CN203744755U - 一种冷凝器 - Google Patents

Abstract

一种冷凝器，包括冷凝器壳体，其特征是：所述冷凝器壳体中设有上隔板和下隔板，上隔板和下隔板将冷凝器壳体分隔成自上至下排列的上气室、冷凝室和储液室，冷凝室中设有多个热交换管，热交换管下端与储液室的腔体连通，热交换管上端与上气室的腔体连通，冷凝室的侧壁上设有冷却液入口和冷却液出口；上气室上设有进气口；储液室的侧壁上设有出气口和液体回流口，出气口处于液体回流口上方，储液室底部设有液体排空口。本实用新型可用于酞菁化合物生产，能够将含有氨气、二氧化碳、水蒸气和载体溶剂蒸气的混合气体中的水蒸气和载体溶剂蒸气冷凝成液体并分离出来，对载体溶剂加以回收利用，并产生符合要求的氨气和二氧化碳的混合气。

Description

一种冷凝器

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝器。

背景技术

在酞菁化合物生产领域，溶剂法因具有反应速度快、收率高、容易控制、质量好、污染少和节约能源等优点，被越来越广泛地应用。溶剂法分为一步法和二步法，在采用二步溶剂法生产酞菁化合物的过程中，需要向一反应釜中投入载体溶剂、邻苯二甲酸酐、尿素、金属氯化物、催化剂和添加剂等物料，反应中该反应釜中的尿素发生分解反应和络合反应过程，生成氨气、二氧化碳和水，同时部分载体溶剂（如烷基苯、三氯苯或硝基苯）蒸发，这样，该反应釜产生的混合气体中含有氨气、二氧化碳、水蒸气和载体溶剂蒸气等成分。上述混合气体中，氨气和二氧化碳需分离出并用于后续反应，载体溶剂回收后可再次补充到反应釜中，而水则需要除去。因此，能否成功地将混合气体中的水、载体溶剂分离出来，对载体溶剂加以回收利用，并产生符合要求的氨气和二氧化碳的混合气，是能否成功采用二步法溶剂法生产酞菁化合物的关键。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种冷凝器，这种冷凝器可用于酞菁化合物生产，能够将含有氨气、二氧化碳、水蒸气和载体溶剂蒸气的混合气体中的水蒸气和载体溶剂蒸气冷凝成液体并分离出来，对载体溶剂加以回收利用，并产生符合要求的氨气和二氧化碳的混合气。采用的技术方案如下：

一种冷凝器，包括冷凝器壳体，其特征是：所述冷凝器壳体中设有上隔板和下隔板，上隔板和下隔板将冷凝器壳体分隔成自上至下排列的上气室、冷凝室和储液室，冷凝室中设有多个热交换管，热交换管下端与储液室的腔体连通，热交换管上端与上气室的腔体连通，冷凝室的侧壁上设有冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口和冷却液出口均与冷凝室的腔体连通；上气室上设有进气口；储液室的侧壁上设有出气口和液体回流口，出气口处于液体回流口上方，储液室底部设有液体排空口，液体排空口处设有液体排空开关阀。

上述储液室的腔体中处于液体回流口以下的部分构成储液腔；储液室的腔体中处于液体回流口以上的部分则构成可供气体通过的通气腔。

上述冷凝器可用于酞菁化合物生产过程中，所产生的含有氨气、二氧化碳、水蒸气和载体溶剂蒸气（如烷基苯蒸气）的混合气体中不同成分的分离，将混合气体中的水蒸气和载体溶剂蒸气冷凝成液体并分离出来，对载体溶剂加以回收利用，并产生符合要求的氨气和二氧化碳的混合气，其过程是：通过冷却液入口向冷凝室的腔体中通入一定温度的冷却液（如75℃的冷却水），同时冷凝室的腔体中的冷却液经冷却液出口流出，在冷凝室的腔体中形成冷却液流；混合气体自进气口进入上气室，然后经热交换管流向储液室；当混合气体流经热交换管中时，热交换管中的混合气体与冷凝室腔体中的冷却液进行热交换，混合气体中的水蒸气和载体溶剂蒸气被冷凝而变成液体（该液体含有水和载体溶剂），这些液体向下流动并储存在上述储液腔中，剩余的气体（即氨气和二氧化碳的混合气）则在进入储液室之后从出气口排出，并送至需要这些气体的设备；储液腔中的液体包括水和载体溶剂，由于载体溶剂（如烷基苯）不溶于水，因此储液腔中的水和载体溶剂分离，水在下层，载体溶剂在上层，这样，当载体溶剂的液面高于液体回流口下沿时，上层的载体溶剂可从液体回流口流出，并送至需要载体溶剂的设备。储液腔中，下层的水在适当的时候通过液体排空口排出（通常在下层的水的液面即将到达液体回流口下沿时将水排出）。

优选方案中，上述热交换管是上下走向的直管。

优选方案中，上述冷却液入口设于冷凝室侧壁的下部，冷却液出口设于冷凝室侧壁的上部，这样，在冷凝室的腔体中的冷却液流自下向上流动，而热交换管中的混合气体则自上向下流动，有利于混合气体与冷却液流充分进行热交换。

优选方案中，上述冷凝器还包括恒温水箱，恒温水箱的出水口与冷却液入口连通，冷却液出口通过回水管与恒温水箱的进水口连通，回水管外壁上设有散热器。通过设置恒温水箱的控温数值，能够使恒温水箱向冷凝室输送合适温度（如75±0.5℃）的冷却水；冷却水与混合气体进行热交换之后，其温度有所上升，经散热器时向外界散发热量而降温，再回流到恒温水箱中。散热器可采用现有装置。

优选方案中，上述液体回流口上连接有液体回流管，液体回流管上具有一U形储液管；U形储液管包括竖直进液管段、水平管段和竖直出液管段，竖直进液管段下端连接水平管段前端，水平管段后端连接竖直出液管段下端。竖直进液管段的上端是U形储液管的进液端，竖直出液管段的上端是U形储液管的出液端，U形储液管通过上述进液端、出液端连接在液体回流管上。上述U形储液管中，水平管段中可储存液体，竖直进液管段和竖直出液管段中也可储存有液体，从而形成液封，这样，储液室中的液体可经液体回流管流出，而气体则不能从液体回流管通过。通过设置U形储液管而形成液封，无需在液体回流管上设置开关阀，储液室中的液体可经液体回流管自动、连续地流出，可简化控制过程。

优选方案中，上述储液室的侧壁上设有压力表接口，压力表接口处于液体回流口上方，压力表接口上安装有压力表。上述压力表用于检测冷凝器内的气体压力。

优选方案中，上述储液室的侧壁上设有两个视孔，两个视孔自上至下排列，所述视孔上安装有视孔玻璃。通过设置上述视孔，便于工作人员观察储液室内物质的状态。

优选方案中，上述出气口上连接有出气管，出气管上设有压力控制阀。

优选方案中，上述上气室顶部设有气体排空口，气体排空口处设有气体排空开关阀。上述气体排空口用于冷凝器检修和维护，例如，当热交换管堵塞时（被碳酸氢铵或碳酸铵堵塞），可从气体排空口通入高温蒸汽，又如，当出气管堵塞而导致反应***的压力过高时，可以打开气体排空口排出冷凝器内的气体，以降低反应***的压力。

本实用新型使用时，向冷凝室的腔体中通入一定温度的冷却液，混合气体流经热交换管中时，热交换管中的混合气体与冷凝室腔体中的冷却液进行热交换，混合气体中沸点高于冷却液温度的部分气体被冷凝而变成液体，这些液体向下流动并储存在上述储液腔中，剩余的气体则在进入储液室之后从出气口排出，从而将混合气体中不同沸点的气体分离，将其中沸点较高的气体冷凝成液体并分离出来；而且，在冷凝形成的液体中所含的互不相溶且密度不同的两种液体在储液腔中的分层，当上层液体的液面高于液体回流口下沿时，上层液体可从液体回流口流出，进一步实现混合气体中不同成分的分离。简而言之，本实用新型能够将混合气体中不同沸点的气体分离，将其中沸点较高的气体冷凝成液体并分离出来，而且还能将上述液体中不同成分分离，从而实现混合气体中不同成分的分离及重复利用。

本实用新型用于酞菁化合物生产，能够将酞菁化合物生产过程中产生的含有氨气、二氧化碳、水蒸气和载体溶剂蒸气（如烷基苯蒸气）的混合气体进行分离成三部分，其中氨气和二氧化碳仍保持气态并从出气口排出至需要这些气体的设备，载体溶剂蒸气（如烷基苯蒸气）被冷凝成液态并从液体回流口流出至需要补充载体溶剂的设备，水蒸气则冷凝成水并排放，从而实现气体的纯化以及载体溶剂的回收利用，而且，纯化后的气体具有适宜的温度，氨气和二氧化碳不会反应生成碳酸铵，氨气和二氧化碳也不会与残留的水汽反应生成碳酸氢铵，防止因生成碳酸氢铵或碳酸铵而堵塞管道。本实用新型也可用于其他应用场合中将混合气体中不同沸点的气体分离及回收利用。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例中冷凝室的结构示意图（剖视图）。

具体实施方式

如图1和图2所示，这种冷凝器包括冷凝器壳体1，冷凝器壳体1中设有上隔板2和下隔板3，上隔板2和下隔板3将冷凝器壳体1分隔成自上至下排列的上气室4、冷凝室5和储液室6，冷凝室5中设有多个热交换管7，热交换管7下端与储液室6的腔体连通，热交换管7上端与上气室4的腔体连通，冷凝室5的侧壁上设有冷却液入口8和冷却液出口9，冷却液入口8和冷却液出口9均与冷凝室5的腔体连通；上气室4上设有进气口10；储液室6的侧壁上设有出气口11和液体回流口12，出气口11处于液体回流口12上方，储液室6底部设有液体排空口13，液体排空口13处设有液体排空开关阀14。储液室6的腔体中处于液体回流口12以下的部分构成储液腔，储液室6的腔体中处于液体回流口12以上的部分则构成可供气体通过的通气腔。

热交换管7是上下走向的直管。

冷却液入口8设于冷凝室5侧壁的下部，冷却液出口9设于冷凝室5侧壁的上部。

本实施例中，液体回流口12上连接有液体回流管15，液体回流管15上具有一U形储液管16；U形储液管16包括竖直进液管段161、水平管段162和竖直出液管段163，竖直进液管段161下端连接水平管段162前端，水平管段162后端连接竖直出液管段163下端。竖直进液管段161的上端是U形储液管16的进液端，竖直出液管段163的上端是U形储液管16的出液端，U形储液管16通过上述进液端、出液端连接在液体回流管15上。U形储液管16中，水平管段162中可储存液体，竖直进液管段161和竖直出液管段163中也可储存有液体，从而形成液封，这样，储液室6中的液体可经液体回流管15流出，而气体则不能从液体回流管15通过。

储液室6的侧壁上设有压力表接口17，压力表接口17处于液体回流口12上方，压力表接口17上安装有压力表。

储液室6的侧壁上设有两个视孔18，两个视孔18自上至下排列，视孔18上安装有视孔玻璃。

上气室4顶部设有气体排空口19，气体排空口19处设有气体排空开关阀20。需要对冷凝器进行检修时，打开气体排空口19，可将冷凝器内的气体排空。

出气口11上连接有出气管21，出气管21上设有压力控制阀22。

本实施例中，冷凝器还包括恒温水箱，恒温水箱的出水口与冷却液入口8连通，冷却液出口9通过回水管与恒温水箱的进水口连通，回水管外壁上设有散热器。通过设置恒温水箱的控温数值，能够使恒温水箱向冷凝室输送合适温度（如75±0.5℃）的冷却水；冷却水与混合气体进行热交换之后，其温度有所上升，经散热器时向外界散发热量而降温，再回流到恒温水箱中。散热器可采用现有装置。

下面以冷凝器用于酞菁化合物生产过程中将含有氨气、二氧化碳、水蒸气和载体溶剂蒸气（如烷基苯蒸气）的混合气体中不同成分的分离为例，简述一下本冷凝器的工作原理：通过冷却液入口8向冷凝室5的腔体中通入一定温度的冷却液（如75±0.5℃的冷却水，该温度低于水和载体溶剂的沸点，且高于氨气和二氧化碳的沸点，在该温度下可以有效避免氨气、二氧化碳和水生成碳酸氢铵，或者氨气与二氧化碳反应生成碳酸铵而堵塞管道），同时冷凝室5的腔体中的冷却液经冷却液出口9流出，在冷凝室5的腔体中形成自下向上流动冷却液流；混合气体自进气口10进入上气室4，然后经热交换管7流向储液室6；当混合气体流经热交换管7中时（热交换管7中的混合气体自上向下流动），热交换管7中的混合气体与冷凝室5腔体中的冷却液进行热交换，混合气体中的水蒸气和载体溶剂蒸气被冷凝而变成液体（该液体含有水和载体溶剂），这些液体向下流动并储存在储液腔6中，剩余的气体（即氨气和二氧化碳的混合气）则在进入储液室6之后从出气口11排出，并送至需要这些气体的设备；储液腔6中的液体包括水和载体溶剂，由于载体溶剂（如烷基苯）不溶于水，因此储液腔6中的水和载体溶剂分离，水在下层，载体溶剂在上层，当载体溶剂的液面高于液体回流口12下沿时，上层的载体溶剂可从液体回流口12流出，并经液体回流管15送至需要载体溶剂的设备（储液室6中的液体可经液体回流管15自动、连续地流出）。储液腔6中，下层的水在适当的时候通过液体排空口13排出（通常在下层的水的液面即将到达液体回流口12下沿时将水排出）。

这样，本冷凝器将酞菁化合物生产过程中产生的含有氨气、二氧化碳、水蒸气和载体溶剂蒸气（如烷基苯蒸气）的混合气体进行分离成三部分，其中氨气和二氧化碳仍保持气态并从出气口11排出至需要这些气体的设备，载体溶剂蒸气（如烷基苯蒸气）被冷凝成液态并从液体回流口12流出至需要补充载体溶剂的设备，水蒸气则冷凝成水并经液体排空口13排放，从而实现气体的纯化，以及载体溶剂的回收利用。

Claims (9)

1.一种冷凝器，包括冷凝器壳体，其特征是：所述冷凝器壳体中设有上隔板和下隔板，上隔板和下隔板将冷凝器壳体分隔成自上至下排列的上气室、冷凝室和储液室，冷凝室中设有多个热交换管，热交换管下端与储液室的腔体连通，热交换管上端与上气室的腔体连通，冷凝室的侧壁上设有冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口和冷却液出口均与冷凝室的腔体连通；上气室上设有进气口；储液室的侧壁上设有出气口和液体回流口，出气口处于液体回流口上方，储液室底部设有液体排空口，液体排空口处设有液体排空开关阀。

2.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是：所述热交换管是上下走向的直管。

3.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是：所述冷却液入口设于冷凝室侧壁的下部，冷却液出口设于冷凝室侧壁的上部。

4.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是：所述液体回流口上连接有液体回流管，液体回流管上具有一U形储液管；U形储液管包括竖直进液管段、水平管段和竖直出液管段，竖直进液管段下端连接水平管段前端，水平管段后端连接竖直出液管段下端。

5.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是：所述储液室的侧壁上设有压力表接口，压力表接口处于液体回流口上方，压力表接口上安装有压力表。

6.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是：所述储液室的侧壁上设有两个视孔，两个视孔自上至下排列，所述视孔上安装有视孔玻璃。

7.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是：所述上气室顶部设有气体排空口，气体排空口处设有气体排空开关阀。

8.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是：所述出气口上连接有出气管，出气管上设有压力控制阀。

9.根据权利要求1－8任一项所述的冷凝器，其特征是：所述冷凝器还包括恒温水箱，恒温水箱的出水口与冷却液入口连通，冷却液出口通过回水管与恒温水箱的进水口连通，回水管外壁上设有散热器。