CN210787306U - 一种反应釜温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反应釜温度控制装置。本实用新型增设了一路循环水管线，进而配套设置循环水加热换热器、循环水冷却换热器，使得反应釜夹套的温度控制装置中的循环水、蒸汽、冷却水之间仅存在传热过程，而不出现传质过程，相应地，循环水、蒸汽、冷却水管线中各自内部的工艺条件较为一致，不会出现较大震荡，从而优化了反应釜温度控制方式，使得反应釜的温度调控平稳可控，另外在反应釜夹套垂直方向上设置3‑5个循环水进口、设置扰流挡板提升换热效率，另外设有过滤器过滤杂质，保证换热效果与设备安全。

Description

一种反应釜温度控制装置

技术领域

本实用新型属于反应釜温度控制装置技术领域，具体涉及一种反应釜温度控制装置。

背景技术

反应单元是化工过程的常用单元，反应釜是反应单元的重要装置。生产过程中，在反应釜中会进行各种化学反应，化学反应的分为多种类型，从热量的转移角度来看，分为吸热反应与放热反应，同时化学反应是有条件的，往往需要合适的温度、压力条件才能进行，即使是放热反应，可能也需要在较高的温度下克服反应势能才能引发，在反应过程中，还需要适当向反应系统输送冷量，防止反应器飞温等。因此，需要对反应釜的温度进行控制，使得反应可以在合适的温度条件下进行，反应釜温度控制装置就变得极为重要。

一般来说，反应釜温度控制装置是通过冷却水、蒸汽与反应釜只进行热交换来控制反应釜温度的，也有直接将冷却水、蒸汽直接通入反应釜，发生传热、传质行为来控制反应釜温度的，但由于许多反应不能有水的参与，因此这种方法的应用较少。

经过检索，目前，通过冷却水、蒸汽与反应釜只进行热交换来控制反应釜的温度的方法有两种种实现方式：

申请号为CN200810042328.4的发明专利公开了一种带夹套的反应釜温度控制系统及其温度控制方法。该方法是用夹套将反应釜包围起来，通过向夹套中直接通入蒸汽、冷却水，提高、降低夹套内的水温，进而控制反应釜的温度，使反应顺利进行。由于夹套是直接包围在反应釜外的，因此，在进行温度控制时，直接通入夹套的蒸汽、冷却水会造成夹套、反应釜的局部温度骤变，长此以往，夹套、反应釜会局部老化过快，埋下安全隐患，而且反应釜、夹套出现破损等问题后，其需要付出相当的维修成本。

申请号为CN201620074838.X的实用新型专利公开了一种反应釜蒸汽和冷却水循环利用装置。该专利指出，药物化学反应对压力、温度非常铭感，控制精度要求严格，对反应釜的温控结构系统安全提出了很高的要求，该装置旨在节约资源、减少排放，加强对蒸汽和冷却水的综合利用。该装置在反应釜内部设置“Z”型冷却水管道，在反应釜外部设置釜套加热器，通过冷却水管道、釜套加热器内的冷却水、蒸汽直接与反应釜换热，达到控制反应釜温度的目的。该实用新型将冷却水、蒸汽分开于两套管道中，但是冷却、蒸汽管道仍是直接连通反应釜，使得在冷却水、蒸汽对反应釜进行降温、升温时，容易造成反应釜接触冷却管道、釜套加热器的地方的材料加速老化，造成反应釜机械性能的降低，从而埋下安全隐患。

因此，需要开发出一种使用安全、调控相对平稳的反应釜温度控制装置。

实用新型内容

为了使反应釜温度控制装置能够安全平稳运行，本实用新型公开了一种反应釜温度控制装置。

一种反应釜温度控制装置包括反应釜以及反应釜夹套。循环水管线从反应釜夹套上的循环水出口引出，随后设有止回阀，止回阀后的循环水管线与循环水加热换热器的循环水管线进口相连，循环水加热换热器的循环水管线出口与循环水冷却换热器的循环水进口相连，循环水冷却换热器的循环水出口与循环水泵的进口相连，循环水泵的出口设有止回阀，随后连接至反应釜夹套上的循环水进口，在循环水进口前的循环水管线上，设有调节阀。

冷却水管线从公用工程通过冷却水进口管线引入循环水冷却换热器，从冷却水出口管线流出循环水冷却换热器，随后连接冷却水调节阀，再流回公用工程。

蒸汽管线从公用工程通过蒸汽进口管线引入循环水加热换热器，蒸汽进口管线上设有蒸汽调节阀，从蒸汽出口管线流出循环水加热换热器，随后通往公用工程，另外，在蒸汽出口管线上，支出一路管线，作为蒸汽冷凝管线，蒸汽冷凝管线上设有疏水阀，随后连接至冷凝水罐。

冷凝水管线从冷凝水罐的底部引出，连接至冷凝水泵，随后连接止回阀，止回阀后的冷凝水管线分为两路，一路通往公用工程，用作工艺水，另一路连接至反应釜夹套的循环水出口的止回阀后与循环水加热换热器循环水管线进口之间的管线上。

进一步地，所述的反应釜夹套上的循环水进口在垂直方向上设有3-5个。

进一步地，所述的冷凝水泵的进口与冷凝水罐的底部出口间设有冷凝水罐出口过滤器，所述的循环水加热换热器的循环水进口处设有循环水加热换热器进口过滤器。

进一步地，所述的循环水冷却换热器为逆流换热器。

进一步地，所述的循环水冷却换热器为板式换热器。

进一步地，所述的循环水加热换热器为逆流换热器。

进一步地，所述的循环水加热换热器为管壳式换热器。

进一步地，所述的反应釜夹套的内壁上，还均匀地设有扰流挡板，扰流挡板与反应釜的外壁留有空隙。

进一步地，反应釜夹套包括顶部的收口段、中间的直壁段以及底部的椭圆封头，椭圆封头包括一段垂直的椭圆封头直边与曲面封头，所述的扰流挡板从反应釜夹套的直壁段顶部垂直延伸至椭圆封头直边上方。

本实用新型中，为了便于安装，扰流挡板从内壁垂直延伸至椭圆封头直边的上方。在反应釜夹套内，水平方向上存在循环水泵提供的动力，而垂直方向上存在由于垂直方向上温度不一致带来的传热传质动力，但是垂直方向的传热传质动力较弱，假如垂直方向上存在阻碍，将会导致垂直方向上的传热过程难以完成，不利于温度控制，因此，将扰流挡板垂直设置，增强水平方向上的湍流程度，增强传热效果。

在应用中，反应釜温度控制装置还包括安装在各个部位的温度传感装置，具体来说，在反应釜内部的上部、中部、以及底部都应设有温度传感装置，在反应釜夹套的内部的上部、中部、以及底部也应设有温度传感装置，反应釜内部的温度以及反应釜夹套内的温度的实际值与变化趋势将会成为反应釜温度控制的重要参数。

设置反应釜夹套垂直方向上的3-5个循环水进口的目的在于使得反应釜夹套不同位置与反应釜内相应位置的温差尽可能大，传统反应釜夹套内部的温度从上到下是逐渐降低的，相应地，导致与反应釜内换热时，不同部位的换热速率不同，使得整体换热效率不够统一快速，而设置多个循环水进口的目的就在于可以使反应釜夹套内部的温度在垂直方向上更为均匀一致，提升换热效率。

本实用新型主要通过循环水管线中的循环水控制反应釜夹套内的温度，进而控制反应釜内的温度，又通过循环水加热换热器、循环水冷却换热器对循环水进行加热、降温，使得作为加热介质的蒸汽与冷却介质的冷却水处于不同的管线中。实际应用中，可以根据PID控制方法对循环水冷却换热器的冷却水出口管线上的冷却水调节阀以及循环水加热换热器的蒸汽进口管线上的蒸汽调节阀进行控制。当反应釜的实时温度不断上升时，假如变化率不断增大，那么应适当增大循环水冷却换热器的冷却水出口管线上的冷却水调节阀开度，或适当减小循环水加热换热器的蒸汽进口管线上的蒸汽调节阀开度，进而抑制变化率的增大，假如变化率不断减小，应当考虑适当减小循环水冷却换热器的冷却水调节阀的开度，或适当增大循环水加热换热器的蒸汽进口管线上的蒸汽调节阀开度，进而抑制变化率的减小，最终得到相对稳定的变化率，促使反应釜的实际温度平稳逼近设定温度，通过PID控制方法使得整个系统不断消除实际值与设定值之间的余差与变化趋势。从而可以安全平稳地控制反应釜的温度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1. 本实用新型通过增设循环水管线，进而配套设置循环水加热换热器、循环水冷却换热器，使得反应釜夹套的温度控制装置中的循环水、蒸汽、冷却水之间仅存在传热过程，而不出现传质过程，相应地，循环水、蒸汽、冷却水管线中各自内部的工艺条件较为一致，不会出现较大震荡，从而优化了反应釜温度控制方式，使得反应釜的温度调控平稳可控，避免出现局部过冷或过热的问题，避免了材料的老化、破坏，有利于保证工艺安全，有利于减少废弃工件，达到节能减排的目的。

2. 反应釜夹套上的循环水进口在垂直方向上设有3-5个，使得换热时，循环水与反应釜不同部位的温差尽可能大，使得换热速率尽可能大，提升换热效率。

3. 通过设置冷凝水罐以及连接至反应釜夹套的循环水出口的止回阀后与循环水加热换热器循环水管线进口之间的管线上的一路冷凝水管线，使得在需要更高循环水流速或补充循环水时，可以直接循环利用蒸汽的冷凝水，利于节能减排。

4. 通过在冷凝水泵的进口与冷凝水罐的底部出口间设置的冷凝水罐出口过滤器、循环水加热换热器的循环水进口处设置的循环水加热换热器进口过滤器，使得在关键设备前具有过滤杂质的设备，保证换热效果与设备安全。

5. 在反应釜夹套内壁上设有扰流挡板，使得夹套内的流体呈湍流状态，提升换热效率。

附图说明

图1：实施例1的工艺流程示意图

图2：图1中反应釜夹套的A-A剖面示意图

图3：实施例1中反应釜夹套的垂直方向的剖面示意图

图4：实施例1中反应釜夹套轴测示意图

图5：实施例2的工艺流程示意图

图6：图5中反应釜夹套的A-A剖面示意图

图7：实施例2中反应釜夹套的垂直方向的剖面示意图

图8：实施例2中反应釜夹套轴测示意图

图中：1.反应釜、2.反应釜夹套、3.循环水泵、4.循环水冷却换热器、5.循环水加热换热器、6.冷凝水罐、7.冷凝水泵、8.冷凝水罐出口过滤器、9.循环水加热换热器进口过滤器、10.扰流挡板、11.椭圆封头直边。

具体实施方式

在此结合附图对本实用新型进行说明，需要声明的是，本说明是对本实用新型的解释，而非对本实用新型的限制，任何在本实施例思路、结构基础上进行的简单替换、改造，均落入本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1、图2、图3、图4所示，一种反应釜温度控制装置包括反应釜1以及反应釜夹套2。循环水管线从反应釜夹套2上的循环水出口引出，随后设有止回阀，止回阀后的循环水管线与循环水加热换热器5的循环水管线进口相连，循环水加热换热器5的循环水管线出口与循环水冷却换热器4的循环水进口相连，循环水冷却换热器4的循环水出口与循环水泵3的进口相连，循环水泵3的出口设有止回阀，随后连接至反应釜夹套2上的3个循环水进口，在3个循环水进口前的循环水管线上，分别设有调节阀。

冷却水管线从公用工程通过冷却水进口管线引入循环水冷却换热器4，从冷却水出口管线流出循环水冷却换热器4，随后连接冷却水调节阀，再流回公用工程。

蒸汽管线从公用工程通过蒸汽进口管线引入循环水加热换热器5，蒸汽进口管线上设有蒸汽调节阀，从蒸汽出口管线流出循环水加热换热器5，随后通往公用工程，另外，在蒸汽出口管线上，支出一路管线，作为蒸汽冷凝管线，蒸汽冷凝管线上设有疏水阀，随后连接至冷凝水罐6。

冷凝水管线从冷凝水罐6的底部引出，连接至冷凝水泵7，随后连接止回阀，止回阀后的冷凝水管线分为两路，一路通往公用工程，另一路连接至反应釜夹套2的循环水出口的止回阀后与循环水加热换热器5循环水管线进口之间的管线上。

冷凝水泵7的进口与冷凝水罐6的底部出口间设有冷凝水罐出口过滤器8，所述的循环水加热换热器5的循环水进口处设有循环水加热换热器进口过滤器9。冷凝水罐出口过滤器8、循环水加热换热器进口过滤器9均设有旁路。

所述的循环水冷却换热器4为板式换热器，换热方式为逆流换热。所述的循环水加热换热器5为管壳式换热器，换热方式为逆流换热。

所述的反应釜夹套2的内壁上，还均匀地设有扰流挡板10，扰流挡板10与反应釜1的外壁留有空隙，且扰流挡板10从反应釜夹套2内壁的顶部垂直延伸至椭圆封头直边11上方。

实际使用时，循环水管线中通入循环水，蒸汽管线、冷却水管线则分别通入蒸汽、冷却水，通过调节阀控制各个物流的流量，控制循环水的温度，进而控制反应釜的温度，同时通过冷凝水罐6将蒸汽冷凝水进行回收。

实施例2

如图5、图6、图7、图8所示，一种反应釜温度控制装置包括反应釜1以及反应釜夹套2。循环水管线从反应釜夹套2上的循环水出口引出，随后设有止回阀，止回阀后的循环水管线与循环水加热换热器5的循环水管线进口相连，循环水加热换热器5的循环水管线出口与循环水冷却换热器4的循环水进口相连，循环水冷却换热器4的循环水出口与循环水泵3的进口相连，循环水泵3的出口设有止回阀，随后连接至反应釜夹套2上的5个循环水进口，在5个循环水进口前的循环水管线上，分别设有调节阀。

冷却水管线从公用工程通过冷却水进口管线引入循环水冷却换热器4，从冷却水出口管线流出循环水冷却换热器4，随后连接冷却水调节阀，再流回公用工程。

蒸汽管线从公用工程通过蒸汽进口管线引入循环水加热换热器5，蒸汽进口管线上设有蒸汽调节阀，从蒸汽出口管线流出循环水加热换热器5，随后通往公用工程，另外，在蒸汽出口管线上，支出一路管线，作为蒸汽冷凝管线，蒸汽冷凝管线上设有疏水阀，随后连接至冷凝水罐6。

冷凝水管线从冷凝水罐6的底部引出，连接至冷凝水泵7，随后连接止回阀，止回阀后的冷凝水管线分为两路，一路通往公用工程，另一路连接至反应釜夹套2的循环水出口的止回阀后与循环水加热换热器5循环水管线进口之间的管线上。

所述的循环水冷却换热器4为板式换热器，换热方式为逆流换热。所述的循环水加热换热器5为管壳式换热器，换热方式为逆流换热。

与实施例1相比，本实施例不再设置扰流挡板10、冷凝水罐出口过滤器8以及循环水加热换热器进口过滤器9，但是，当各个管线中通入蒸汽、冷却水、循环水时，仍然可以通过调节阀对蒸汽、冷却水的流量进行控制，进而控制循环水的温度，从而控制反应釜的温度，同时通过冷凝水罐6将蒸汽冷凝水进行回收。

本实用新型未详述部分均为现有技术。

Claims (9)

1.一种反应釜温度控制装置，包括反应釜（1）以及反应釜夹套（2），其特征在于：

循环水管线从反应釜夹套（2）上的循环水出口引出，随后设有止回阀，止回阀后的循环水管线与循环水加热换热器（5）的循环水管线进口相连，循环水加热换热器（5）的循环水管线出口与循环水冷却换热器（4）的循环水进口相连，循环水冷却换热器（4）的循环水出口与循环水泵（3）的进口相连，循环水泵（3）的出口设有止回阀，随后连接至反应釜夹套（2）上的循环水进口，在循环水进口前的循环水管线上，设有调节阀；

冷却水管线从公用工程通过冷却水进口管线引入循环水冷却换热器（4），从冷却水出口管线流出循环水冷却换热器（4），随后连接冷却水调节阀，再流回公用工程；

蒸汽管线从公用工程通过蒸汽进口管线引入循环水加热换热器（5），蒸汽进口管线上设有蒸汽调节阀，从蒸汽出口管线流出循环水加热换热器（5），随后通往公用工程，另外，在蒸汽出口管线上，支出一路管线，作为蒸汽冷凝管线，蒸汽冷凝管线上设有疏水阀，随后连接至冷凝水罐（6）；

冷凝水管线从冷凝水罐（6）的底部引出，连接至冷凝水泵（7），随后连接止回阀，止回阀后的冷凝水管线分为两路，一路通往公用工程，用作工艺水，另一路连接至反应釜夹套（2）的循环水出口的止回阀后与循环水加热换热器（5）循环水管线进口之间的管线上。

2.如权利要求1所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：所述的反应釜夹套（2）上的循环水进口在垂直方向上设有3-5个。

3.如权利要求1所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：所述的冷凝水泵（7）的进口与冷凝水罐（6）的底部出口间设有冷凝水罐出口过滤器（8），所述的循环水加热换热器（5）的循环水进口处设有循环水加热换热器进口过滤器（9）。

4.如权利要求1或2或3所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：所述的循环水冷却换热器（4）为逆流换热器。

5.如权利要求4所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：所述的循环水冷却换热器（4）为板式换热器。

6.如权利要求5所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：所述的循环水加热换热器（5）为逆流换热器。

7.如权利要求6所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：所述的循环水加热换热器（5）为管壳式换热器。

8.如权利要求1所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：所述的反应釜夹套（2）的内壁上还均匀地设有扰流挡板（10），扰流挡板（10）与反应釜（1）的外壁留有空隙。

9.如权利要求8所述的一种反应釜温度控制装置，其特征在于：反应釜夹套包括顶部的收口段、中间的直壁段以及底部的椭圆封头，椭圆封头包括一段垂直的椭圆封头直边（11）与曲面封头，所述的扰流挡板（10）从反应釜夹套（2）的直壁段顶部垂直延伸至椭圆封头直边（11）上方。

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