，该装置包括反应釜、外置冷却器、物料循环泵、尾气吸收塔和引风机，反应釜设有空气入口、原料入口和加热夹套，反应釜与所述外置冷却器通过所述物料循环泵组成循环回路，反应釜、尾气吸收塔和引风机通过管路依次连接，但是本申请案对反应过程中冷却介质的循环利用不及时，降低了生产效率。

此外，发明创造的名称为：过滤保温系统(专利号申请号：CN201720104880.6，申请日： 2017-01-24)，包括制粒机，冷却装置包括通过管道依次连通的空气压缩机、空气储罐、冷冻干燥机，冷冻干燥机连通有多个气体分布器，多个气体分布器均匀设置在所述制粒机的传动钢带的内表面，冷却装置还包括引风机，引风机设有多个吸气口，多个吸气口位于所述传动钢带上表面的上方。该冷却装置流程简单，操作方便，但是其对反应过程中生产效率相对较低，此问题有待解决。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中，不能有效提高封闭异氰酸酯的冷却效率，致使封闭异氰酸酯的整体生产效率低下的不足，提供一种冷却装置及具有该冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备，通过与异氰酸酯冷却过程中波动的冷凝需求相配合，有效提高封闭异氰酸酯的冷却效率；进一步地，可以提高封闭异氰酸酯的制备质量。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，包括储存罐、制冷器和气体冷却室；制冷器的出口通过给液管道和储存罐的冷源入口相连，储存罐的冷源出口通过排液管道和气体冷却室的冷凝进水管口相连；气体冷却室的冷凝出水管口通过管道与制冷器的入口相连；气体冷却室和制冷器之间的管道上设置有供水罐；所述的储存罐包括用于盛放冷源的罐体内腔，罐体内腔的外部设置有隔热层，储存罐上设置有温度计，该温度计的测温端插设于罐体内腔中。

优选地，储存罐的顶部设置有盖板，盖板和罐体内腔构成封闭空间。

优选地，储存罐上设置有溢水口，该溢水口由罐体内腔延伸至储存罐的外侧壁上。

优选地，储存罐的罐体上设置有水体观察窗，该水体观察窗设置于罐体的中上部。

优选地，气体冷却室包括冷凝进水管口、冷凝出水管口、停留气室和冷凝水管，冷凝水管设置于气体冷却室的内部，停留气室设置在气体冷却室的顶部，冷凝进水管口和储存罐相连，冷凝出水管口通过循环管道和供水罐相连。

优选地，供水罐包括入口和出口，供水罐的入口设置于供水罐的上部，出口设置于供水罐的底部。

优选地，循环管道上设置有控制器和三通换向阀，控制器通过导线和三通换向阀电连接。

优选地，三通换向阀的一端端口通过管道和供水罐的顶部相连，三通换向阀另一端的端口和排水管相连。

优选地，储存罐的底部设置有出液口。

本实用新型的一种具有冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备，包括冷却装置和异氰酸酯反应釜，冷却装置包括储存罐、制冷器、气体冷却室和供水罐；其中气体冷却室的底部通过管道和异氰酸酯反应釜的循环喷嘴相连，该管道上设置有经循环泵；气体冷却室的停留气室通过管道和异氰酸酯反应釜的进气口相连，所述的冷却装置为上述的冷却装置。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种具有冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备，通过在制备封闭异氰酸酯的过程中，加速对封闭异氰酸酯的冷却，同时对反应釜内的反应物进行搅拌循环，提高了冷却效率，同时加速冷却后的封闭异氰酸酯迅速排出，从而提高了反应效率；

(2)本实用新型的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，通过在制冷器和气体冷却室之间设置储存罐，利用储存罐提前存储冷源并与异氰酸酯冷却过程中波动的冷凝需求相配合，进而及时对封闭异氰酸酯进行冷却，加快封闭异氰酸酯的排出，从而提高封闭异氰酸酯的整体生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置的整体结构示意图；

图2为实施例1的给液管道和排液管道的示意图；

图3为实施例1的储存罐的整体结构示意图；

图4为本实用新型的一种具有冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备的整体结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、储存罐；110、隔热层；120、罐体内腔；121、盖板；

131、冷源入口；1311、给液管道；1312、驱动电机；

132、冷源出口；1321、排液管道；1322、流量计；

140、溢水口；150、水体观察窗；160、温度计；170、警示器；180、出液口；

200、制冷器；

300、气体冷却室；310、冷凝进水管口；320、冷凝出水管口；330、停留气室；340、冷凝水管；

400、供水罐；410、循环管道；420、排水口；430、控制器；440、三通换向阀；450、排水管；

500、异氰酸酯反应釜；510、循环喷嘴；511、循环泵；520、进料口。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴；除此之外，本实用新型的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，包括储存罐100、制冷器200、气体冷却室300和供水罐400，且制冷器200、储存罐100、气体冷却室300和供水罐400之间通过管道首尾依次相连。

现有的封闭异氰酸酯制备过程中，通常是在反应釜中加入异氰酸酯单体、封闭剂经反应合成后，制备得到封闭异氰酸酯。封闭异氰酸酯反应过程中，通常提高对封闭异氰酸酯进行冷却来达到提高封闭异氰酸酯反应效率的目的。但由于制冷器200的制冷速率恒定，而封闭异氰酸酯对冷源的冷却强度要求较高，如果对封闭异氰酸酯的冷却不及时或冷却强度不符合标准，不仅导致冷却效率降低，反应进行的不彻底，还会严重制约封闭异氰酸酯的全流程生产效率。为了解决这一技术难题，本实用新型打破了现有技术的困难，在制冷器200和封闭异氰酸酯的气体冷却室300之间设置储存罐100，通过利用储存罐100提前存储封闭异氰酸酯的冷源，用于弥补现有技术中、冷却不及时或冷却强度不符合标准对封闭异氰酸酯反应的影响。

制冷器200通过给液管道1311将制备得到的冷源运输至储存罐100中(如图2所示)，本实施例的储存罐100包括用于盛放异氰酸酯冷源的罐体内腔120(如图3所示)，封闭异氰酸酯对冷源的温度要求较高，冷却强度越高，则异氰酸酯的冷却效果越显著，能加快封闭异氰酸酯的排出，从而提高反应效率，储存罐100的保温和储存作用至关重要。罐体内腔120 的外部包裹有隔热层110，从而避免环境对冷源造成影响。

值得说明的是，现有技术中，本领域的技术员人对封闭异氰酸酯进行冷却制备时，将制冷装置直接和封闭异氰酸酯的反应釜直接相连，由于制冷装置的制备过程需要等待时间且制备速率恒定，而封闭异氰酸酯对冷源的冷却时间和冷却强度的要求较高，经常出现冷源供应延迟或冷却强度降低的问题，使得异氰酸酯反应进行的不彻底，进而反应结束后产物输送的过程中发生阻塞，使得封闭异氰酸酯生产过程连续性差和生产效率低，严重限制了封闭异氰酸酯的全流程生产效率。本实用新型创造性的提出改进办法，在制备封闭异氰酸酯前制备冷源，制备得到的冷源经给液管道1311储存至罐体内腔120，以满足封闭异氰酸酯进行冷却时，对冷源的冷却时间和冷却强度的不同要求。

储存罐100的另一侧侧壁设置有冷源出口132，该冷源出口132位于储存罐100中下部位置。冷源出口132和排液管道1321相连，该排液管道1321上设置有驱动电机1312和流量计1322相连。需要注意的是，在封闭异氰酸酯冷却的过程中，冷源的冷却强度直接影响到封闭异氰酸酯的制备质量，本实施例中通过流量计1322监测冷源的流速，并控制驱动电机1312 来控制冷源的流速，用于满足制备不同组分或不同体积的封闭异氰酸酯，进而可以提高封闭异氰酸酯的全流程生产效率。

进一步地，储存罐100上还设置有溢水口140，该溢水口140由罐体内腔120延伸至储存罐100的外壁侧壁上，溢水口140设置在储存罐100的中上部。本实施例的罐体内腔120容积有限，为了及时和连续对封闭异氰酸酯进行冷却，同时确保冷源的体积，会提前制备部分冷源储存至罐体内腔120备用。当封闭异氰酸酯的制备开始时，制冷装置也同时进行工作将制备的冷源存储至罐体内腔120。需要注意的是，本实施例的制冷装置制备速率恒定，通常为1.0L/min，而冷源的冷却强度随封闭异氰酸酯的制备而变化，可根据封闭异氰酸酯的制备情况，使用流量计1322将冷源的流量调整为0.5～2L/min。当冷源的流速为0.5L/min时，此时制冷器200制备的冷源进入储存罐100的流量为1.0L/min，会导致冷源过量而积存在罐体内腔120，为使储存罐100的储存达到平衡和冷却的连续性，多余的冷源从溢水口140直接排出。

储存罐100上设置有温度计160，该温度计160由盖板121延伸至过罐体内腔120中，测温端插设于罐体内腔120中，用于检测罐体内腔120中冷源的温度，储存罐100上还设置有警示器170，该警示器170与温度计160电连接。异氰酸酯的冷却效果与对冷源的温度有直接关系，本实施例利用循环利用异氰酸酯冷源的装置储存冷源，需要制备异氰酸酯时，应提前测量储存罐100内冷源的温度，温度计160实时将冷源的温度传递至警示器170，一旦冷源温度不符合封闭异氰酸酯的冷却标准，其将数据传递至警示器170，警示器170用于报警提示，储存罐100与盖板121相对的一面底部设置有出液口180，不符合冷却标准的冷源从出液口180处排出，如果冷源温度符合异氰酸酯的制备，则可以直接进行封闭异氰酸酯的制备。制备过程中如果冷源温度升高，会对封闭异氰酸酯的制备产生较大影响，因此冷源的温度监控十分重要。

进一步地，储存罐100的罐体上设置有水体观察窗150，该水体观察窗150设置在罐体的中上部，该水体观察窗150设置在储存罐100的侧壁上，用于观察并确定冷源存储的水位。通过提前计算封闭异氰酸酯的制备参数，进而提前确定冷源的存储量，节约冷源的使用成本。

储存罐100的冷源出口132通过排液管道1321和气体冷却室300相连，排液管道1321 上设置有流量计1322，用于控制冷源的流速，用于满足制备不同组分或不同体积的封闭异氰酸酯，进而可以提高封闭异氰酸酯的全流程生产效率。

冷源运动至气体冷却室300对封闭异氰酸酯进行冷却，气体冷却室300包括冷凝进水管口310、冷凝出水管口320、停留气室330和冷凝水管340，冷凝水管340设置于气体冷却室 300的内部，冷凝水管340的一端为冷凝进水管口310，冷凝进水管口310和储存罐100相连，冷凝水从储存罐100流出经冷凝进水管口310流入气体冷却室300内，停留气室330设置在气体冷却室300的顶部，气态的反应物和溶剂聚集在停留气室330中，冷凝水管340的另一端为冷凝出水管口320，冷凝出水管口320和供水罐400的顶部相连，冷凝水在冷凝水管340内运动完一个周期后，沿循环管道410流出。需要注意的是，冷源经气体冷却室300对封闭异氰酸酯进行冷却的过程中，会导致冷源温度上升。因此在循环管道410上设置有控制器430和三通换向阀440，控制器430通过导线和三通换向阀440电连接。控制器430内设置有温度传感器，三通换向阀440的一端通过管道和供水罐400的顶部相连，三通换向阀440另一端的端口和排水管450相连。当冷源经冷却后温度高于25℃时，冷源没有回用的价值，控制器430将三通换向阀440和供水罐400相连的端口关闭，控制器430将三通换向阀440和排水管450相连的端口开启，此时冷源沿排水管450流出；冷源温度不高于常温时，控制器430 将三通换向阀440和供水罐400相连的端口开启，控制器430将三通换向阀440和排水管450 相连的端口关闭，冷源沿循环管道410流入供水罐400内进行存储。

供水罐400包括入口和出口，供水罐400的入口设置于供水罐400的上部，优选地，本实施例的供水罐400的入口设置于供水罐400的顶部，冷源运动至供水罐400等待回用，出口设置于供水罐400的底部，由于冷介质的密度大于热介质的密度，回流至供水罐400的冷源会出现轻微温度上升，温度高的冷源会分层聚集在供水罐400的上部，冷介质(即温度低的冷源)直接从供水罐400底部的出水口流向制冷器200进行进行下一轮的冷却，通过降低制冷的能耗进而降低冷源的使用成本和封闭异氰酸酯的生产成本。此外供水罐400的底部还可设置排水口420，便于更换冷源。

实施例2

本实施例的内容基本同实施例1，不同之处在于：本实用新型的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，储存罐100的顶部设置有盖板121，盖板121和罐体内腔120构成封闭空间，隔绝环境温度对冷源的影响；盖板121活动设置在罐体内腔120的顶部，便于取下盖板121 对罐体内腔120进行清洗；本实施例的温度计160由盖板121延伸至过罐体内腔120中，盖板121还能对温度计160进行固定，使得温度计160竖直设置在储存罐100，方便技术人员实时了解冷源的温度数据。

实施例3

如图4所示，本实用新型的一种具有冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备，包括冷却装置和异氰酸酯反应釜500，冷却装置包括储存罐100、制冷器200、气体冷却室300和供水罐400；其中气体冷却室300的底部经循环泵511和异氰酸酯反应釜500的循环喷嘴510相连，气体冷却室300的停留气室330通过管道和异氰酸酯反应釜500的进气口520相连。

制备异氰酸酯的过程中，打开循环泵511，在循环泵511的驱动下，异氰酸酯反应釜500 内的气态反应物和溶剂沿进料口520进入气体冷却室300在气体冷却室300中被冷凝，并在循环泵511的驱动下由环喷嘴510喷入异氰酸酯反应釜500的内腔的下部，将粘附在异氰酸酯反应釜500内壁的反应物混合均匀，反应结束后得到封闭异氰酸酯。与此同时，冷源在储存罐100、制冷器200、气体冷却室300和供水罐400之间循环往复，对进入气体冷却室300 的气态反应物和溶剂进行冷凝，加快封闭异氰酸酯的制备速度并提高封闭异氰酸酯的生产质量。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (10)

1.一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：包括储存罐(100)、制冷器(200)和气体冷却室(300)；

制冷器(200)的出口通过给液管道(1311)和储存罐(100)的冷源入口(131)相连，储存罐(100)的冷源出口(132)通过排液管道(1321)和气体冷却室(300)的冷凝进水管口(310)相连；气体冷却室(300)的冷凝出水管口(320)通过管道与制冷器(200)的入口相连；气体冷却室(300)和制冷器(200)之间的管道上设置有供水罐(400)；

所述的储存罐(100)包括用于盛放冷源的罐体内腔(120)，罐体内腔(120)的外部设置有隔热层(110)，储存罐(100)上设置有温度计(160)，该温度计(160)的测温端插设于罐体内腔(120)中。

2.根据权利要求1所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：储存罐(100)的顶部设置有盖板(121)，盖板(121)和罐体内腔(120)构成封闭空间。

3.根据权利要求1所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：储存罐(100)上设置有溢水口(140)，该溢水口(140)由罐体内腔(120)延伸至储存罐(100)的外侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：储存罐(100)的罐体上设置有水体观察窗(150)，该水体观察窗(150)设置于罐体的中上部。

5.根据权利要求1所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：气体冷却室(300)包括冷凝进水管口(310)、冷凝出水管口(320)、停留气室(330)和冷凝水管(340)，冷凝水管(340)设置于气体冷却室(300)的内部，停留气室(330)设置在气体冷却室(300)的顶部，冷凝进水管口(310)和储存罐(100)相连，冷凝出水管口(320)通过循环管道(410)和供水罐(400)相连。

6.根据权利要求1所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：供水罐(400)包括入口和出口，供水罐(400)的入口设置于供水罐(400)的上部，出口设置于供水罐(400)的底部。

7.根据权利要求5所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：循环管道(410)上设置有控制器(430)和三通换向阀(440)，控制器(430)通过导线和三通换向阀(440)电连接。

8.根据权利要求7所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：三通换向阀(440)的一端端口通过管道和供水罐(400)的顶部相连，三通换向阀(440)另一端的端口和排水管(450)相连。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种异氰酸酯生产过程中的冷却装置，其特征在于：储存罐(100)的底部设置有出液口(180)。

10.一种具有冷却装置的封闭异氰酸酯生产设备，其特征在于：包括冷却装置和异氰酸酯反应釜(500)，冷却装置包括储存罐(100)、制冷器(200)、气体冷却室(300)和供水罐(400)；其中气体冷却室(300)的底部通过管道和异氰酸酯反应釜(500)的循环喷嘴(510)相连，该管道上设置有经循环泵(511)；气体冷却室(300)的停留气室(330)通过管道和异氰酸酯反应釜(500)的进气口(520)相连，所述的冷却装置为权利要求1-9任一项所述的冷却装置。

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