CN216630846U - 一种夹套反应釜的换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种夹套反应釜的换热系统，属于化工技术领域。它解决了现有反应釜能量利用率差、使用寿命低问题。本夹套反应釜的换热系统中，夹套反应釜包括釜体，釜体夹套上设有输入管与输出管，换热系统包括用于连接能源供应总管的换热进管总成以及换热出管总成，换热系统还包括用于连接冷媒供应总管与输入管的冷媒进管，且换热系统还包括板式换热器，换热进管总成与换热出管总成通过板式换热器的换热通道连通，输入管与输出管通过板式换热器的介质通道连通，且输出管上设有用于控制输出管内冷媒流速的变频装置。本夹套反应釜的换热系统能够提高反应釜换热系统对能量的利用率的同时保证使用寿命更高。

Description

一种夹套反应釜的换热系统

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，涉及一种夹套反应釜的换热系统。

背景技术

反应釜是现今化工生产中典型的主体反应设备，其主要通过搅拌、加热、冷却等步骤对多种物料进行分散混合，从而达到反应聚合的功能，广泛应用于石油、化工、化妆品、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产及研究领域，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺。

现有的反应釜一般由釜体、搅拌器、外接管路(包括进管与回管)、等组成；进行工作时，工作人员能够将反应物料加入至釜体内，加热或冷却用的冷热源通过外接管道通入反应釜夹套内，同时通过装设在釜体内的搅拌器对物料进行搅拌，使得各物料在高温或者低温环境下进行混合，反应完毕后通过釜体的出料口放出。

但上述反应釜在实际工作过程中具有较大缺点；冷、热源在由总管通入外接管道后，依次序由外接管道(进管)直接进入釜体夹套进行换热后由外接管道(回管)回流至总管内，冷、热源在切换过程中并不能完全向外释放自身的热量，从而导致带有残余能量的冷、热源回流后造成能量的浪费，且直接向釜体夹套内通入具有较高能量的冷、热源形成骤冷、骤热极为可能造成釜体、各管道的使用寿命降低。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种夹套反应釜的换热系统，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提高反应釜换热系统对能量的利用率、如何提高反应釜设备及夹套各管道的使用寿命。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种夹套反应釜的换热系统，夹套反应釜包括釜体，所述釜体的夹套上设有输入管与输出管，其特征在于，换热系统包括用于连接能源供应总管的换热进管总成以及换热出管总成，换热系统还包括用于连接冷媒供应总管与所述输入管的冷媒进管，且换热系统还包括板式换热器，所述换热进管总成与所述换热出管总成通过所述板式换热器的换热通道连通，所述输入管与所述输出管通过所述板式换热器的介质通道连通，且所述输出管上设有用于控制输出管内冷媒流速的变频装置。

本夹套反应釜的换热系统中，反应釜包括釜体，釜体的夹套上设置有输入管与输出管，换热系统包括换热进管总成、换热出管总成与板式换热器，换热进管总成与换热出管总成的一端均与能源供应总管连通(该处所指的能源供应总管具体能输送高温蒸汽、循环水等具有能量的换热介质)，且换热进管总成与换热出管总成通过板式换热器连通，换热介质由换热进管总成进入，在经过板式换热器后能够由换热出管总成排回能源供应总管内，由此实现换热介质的循环利用，换热系统还包括一根连通输入管与冷媒供应总管的冷媒进管以及一根连通输出管与冷媒供应总管的冷媒出管，此外，输入管与输出管还通过板式换热器连通，从而使得本夹套反应釜的换热系统在高温状态下进行混合时，此状态下冷媒进管打开，冷媒出管关闭，且换热进管总成与换热出管总成打开，换热介质由能源供应总管通入换热进管总成，在经过板式换热器后由换热出管总成回流至能源供应总管内，且此时冷媒能够由冷媒供应总管通入冷媒进管并依次经过输入管、釜体以及输出管，然后通过板式换热器回流至输入管，该过程中，板式换热器能够对流经的冷媒以及换热介质进行热交换，将换热介质所包含的能量置换给冷媒，使得冷媒不断升温，且冷媒能够在输入管、釜体、输出管之间循环，从而达到对高温状态下的冷媒利用率更高的优点，于此同时，输出管上还安装有变频装置，该装置能够改变冷媒的流动速率，从而达到低速状态下冷媒与釜内介质热交换更充分、高速状态下避免冷媒发生过温的现象，由此对冷媒的温度进行调控；此外，冷媒、换热介质在各管道内分开输送，能够有效避免换热介质与冷媒混同在一起导致能源浪费、环境污染等问题。

在上述的夹套反应釜的换热系统中，所述变频装置包括循环泵与变频器，所述循环泵安装在所述输出管上，所述变频器安装在所述循环泵上并能够对所述循环泵频率进行调节。

变频装置包括循环泵与变频器，循环泵安装在输出管上，后续在工作过程中(特指物料需要在高温状态下混合)，循环泵能够通过自身的机械能转换为动能并传送给冷媒，从而使得冷媒在输入管、釜体夹套、输出管、以及板式换热器内的流速能够通过循环泵进行增幅或降幅，从而达到冷媒温度可调控的目的，于此同时，变频器安装在循环泵上，工作人员能够通过变频器对自身频率进行调节，从而达到循环泵控制便捷的优点。

在上述的夹套反应釜的换热系统中，换热系统还包括用于连接冷媒供应总管与所述输出管的冷媒出管，所述冷媒进管上安装有控制阀一，所述输入管上安装有控制阀二，所述输出管上安装有控制阀三，所述冷媒出管上安装有控制阀四。

冷媒进管上安装有控制阀一，输入管上安装有控制阀二，输出管上安装有控制阀三，冷媒出管上安装有控制阀四；当釜体内的物料需要在低温环下进行混合时，使用者能够将控制阀一、控制阀三、控制阀四开启，而将控制阀二关闭，使得冷媒进管与输入管、釜体通路，此状态下，冷媒由冷媒供应总管输入冷媒进管，且通过冷媒进管将冷媒依次输入输入管、釜体(输入釜体时通过冷媒自身的低温对釜体内进行吸热)、输出管并最终由冷媒出管回流至冷媒供应总管内，由于控制阀二处于关闭状态，输入管与输出管不会流通，从而保证冷媒进入输出管后不会通过板式换热器回流至输入管，从而减少冷媒滞留时间，减少冷媒的能量损耗。

在上述的夹套反应釜的换热系统中，所述换热进管总成包括循环水进管与蒸汽进管，所述换热出管总成包括循环水出管与蒸汽出管，所述循环水进管上设有控制阀五，所述蒸汽进管上设有控制阀六与温控阀，所述循环水出管上设有控制阀七，所述蒸汽出管上设有控制阀八。

换热进管总成具体包括循环水进管、蒸汽进管，换热出管总成具体包括循环水出管与蒸汽出管，循环水进管上安装有控制阀五，蒸汽进管上安装有控制阀六与温控阀，循环水出管上安装有控制阀七，蒸汽出管上安装有控制阀八，在釜体内的物料需要在高温状态下进行混合时，工作人员能够首先将冷媒出管上的控制阀四关闭，避免后续冷媒发生回流，然后将控制阀一、控制阀二、控制阀三、控制阀五、控制阀六控制阀七以及控制阀八打开，此时由于温控阀的存在，虽然控制阀六打开，但高温蒸汽仍无法进入输入管(温控阀为现有技术，其主要工作原理为通过设定一个阈值，在感应到输入管内温度大于或等于设定阈值时自动开启)，所以此时蒸汽仍无法流通，但循环水能够由能源供应总管中的循环水总管通入循环水进管，再由循环水进管依次输入板式换热器、循环水出管并回流至能源供应总管中的循环水总管内，于此同时，冷媒也由冷媒供应总管向外输出依次经过冷媒进管、输入管、釜体、输出管、板式换热器并回流至输入管，在冷媒与循环水同时经过板式换热器时，两者能量相互置换，冷媒能不断升温，且最终升温至温控阀的阈值，此时温控阀开启，工作人员同时关闭控制阀五与控制阀七(即循环水断路)，此时高温蒸汽由能源供应总管中的蒸汽总管向内输入，其依次经过蒸汽进管、板式换热器、蒸汽出管并最终回流至能源供应总管中的蒸汽总管向，在高温蒸汽与冷媒同时经过板式换热器时，板式换热器能够将冷媒与高温蒸汽的能量进行置换，由此使得冷媒的温度不断升高，从而使得釜体内温度上升，在该过程中，工作人员通过循环水对冷媒热交换能够起到缓冲的作用，同理，当需要将釜体内温度由高温向低温进行转换时，工作人员能够将控制阀五与控制阀七开启，控制阀六与控制阀八关闭，此时虽然温控阀开启，但由于控制阀六与控制阀八处于关闭状态，蒸汽仍然无法进入，同时循环水通入进行循环，在板式换热器内与高温的冷媒进行热交换，在经过一定的时间后，将冷媒的温度热交换至接近循环水温度时，工作人员此时能够将控制阀二、控制阀五以及控制阀七关闭，并将控制阀一、控制阀三、控制阀四开启，通过后续的冷源再逐渐对釜体内的温度进行热交换使其降温，有效避免高温蒸汽直接对冷媒进行热交换造成各管道、釜体以及釜体内的物料受到极冷、极热的瞬间冲击。

在上述的夹套反应釜的换热系统中，所述循环水进管、所述蒸汽进管与所述板式换热器之间设有过滤器一，所述输出管上设有过滤器二。

循环水进蒸汽进管与板式换热器之间设置过滤器一，输出管上设置过滤器二，过滤器一与过滤器二均能够在本夹套反应釜的换热系统进行工作时对管道内各换热介质所包含的杂质进行过滤，且工作人员能够定期的将器拆卸并将杂质进行清理，有效避免杂质造成管道堵塞。

在上述的夹套反应釜的换热系统中，所述输出管上还设有压缩空气管，所述压缩空气管与用于压缩空气的气泵连接，且所述压缩空气管上安装有控制阀九。

输出管上还设置由一根压缩空气管，该压缩空气管具体与一个气泵进行连接，且压缩空气管上安装有控制阀九，在需要对本夹套反应釜的换热系统进行检修时，工作人员需要将管道内残存的冷媒进行清理，此过程中工作人员能将其余阀关闭，仅开启控制阀九与控制阀四开启，再通过气泵不断向内增压，使得各管道内的冷媒不断流动且最终由冷媒出管排出至冷媒总管内。

与现有技术相比，本夹套反应釜的换热系统具有以下优点：

一、本夹套反应釜的换热系统中，换热系统能够根据釜体内不同温度需求的物料通过冷媒与换热介质的热交换使釜体内温度升高或降低，釜体在高温状态时，换热介质与冷媒能够在板式换热器内进行热交换，使得冷媒的温度逐步上升，通过冷媒在各管道内循环流动使得釜体内的温度上升，有效提高对冷媒内能量的利用率，且用于输送冷媒的输出管上安装有变频装置，在各管道内循环流动的冷媒能够通过变频装置改变自身流速，由此使得冷媒流经板式换热器时与换热介质的热交换效率能够根据工作人员需求进行改变。

二、变频装置包括循环泵与变频器，循环泵能够通过自身的机械能转换为动能并传送给冷媒，从而使得冷媒流速能够进行增幅或降幅，变频器安装在循环泵上，工作人员能够通过变频器对自身频率进行调节，从而达到循环泵控制便捷的优点。

三、釜体需要保持低温状态时，使用者能够打开控制阀一、控制阀三、控制阀四，将控制阀二关闭，使得冷媒有冷媒供应总管输入，此时冷媒能够依次流经冷媒进管、输入管、釜体、输出管并最终由冷媒出管回流至冷媒供应总管内，不会通过输出管输入板式换热器并再次进入输入管，减少冷媒的能量损耗。

四、釜体需要保持高温状态时，工作人员能够将控制阀一、控制阀二、控制阀三、控制阀五、控制阀六控制阀七以及控制阀八打开，并将控制阀四关闭，此时换热介质与冷媒仅能够在对应管道内进行环流，且两者能够在板式换热器内进行热交换，由此使得冷媒的温度不断升高，进而使得冷媒循环流动时使得釜体内温度随之升高，且作为优选方案，釜体内温度在由低温向高温转换或由高温向低温转换时，能够通过循环水对冷媒的温度先进行热交换，使得低温的冷媒温度上升\高温的冷媒温度下降，通过循环水对冷媒热交换能够起到缓冲的作用，避免高温蒸汽直接对冷媒进行热交换造成各管道、釜体以及釜体内的物料受到极冷、极热的瞬间冲击。

五、循环水进蒸汽进管与板式换热器之间设置过滤器一，输出管上设置过滤器二，过滤器一与过滤器二均能够在本夹套反应釜的换热系统进行工作时对管道内各换热介质所包含的杂质进行过滤，避免杂质造成管道堵塞。

六、在夹套反应釜的换热系统进行检修时，工作人员能将其余阀关闭，仅开启控制阀九与控制阀四开启，再通过气泵不断向内增压，使得各管道内的冷媒不断流动且最终由冷媒出管排出至冷媒总管内。

附图说明

图1是本夹套反应釜的换热系统的结构简图。

图中，1、釜体；1a、输入管；1a1、控制阀二；1a2、压缩空气管；1a21、控制阀九；1b、输出管；1b1、变频装置；1b11、循环泵；1b12、变频器；1b2、控制阀三；1b3、过滤器二；2、换热进管总成；2a、循环水进管；2a1、控制阀五；2b、蒸汽进管；2b1、控制阀六；2b2、温控阀；3、换热出管总成；3a、循环水出管；3a1、控制阀九；3b、蒸汽出管；3b1、控制阀八；4、冷媒进管；4a、控制阀一；5、板式换热器；6、冷媒出管；6a、控制阀四；7、过滤器一。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本夹套反应釜的换热系统中，夹套反应釜包括釜体1，釜体1上安装有与自身内部连通的输入管1a以及输出管1b，且釜体1上开设有放料口以及出料口，实际使用过程中，工作人员能够将物流由放料口放入釜体1内，并由出料口向外排出已经混合完毕的物料。

如图1所示，换热系统包括换热进管总成2、换热出管总成3、冷媒进管4、冷媒出管6以及板式换热器5，换热进管总成2包括循环水进管2a与蒸汽进管2b，换热出管总成3包括循环水出管3a与蒸汽出管3b，冷媒进管4一端与冷媒供应总管连接，另一端与输入管1a连接，冷媒出管6一端与冷媒供应总管连接，另一端与输出管1b连接，循环水进管2a一端与循环水供应总管连接，另一端与板式换热器5连接，循环水出管3a一端与循环水供应总管连接，另一端通过板式换热器5与循环水进管2a连通，蒸汽进管2b一端与蒸汽供应总管连接，另一端与板式换热器5连接，蒸汽出管3b一端与蒸汽供应总管连接，另一端通过板式换热器5与蒸汽进管2b连通，且输入管1a与板式换热器5连接，输出管1b通过板式换热器5与输入管1a连通，且输出管1b上还安装有一根空气压缩管，空气压缩管的一端与输出管1b连接，另一端与气泵连接。

如图1所示，冷媒进管4上安装有一个控制阀一4a，输入管1a上安装有一个控制阀二1a1，输出管1b上安装有一个控制阀三1b2，冷媒出管6上安装有一个控制阀四6a，循环水进管2a上安装有一个控制阀五2a1，蒸汽进管2b上安装有一个控制阀六2b1，且蒸汽进管2b上还安装有一个与控制阀六2b1串联的温控阀2b2，循环水出管3a上安装有一个控制阀七3a1，蒸汽出管3b上安装有一个控制阀八3b1，压缩空气管1a2上安装有一个控制阀九1a21。

如图1所示，蒸汽进管2b、循环水进管2a与板式换热气之间安装有过滤器一7，输出管1b上安装有过滤器二1b3，且输出管1b上还安装有变频装置1b1，其具体包括循环泵1b11与安装在循环泵1b11上的变频器1b12，此外，冷媒进管4、蒸汽进管2b、循环水进管2a、输入管1a以及输出管1b上安装有温度感应器。

使用原理：当需要将釜体1内温度由常温转换成低温时，工作人员首先向釜体1内加入各物料，然后开启控制阀一4a、控制阀三1b2、控制阀四6a，关闭控制阀二1a1、控制阀五2a1、控制阀六2b1、控制阀七3a1、控制阀八3b1、控制阀九1a21，此状态下冷媒(-10℃～-15℃的乙二醇溶液)由冷媒供应总管输入值冷媒进管4，然后通过冷媒进管4依次将冷媒输入输入管1a、釜体1、输出管1b、冷媒出管6并由冷媒出管6回流至冷媒供应总管内，冷媒在输入釜体1内时，将自身的低温传导至釜体1内，由此使釜体1内温度下降。

当需要将釜体1内温度由常温转换成高温时，工作人员首先向釜体1内加入各物料，然后将控制阀四6a、控制阀六2b1、控制阀八3b1关闭，控制阀一4a、控制阀二1a1、控制阀三1b2、控制阀五2a1、控制阀七3a1、控制阀九1a21开启，此时冷媒由冷媒供应总管输入值冷媒进管4，然后通过冷媒进管4依次将冷媒输入输入管1a、釜体1、输出管1b、板式换热器5并再次进入输入管1a，温控阀2b2感应到输入管1a内温度高于或等于自身阈值，高压蒸汽由蒸汽供应总管输入蒸汽进管2b，然后依次通过板式换热器5蒸汽出管3b并回流至蒸汽供应总管，当冷媒与高温蒸汽同时流经板式换热器5内时，两者能够进行热交换，使得冷媒温度不断升高，从而使得釜体1内温度不断升高，实际工作过程中，为保证热交换效果(即冷媒温度符合工作人员需求)，工作人员能够通过变频器1b12调节循环泵1b11的频率，进而使得冷媒在输出管1b内的流速被增幅\降幅，从而使得换热效率能够改变，此外，在该状态下控制阀一4a需要始终保持开启状态，使得后续由冷媒进管4向内输入的冷媒对本夹套反应釜的换热系统起到热障冷缩的作用，避免釜体1内出现高压现象。

当需要将釜体1内温度由高温转换为低温时，工作人员首先向釜体1内加入各物料，然后将控制阀四6a、控制阀五2a1、控制阀七3a1关闭，其余阀体均开启，此状态下循环水由循环水供应总管输入循环水进管2a，然后依次通过板式换热器5、循环水出管3a并回流至循环水供应总管内，而高温状态的冷媒依次在输入管1a、釜体1、输出管1b、板式换热器5内进行循环流动，当循环水与高温的冷媒同时流经板式换热器5内时，循环水能够与高温的冷媒进行热交换，使得冷媒不断降温，进而使釜体1内随之降温至常温状态，然后再通过前述的将釜体1内温度由常温转换成低温流程进行操作即可。

当需要将釜体1内温度由低温转换为高温时，工作人员首先向釜体1内加入各物料，然后将控制阀四6a关闭，其余阀体均开启，此状态下由于温控阀2b2检测到输入管1a内温度低于自身预设的阈值，所以处于关闭状态，循环水由循环水供应总管输入循环水进管2a，然后依次通过板式换热器5、循环水出管3a并回流至循环水供应总管内，而低温状态的冷媒依次在输入管1a、釜体1、输出管1b、板式换热器5内进行循环流动，当循环水与低温的冷媒同时流经板式换热器5内时，循环水能够与低温的冷媒进行热交换，使得冷媒不断升温，进而使釜体1内随之升温至常温状态，此时温控阀2b2检测到输入管1a内温度高于或等于自身预设的阈值便会开启，于此同时工作人员将控制阀五2a1与控制阀七3a1关闭，然后再通过前述的将釜体1内温度由常温转换成高温流程进行操作即可。

此外，当工作人员需要对本夹套反应釜的换热装置进行检修时，需要将残留在各管道内的冷媒抽出，具体为开启控制阀二1a1、控制阀四6a、控制阀九1a21，其余阀体均关闭，通过气泵向内增压，使得冷媒依次由釜体1输入输入管1a、板式换热器5、输出管1b、冷媒出管6且最后回流至冷媒供应总管内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、釜体；1a、输入管；1a1、控制阀二；1a2、压缩空气管；1a21、控制阀九；1b、输出管；1b1、变频装置；1b11、循环泵；1b12、变频器；1b2、控制阀三；1b3、过滤器二；2、换热进管总成；2a、循环水进管；2a1、控制阀五；2b、蒸汽进管；2b1、控制阀六；2b2、温控阀；3、换热出管总成；3a、循环水出管；3a1、控制阀九；3b、蒸汽出管；3b1、控制阀八；4、冷媒进管；4a、控制阀一；5、板式换热器；6、冷媒出管；6a、控制阀四；7、过滤器一等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (6)

1.一种夹套反应釜的换热系统，夹套反应釜包括釜体(1)，所述釜体(1)的夹套上设有输入管(1a)与输出管(1b)，其特征在于，换热系统包括用于连接能源供应总管的换热进管总成(2)以及换热出管总成(3)，换热系统还包括用于连接冷媒供应总管与所述输入管(1a)的冷媒进管(4)，且换热系统还包括板式换热器(5)，所述换热进管总成(2)与所述换热出管总成(3)通过所述板式换热器(5)的换热通道连通，所述输入管(1a)与所述输出管(1b)通过所述板式换热器(5)的介质通道连通，且所述输出管(1b)上设有用于控制输出管(1b)内冷媒流速的变频装置(1b1)。

2.根据权利要求1所述的夹套反应釜的换热系统，其特征在于，所述变频装置(1b1)包括循环泵(1b11)与变频器(1b12)，所述循环泵(1b11)安装在所述输出管(1b)上，所述变频器(1b12)安装在所述循环泵(1b11)上并能够对所述循环泵(1b11)频率进行调节。

3.根据权利要求1或2所述的夹套反应釜的换热系统，其特征在于，换热系统还包括用于连接冷媒供应总管与所述输出管(1b)的冷媒出管(6)，所述冷媒进管(4)上安装有控制阀一(4a)，所述输入管(1a)上安装有控制阀二(1a1)，所述输出管(1b)上安装有控制阀三(1b2)，所述冷媒出管(6)上安装有控制阀四(6a)。

4.根据权利要求3所述的夹套反应釜的换热系统，其特征在于，所述换热进管总成(2)包括循环水进管(2a)与蒸汽进管(2b)，所述换热出管总成(3)包括循环水出管(3a)与蒸汽出管(3b)，所述循环水进管(2a)上设有控制阀五(2a1)，所述蒸汽进管(2b)上设有控制阀六(2b1)与温控阀(2b2)，所述循环水出管(3a)上设有控制阀七(3a1)，所述蒸汽出管(3b)上设有控制阀八(3b1)。

5.根据权利要求4所述的夹套反应釜的换热系统，其特征在于，所述循环水进管(2a)、所述蒸汽进管(2b)与所述板式换热器(5)之间设有过滤器一(7)，所述输出管(1b)上设有过滤器二(1b3)。

6.根据权利要求5所述的夹套反应釜的换热系统，其特征在于，所述输出管(1b)上还设有压缩空气管(1a2)，所述压缩空气管(1a2)与用于压缩空气的气泵连接，且所述压缩空气管(1a2)上安装有控制阀九(1a21)。

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