CN211436158U - 一种反应釜液氮控温机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反应釜液氮控温机构，包括制冷罐和低温液体泵，所述制冷罐包括均为环形的下罐和上罐，所述下罐与上罐之间环形阵列布置连通的中空栅片，所述上罐上端设置进料口，所述进料口与低温液体泵连通，所述下罐的上端设置出气口，所述出气口处串接调节阀，所述下罐内部设置上下密封滑动的活塞体，所述下罐的内腔上端固定安装雾化喷头，所述下罐的底部侧边设置排液口，当活塞体处于最低位时，排液口与活塞体上部的下罐内腔连通，本反应釜液氮控温机构在反应釜内部设置容积可变的制冷罐，通过容积变化，减小内部压强，促使液氮气化吸热，使内部温度快速降低，满足生产需求。

Description

一种反应釜液氮控温机构

技术领域

本实用新型涉及化工制冷设备技术领域，具体为一种反应釜液氮控温机构。

背景技术

在化工生产中，经常需要使用到反应釜进行化学反应，在反应过程中需要多反应釜内温度进行控制，如加热或制冷，其中制冷多数采用液氮进行制冷，为避免原料与液氮掺杂，采用在反应釜内部设置内盘管，将液氮通入内盘管的方式进行制冷，受制于内盘管的容积，限制了液氮的制冷速率，造成反应釜内温降速度过慢，影响反应的进行，如凉味剂制备过程中的烷基化，需要控制温度在-35°，需要快速将温度降低至所需温度，且需要维持时间较长，传统的内盘管制冷方式，严重制约了制冷的速度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种反应釜液氮控温机构，在反应釜内部设置容积可变的制冷罐，通过容积变化，减小内部压强，促使液氮气化吸热，使内部温度快速降低，满足生产需求，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种反应釜液氮控温机构，包括制冷罐和低温液体泵，所述制冷罐包括均为环形的下罐和上罐，所述下罐与上罐之间环形阵列布置连通的中空栅片，所述上罐上端设置进料口，所述进料口与低温液体泵连通，所述下罐的上端设置出气口，所述出气口处串接调节阀；

所述下罐内部设置上下密封滑动的活塞体；

所述下罐的内腔上端固定安装雾化喷头，所述下罐的底部侧边设置排液口，当活塞体处于最低位时，排液口与活塞体上部的下罐内腔连通。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述活塞体为环形结构，所述活塞体与下罐之间呈环形阵列竖直布置不少于三组的伸缩杆，通过伸缩杆带动活塞体在下罐内上下滑动，从而改变活塞体上方下罐内腔的大小，从而改变内部压强，促使液氮快速气化吸热，满足快速制冷的需求，且采用环形阵列布置的伸缩杆，有助于使活塞体各点运动一致，保证运动过程中的密封性。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述下罐侧边设置与其内腔连通的泄水仓，当活塞体处于最低位时泄水仓与活塞体上方的腔体连通，所述泄水仓内部设置加热片，所述泄水仓底部设置与外界连通的泄水管，通过泄水仓内部设置加热片，促使内部水分快速液化，从而从底部排出，避免内部水分结冰堵塞内部管道。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述雾化喷头外部依次包裹导热套筒和保温套筒，所述导热套筒内部缠绕第二加热丝，通过第二加热丝作用，对雾化喷头进行加热，避免内部液体冷冻堵塞，且增加导热套筒有助于雾化喷头受热均匀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述活塞体的上层表面固定设置导热板，所述导热板内部设置第一加热丝，所述活塞体的内环面和外环面均设置环形的安装槽，所述安装槽内部配合安装密封环，增加第一加热丝和导热板，使活塞体表面温度上升，避免活塞体表面液体持续堆积。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述上罐的内环面通过支架固定设置N组温度传感器，所述N≥2，且N组温度传感器呈环形阵列布置，通过温度传感器对反应釜内部温度进行监控，配合外置的控制单元，进行低温液体泵的控制，并控制调节阀的开闭，实现内部液氮的加注和释放，从而实现内部温度的控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本反应釜液氮控温机构在反应釜内部设置容积可变的制冷罐，通过活塞体的上下运动，实现下罐内部容积变化，带动内部压强变化，当压强变小时，有助于液氮快速气化吸热，且增加中空栅片，加大热交换面积，使反应釜内部温度快速降低，满足生产需求，而且在下罐内布置雾化喷头，通过喷雾的方式，加速液氮气化，吸收热量，促使内部快速降温，从而保证内部的温降速度，满足反应所需。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型剖视图；

图3为本实用新型A处放大图；

图4为本实用新型B处放大图；

图5为本实用新型中空栅片截面图；

图6为本实用新型在反应釜内安装示意图。

图中：1制冷罐、101下罐、102上罐、103中空栅片、104泄水仓、2低温液体泵、3活塞体、301伸缩杆、302第一加热丝、303导热板、304密封环、4调节阀、5温度传感器、6雾化喷头、601第二加热丝、602导热套筒、603保温套筒。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种反应釜液氮控温机构，包括制冷罐1和低温液体泵2，制冷罐1包括均为环形的下罐101和上罐102，下罐101与上罐102之间环形阵列布置连通的中空栅片103，上罐102上端设置进料口，进料口与低温液体泵2连通，下罐101的上端设置出气口，出气口处串接调节阀4；

下罐101内部设置上下密封滑动的活塞体3；

下罐101的内腔上端固定安装雾化喷头6，下罐101的底部侧边设置排液口，当活塞体3处于最低位时，排液口与活塞体3上部的下罐101内腔连通。

活塞体3为环形结构，活塞体3与下罐101之间呈环形阵列竖直布置不少于三组的伸缩杆301，通过伸缩杆301带动活塞体3在下罐101内上下滑动，从而改变活塞体3上方下罐101内腔的大小，从而改变内部压强，促使液氮快速气化吸热，满足快速制冷的需求，且采用环形阵列布置的伸缩杆301，有助于使活塞体3各点运动一致，保证运动过程中的密封性。

下罐101侧边设置与其内腔连通的泄水仓104，当活塞体3处于最低位时泄水仓104与活塞体3上方的腔体连通，泄水仓104内部设置加热片，泄水仓104底部设置与外界连通的泄水管，通过泄水仓104内部设置加热片，促使内部水分快速液化，从而从底部排出，避免内部水分结冰堵塞内部管道。

雾化喷头6外部依次包裹导热套筒602和保温套筒603，导热套筒602内部缠绕第二加热丝601，通过第二加热丝601作用，对雾化喷头6进行加热，避免内部液体冷冻堵塞，且增加导热套筒602有助于雾化喷头6受热均匀。

活塞体301的上层表面固定设置导热板303，导热板303内部设置第一加热丝302，活塞体301的内环面和外环面均设置环形的安装槽，安装槽内部配合安装密封环304，增加第一加热丝302和导热板303，使活塞体301表面温度上升，避免活塞体表面液体持续堆积。

上罐102的内环面通过支架固定设置N组温度传感器5，N≥2，且N组温度传感器5呈环形阵列布置，通过温度传感器5对反应釜内部温度进行监控，配合外置的控制单元，进行低温液体泵2的控制，并控制调节阀4的开闭，实现内部液氮的加注和释放，从而实现内部温度的控制。

伸缩杆301优选电动伸缩杆，加热丝和加热片均优选常见的电阻加热装置，调节阀4优选电动调节阀，温度传感器5优选北京华夏日盛科技有限公司销售的超低温铂电阻温度传感器，低温液氮泵2优选河南天驰仪器设备有限公司销售的YDB-B型液氮泵，外置控制单元优选西门子6ES7216-2AD23-0XB8型PLC控制器，将温度传感器5的信号线、低温液体泵2、加热丝、伸缩杆301和调节阀4的控制线与外置单元电连接，其布线和控制方式均采用现有技术中的常见方案。

在使用时：将制冷罐1放置在反应釜内部，将低温液体泵2插入液氮罐内，将雾化喷头6与水源供应装置连通，且内部连接所用管道均采用保温管道，制冷罐1均采用金属薄壁，在制冷罐1罐体外部适当设置加强肋，以保证其自身刚度，保证耐压能力。

初始状态时，活塞体3处于最高位，低温液体泵2将液氮注入制冷罐1的上罐102内部，此时伸缩杆301长度改变，带动活塞体3下移，使活塞体3上方的内腔变大，从而使内部压强减小，且雾化喷头6喷洒水雾，促使液氮快速气化，且液氮在经过中空栅片103向下罐102流动时，与反应釜内部进行热量交换，吸收热量，使内部温度快速降低，当温度传感器5检测内部达到反应所需温度，控制低温液体泵2关闭，并停止外部水源供应装置的液体供应，使雾化喷头6停止喷雾。

当反应结束需要升温时，控制调节阀4开启，并控制通过伸缩杆301带动活塞体3上升，将内部氮气排出，且第二加热丝601对活塞体3进行加热，促使内部结晶的液体熔化，再次使活塞体3下降至最低位，使泄水仓104与下罐101内腔连通，从而使内部液体快速排出。

在工作过程中，第一加热丝302持续工作，对雾化喷头6进行加热，避免雾化喷头6内部液体结晶造成的堵塞。

本实用新型在反应釜内部设置容积可变的制冷罐1，通过活塞体3的上下运动，实现下罐101内部容积变化，带动内部压强变化，当压强变小时，有助于液氮快速气化吸热，且增加中空栅片，加大热交换面积，使反应釜内部温度快速降低，满足生产需求，而且在下罐101内布置雾化喷头6，通过喷雾的方式，加速液氮气化，吸收热量，促使内部快速降温，从而保证内部的温降速度，满足反应所需。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种反应釜液氮控温机构，包括制冷罐（1）和低温液体泵（2），其特征在于：所述制冷罐（1）包括均为环形的下罐（101）和上罐（102），所述下罐（101）与上罐（102）之间环形阵列布置连通的中空栅片（103），所述上罐（102）上端设置进料口，所述进料口与低温液体泵（2）连通，所述下罐（101）的上端设置出气口，所述出气口处串接调节阀（4）；

所述下罐（101）内部设置上下密封滑动的活塞体（3）；

所述下罐（101）的内腔上端固定安装雾化喷头（6），所述下罐（101）的底部侧边设置排液口，当活塞体（3）处于最低位时，排液口与活塞体（3）上部的下罐（101）内腔连通。

2.根据权利要求1所述的反应釜液氮控温机构，其特征在于：所述活塞体（3）为环形结构，所述活塞体（3）与下罐（101）之间呈环形阵列竖直布置不少于三组的伸缩杆（301）。

3.根据权利要求1所述的反应釜液氮控温机构，其特征在于：所述下罐（101）侧边设置与其内腔连通的泄水仓（104），当活塞体（3）处于最低位时泄水仓（104）与活塞体（3）上方的腔体连通，所述泄水仓（104）内部设置加热片，所述泄水仓（104）底部设置与外界连通的泄水管。

4.根据权利要求1所述的反应釜液氮控温机构，其特征在于：所述雾化喷头（6）外部依次包裹导热套筒（602）和保温套筒（603），所述导热套筒（602）内部缠绕第二加热丝（601）。

5.根据权利要求1所述的反应釜液氮控温机构，其特征在于：所述活塞体（3）的上层表面固定设置导热板（303），所述导热板（303）内部设置第一加热丝（302），所述活塞体（3）的内环面和外环面均设置环形的安装槽，所述安装槽内部配合安装密封环（304）。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的反应釜液氮控温机构，其特征在于：所述上罐（102）的内环面通过支架固定设置N组温度传感器（5），所述N≥2，且N组温度传感器（5）呈环形阵列布置。

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